本技術(shù)涉及環(huán)?？山到饩酆衔锏?，更具體地說，它涉及一種可家庭堆肥降解的聚乳酸組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、塑料自發(fā)明以來，迅速發(fā)展成為世界上使用最廣泛的材料之一，但大部分塑料廢棄后無法自然降解，給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大考驗(yàn)?？山到飧叻肿硬牧鲜且活愑型娲鷤鹘y(tǒng)化石基塑料的綠色環(huán)保材料，其中，聚乳酸具備良好的加工性能和生物相容性，成為最具代表和最有發(fā)展前景的可降解材料之一。

2、聚乳酸降解的主要原理在于，在水解反應(yīng)作用下，聚乳酸結(jié)構(gòu)中的酯基會(huì)發(fā)生斷裂，并導(dǎo)致聚乳酸整體結(jié)構(gòu)裂解，使得微生物得以進(jìn)入聚乳酸組織物的內(nèi)部，隨后微生物再對殘余的聚乳酸短鏈進(jìn)行降解，并最終降解為水和二氧化碳。

3、然而，由于聚乳酸的整體結(jié)構(gòu)緊密，在分子間偶極作用力下，聚乳酸分子長鏈具有規(guī)整的排列結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水不容易滲透至聚乳酸組織內(nèi)部，進(jìn)而使得聚乳酸的水解過程發(fā)生緩慢，存在常規(guī)聚乳酸降解時(shí)間較長的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了改善常規(guī)聚乳酸降解速度較長的缺陷，本技術(shù)提供一種可家庭堆肥降解的聚乳酸組合物及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種可家庭堆肥降解的聚乳酸組合物，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種可家庭堆肥降解的聚乳酸組合物，包括以下重量份的原料：60-70份聚乳酸、10-20份聚羥基脂肪酸酯、8-12份硅藻殼復(fù)合體及2-4份相容劑；

4、所述硅藻殼復(fù)合體內(nèi)負(fù)載有co基沸石咪唑酯骨架。

5、co基沸石咪唑酯骨架在甲醇環(huán)境下可以促進(jìn)聚乳酸的降解，其機(jī)理在于，聚乳酸可以在co基沸石咪唑酯骨架得到表面進(jìn)行反應(yīng)，其中，羰基氧被co基沸石咪唑酯骨架中的lewis酸所活化，從而更易與甲醇反應(yīng)。同時(shí)，co基沸石咪唑酯骨架上得到lewis堿活化甲醇中羥基上的氧原子，增強(qiáng)其親核性，更有利于進(jìn)攻聚乳酸中的酯基，以形成新的c-o鍵，原有的c-o鍵斷裂，從而使聚乳酸裂解生成短鏈低聚物，再通過進(jìn)一步醇解進(jìn)行降解。

6、但是，co基沸石咪唑酯骨架在聚乳酸中的分散性不佳，從而導(dǎo)致co基沸石咪唑酯骨架對聚乳酸的促進(jìn)降解效果不足。硅藻殼具有獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，因此，co基沸石咪唑酯骨架可以負(fù)載于硅藻殼上，同時(shí)，硅藻殼表面含有大量的硅羥基，因此，硅藻殼可以帶動(dòng)co基沸石咪唑酯骨架均勻分散于聚乳酸基體中。

7、另外，硅藻殼還可以促進(jìn)聚乳酸發(fā)生非均質(zhì)體侵蝕降解，并調(diào)控聚乳酸晶區(qū)和非晶區(qū)的降解次序，加快晶區(qū)降解，機(jī)理推測，硅藻殼誘導(dǎo)形成的微纖晶端應(yīng)力強(qiáng)度因子遠(yuǎn)超聚乳酸斷裂韌性，導(dǎo)致裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，進(jìn)一步加速吸水裂解，在與co基沸石咪唑酯骨架的醇解協(xié)同下，進(jìn)一步提升聚乳酸的降解速度。

8、然而，硅藻殼復(fù)合體的添加將明顯降低聚乳酸基體的機(jī)械性能，因此，需要聚羥基脂肪酸酯配合形成合金以進(jìn)行補(bǔ)償，而相容劑可以促使聚羥基脂肪酸酯與聚乳酸分布的更為均勻。

9、優(yōu)選的，所述硅藻殼復(fù)合體的制備方法包括以下步驟：

10、s1、將硅藻殼分散于pvp-甲醇溶液中，持續(xù)攪拌10-14h，得到硅藻殼分散液；

11、s2、將硅藻殼分散液與甲醇混合，隨后依次加入六水合硝酸鈷-乙醇溶液及二甲基咪唑-甲醇溶液，室溫反應(yīng)10-14h，最后洗滌烘干，得到硅藻殼復(fù)合體。

12、優(yōu)選的，所述硅藻殼分散液中，所述硅藻殼、pvp及甲醇的質(zhì)量比例為0.1：（0.4-0.6）：（10-16）；

13、s2中，硅藻殼分散液與甲醇的質(zhì)量比例為（0.4-0.6）：（0.4-0.6）；

14、所述六水合硝酸鈷-乙醇溶液中，六水合硝酸鈷與乙醇的質(zhì)量比例為（0.01-0.02）：（2-4）；

15、所述二甲基咪唑-甲醇溶液中，二甲基咪唑與甲醇的質(zhì)量比例為（0.3-0.4）：（4-6）；

16、所述硅藻殼、六水合硝酸鈷及二甲基咪唑的質(zhì)量比例為：0.1：（0.01-0.02）：（0.3-0.4）。

17、優(yōu)選的，所述硅藻殼的制備方法為：將硅藻用30%過氧化氫水溶液氧化10-14h，隨后置于1mol/l鹽酸溶液中酸化20-30h，之后進(jìn)行4-6次水洗，而后在氧氣氛圍下500-700℃燒結(jié)2-4h，最后研磨至400-600目，得到硅藻殼。

18、優(yōu)選的，所述硅藻殼復(fù)合體內(nèi)還負(fù)載有納米二氧化鈦。

19、納米二氧化鈦可以通過光催化的形式促進(jìn)聚羥基脂肪酸酯的降解，而聚羥基脂肪酸酯在光催化裂解后，可以使合金狀態(tài)下的聚乳酸基體結(jié)構(gòu)不定型化，從而形成大量的空隙和裂紋，而在上述過程中，水、醇及微生物通過空隙及裂紋進(jìn)入聚乳酸內(nèi)部，從而進(jìn)一步加速聚乳酸的降解。

20、優(yōu)選的，所述納米二氧化鈦表面經(jīng)釕-卟啉配合物改性。

21、二氧化鈦的吸收波長一般在400nm以下，主要以紫光為主，但是紫外光穿透性較差，在陽光穿透大氣層時(shí)，大部分紫外光被空隙吸收，而當(dāng)納米二氧化鈦表面經(jīng)釕-卟啉配合物改性后，納米二氧化鈦便可以獲得更大的吸收范圍，從而進(jìn)一步加速聚乳酸的降解。

22、具體的，釕-卟啉配合物具有較大的具有多個(gè)芳環(huán)的共軛結(jié)構(gòu)，其可以與納米二氧化鈦顆粒之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞，從而進(jìn)一步提升納米二氧化鈦的光催化性能。另外，在釕-卟啉配合物吸收光子后，其可以產(chǎn)生單重態(tài)氧，而單重態(tài)氧可以起到氧化聚羥基脂肪酸酯及聚乳酸的作用，從而進(jìn)一步促進(jìn)聚羥基脂肪酸酯的裂解及聚乳酸的降解。而且，釕-卟啉配合物還可以利用金屬原子的重原子效應(yīng)，促進(jìn)電子在高能態(tài)發(fā)生系間竄躍，進(jìn)而提高單重態(tài)氧的產(chǎn)量，進(jìn)一步促進(jìn)聚乳酸的降解。

23、優(yōu)選的，所述納米二氧化鈦的改性方法為：將納米二氧化鈦以1：（10-20）的質(zhì)量比分散于乙醇中，隨后加入質(zhì)量為納米二氧化鈦2-4%的釕-卟啉配合物并持續(xù)攪拌，隨后離心去除上清液，最后洗滌烘干，得到釕-卟啉配合物表面改性的納米二氧化鈦。

24、優(yōu)選的，所述硅藻殼與納米二氧化鈦的質(zhì)量比例為0.1：（0.04-0.06）。

25、當(dāng)硅藻殼與那么二氧化鈦采用上述質(zhì)量比例時(shí)，制備得到的聚乳酸組合物將具有更為優(yōu)良的降解效果。

26、第二方面，本技術(shù)提供一種可家庭堆肥降解的聚乳酸組合物的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

27、一種可家庭堆肥降解的聚乳酸組合物的制備方法，包括以下步驟：

28、步驟一、將聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯及相容劑進(jìn)行混合，隨后加熱至160-190℃使之熔融，得到聚乳酸組合物基料；

29、步驟二、將聚乳酸組合物基料降溫至140-160℃，隨后加入硅藻殼復(fù)合體，混合均勻后，通過螺桿擠出機(jī)擠出并成型，螺桿擠出機(jī)：第一熔融段溫度145-152℃，第二熔融段153-159℃，第三熔融段132-139℃，螺桿轉(zhuǎn)速60-100rpm，擠出口溫度118-122℃。

30、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

31、1、co基沸石咪唑酯骨架在甲醇環(huán)境下可以促進(jìn)聚乳酸的降解，其機(jī)理在于，聚乳酸可以在co基沸石咪唑酯骨架得到表面進(jìn)行反應(yīng)，其中，羰基氧被co基沸石咪唑酯骨架中的lewis酸所活化，從而更易與甲醇反應(yīng)。同時(shí)，co基沸石咪唑酯骨架上得到lewis堿活化甲醇中羥基上的氧原子，增強(qiáng)其親核性，更有利于進(jìn)攻聚乳酸中的酯基，以形成新的c-o鍵，原有的c-o鍵斷裂，從而使聚乳酸裂解生成短鏈低聚物，再通過進(jìn)一步醇解進(jìn)行降解。

32、2、co基沸石咪唑酯骨架在聚乳酸中的分散性不佳，從而導(dǎo)致co基沸石咪唑酯骨架對聚乳酸的促進(jìn)降解效果不足，硅藻殼具有獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，因此，co基沸石咪唑酯骨架可以負(fù)載于硅藻殼上，同時(shí)，硅藻殼表面含有大量的硅羥基，因此，硅藻殼可以帶動(dòng)co基沸石咪唑酯骨架均勻分散于聚乳酸基體中；

33、另外，硅藻殼還可以促進(jìn)聚乳酸發(fā)生非均質(zhì)體侵蝕降解，并調(diào)控聚乳酸晶區(qū)和非晶區(qū)的降解次序，加快晶區(qū)降解，機(jī)理推測，硅藻殼誘導(dǎo)形成的微纖晶端應(yīng)力強(qiáng)度因子遠(yuǎn)超聚乳酸斷裂韌性，導(dǎo)致裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，進(jìn)一步加速吸水裂解，在與co基沸石咪唑酯骨架的醇解協(xié)同下，進(jìn)一步提升聚乳酸的降解速度。

34、納米二氧化鈦可以通過光催化的形式促進(jìn)聚羥基脂肪酸酯的降解，而聚羥基脂肪酸酯在光催化裂解后，可以使合金狀態(tài)下的聚乳酸基體結(jié)構(gòu)不定型化，從而形成大量的空隙和裂紋，而在上述過程中，水、醇及微生物通過空隙及裂紋進(jìn)入聚乳酸內(nèi)部，從而進(jìn)一步加速聚乳酸的降解。

35、二氧化鈦的吸收波長一般在400nm以下，主要以紫光為主，但是紫外光穿透性較差，在陽光穿透大氣層時(shí)，大部分紫外光被空隙吸收，而當(dāng)納米二氧化鈦表面經(jīng)釕-卟啉配合物改性后，納米二氧化鈦便可以獲得更大的吸收范圍，從而進(jìn)一步加速聚乳酸的降解。