一種改性聚酯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于天然高分子材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種改性聚醋材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物降解材料是可通過光降解、化學(xué)降解、生物降解等多種形式，將材料降解成對 環(huán)境無害的低分子物質(zhì)，具有良好實(shí)用性能的材料，是解決環(huán)境問題的一種方法。
[0003] 可生物降解材料包括天然材料和合成材料，天然材料包括淀粉、纖維素、甲殼素及 其衍生物，可生物降解合成材料通常含有可水解官能團(tuán)（如：醋鍵、脈鍵、酷胺鍵、酸鍵等）， 如聚徑基下酸醋、聚乳酸、聚下二酸下二醇醋、聚己內(nèi)醋等。
[0004] 其中，聚徑基下酸醋是一種可降解聚醋合成材料，工業(yè)上主要通過細(xì)菌（如：真養(yǎng) 產(chǎn)堿桿菌、棟色固氮菌、甲基營養(yǎng)菌等）合成得到。然而其力學(xué)性能（如脆性大）較差，大 大限制了聚徑基下酸醋在材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的聚徑基下酸醋力學(xué)性能差的問 題，提供一種改性聚醋材料。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 提供一種改性聚醋材料，包括魔芋飛粉和聚（3-徑基下酸醋-CO-4-徑基下酸 醋）；W所述聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）的含量為基準(zhǔn)，所述魔芋飛粉的含量 為 30wt%W下。
[0008] 同時(shí)，本發(fā)明還提供了上述改性聚醋材料的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟：
[0009] S1、將聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）與魔芋飛粉混合，得到共混物；所述 共混物中，W所述聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）的含量為基準(zhǔn)，所述魔芋飛粉的 含量為30wt%W下；
[0010] S2、將共混物在密煉機(jī)中進(jìn)行密煉，得固體混合物；所述密煉的工藝條件為：溫度 為 140-220°C，轉(zhuǎn)速為 10-120巧m，時(shí)間為l-30min;
[0011] S3、將固體混合物在熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓復(fù)合成型，然后在60°C下真空干燥 12-72h，得到所述改性聚醋材料：所述熱壓復(fù)合成型的工藝條件為：溫度為140-160°C、壓 力為lO-eOMPa、時(shí)間為l-lSmin。
[0012] 本發(fā)明中，采用天然高分子材料魔芋飛粉與通過3-徑基下酸醋和4-徑基下酸醋 共聚得到的聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）（簡稱P(3, 4)皿）共混，可在保證生物 降解性的同時(shí)提高材料的力學(xué)性能。
[0013] 本發(fā)明采用的原料魔芋飛粉是在加工魔芋精粉過程中飄落到四周的重量輕、顆粒 小的細(xì)粉，是魔芋精粉加工過程中的副產(chǎn)物。具有價(jià)廉（副產(chǎn)物）、可再生、環(huán)境友好等優(yōu) 點(diǎn)。我國是世界上魔芋人工栽培面積最大的國家，有著豐富的魔芋資源。魔芋被廣泛的運(yùn)用 在食品領(lǐng)域、新材料領(lǐng)域。魔芋含有大量淀粉、蛋白質(zhì)和碳水化合物w及少量的礦物元素。 現(xiàn)階段對于魔芋的主要應(yīng)用是魔芋精粉作為主要原料而廣泛應(yīng)用與食品領(lǐng)域，但是對于魔 芋精粉生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物魔芋飛粉卻鮮有應(yīng)用，極少部分被作為低價(jià)飼料或者干燥劑利 用，大部分被丟棄，造成極大的資源浪費(fèi)。
[0014]本發(fā)明采用魔芋飛粉作為原料，具有成本低廉、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，魔芋飛粉 與聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）具有高度相容性，采用密煉機(jī)將上述材料混合后 熱壓復(fù)合成型，得到的改性聚醋材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，同時(shí)該改性聚醋材料的制備方 法具有環(huán)保、工藝簡單、快捷、高效的特點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明提供的改性聚醋材料主要成分為天然可降解的高分子材料魔芋飛粉和可 降解的聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）（簡稱P(3,4)皿）。由上述可降解的材料制 備得到的改性聚醋材料同樣具有可降解的優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)境友好材料。
[0016]另外，本發(fā)明提供的改性聚醋材料利于加工，可方便的加工（能夠直接成型加工） 成薄膜、片材、型材W及容器等?？蓮V泛用作包裝材料和工程塑料等。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1-6制備得到的改性聚醋材料。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，W下結(jié)合 附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用 W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019] 本發(fā)明提供的改性聚醋材料包括魔芋飛粉和聚（3-徑基下酸醋-CO-4-徑基下酸 醋）；W所述聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）的含量為基準(zhǔn)，所述魔芋飛粉的含量 為 30wt%W下。
[0020] 其中，作為原料的魔芋飛粉可W采用現(xiàn)有的魔芋飛粉。例如，所采用的魔芋飛粉含 有淀粉、蛋白質(zhì)、粗纖維、可溶糖、氨基酸。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，為使制備得到的改性聚醋材料具有更好的力學(xué)性能，優(yōu)選情況下，所 述魔芋飛粉中的蛋白質(zhì)含量為20. 7wt%W下。
[0022] 符合上述條件的魔芋飛粉中各成分的含量為公知的，例如，所述魔芋飛粉中淀 粉含量為22. 81wt%、蛋白質(zhì)含量為15. 21wt%、粗纖維含量為0. 67wt%、可溶糖含量為 8. 59wt%、氨基酸含量為8.88wt%。本發(fā)明中所采用的魔芋飛粉可通過商購得到。
[0023] 本發(fā)明中，采用的聚醋材料為聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）。如本領(lǐng)域 技術(shù)人員所公知的，上述聚（3-徑基下酸醋-CO-4-徑基下酸醋）（簡稱P(3, 4)皿）由3-徑 基下酸醋和4-徑基下酸醋共聚得到。
[0024] 其中，3-徑基下酸醋和4-徑基下酸醋的相對含量對聚（3-徑基下酸醋-CO-4-徑 基下酸醋）的自身性能具有較大影響，同時(shí)，對本發(fā)明提供的改性聚醋材料的力學(xué)性能也 具有較大影響。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，為進(jìn)一步提高改性聚醋材料的力學(xué)性能，優(yōu)選情況下，所述聚（3-徑 基下酸醋-CO-4-徑基下酸醋）中，4-徑基下酸醋含量為5-30wt%。
[00%] 對于上述聚（3-徑基下酸醋-CO-4-徑基下酸醋），優(yōu)選情況下，其重均分子量為 3. 9X105-3. 95X105。其多分散性指數(shù)優(yōu)選為1. 2-1. 25。
[0027] 上述聚（3-徑基下酸醋-CO-4-徑基下酸醋）同樣可通過商購獲得，例如，可采用 天津國韻生物材料有限公司提供的P(3, 4)皿，其中4-徑基下酸醋含量為5wt%。
[0028] 本發(fā)明提供的改性聚醋材料中，魔芋飛粉與聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸 醋）的相對含量對改性聚醋材料的力學(xué)性能影響極大。具體的，W所述聚（3-徑基下酸 醋-CO-4-徑基下酸醋）的含量為基準(zhǔn)，所述魔芋飛粉的含量為30wt%W下。
[0029] 發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)的淀粉和魔芋精粉均不同，魔芋飛粉具有特殊 的組成，其中具有合適含量的蛋白質(zhì)和碳水化合物。在上述配比下，魔芋飛粉與聚（3-徑基 下酸醋-co-4-徑基下酸醋）反應(yīng)改性后，可賦予改性聚醋材料良好的初性和剛性。但是， 魔芋飛粉的含量過高將導(dǎo)致改性聚醋材料的力學(xué)性能大大降低。
[0030] 同時(shí)，本發(fā)明還提供了上述改性聚醋材料的制備方法，包括如下步驟：
[0031]S1、將聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）與魔芋飛粉混合，得到共混物；所述 共混物中，W所述聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）的含量為基準(zhǔn)，所述魔芋飛粉的 含量為30wt%W下；
[0032]S2、將共混物在密煉機(jī)中進(jìn)行密煉，得固體混合物；所述密煉的工藝條件為：溫度 為 140-220°C，轉(zhuǎn)速為 10-120巧m，時(shí)間為l-30min;
[0033]S3、將固體混合物在熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓復(fù)合成型，然后在60°C下真空干燥 12-72h，得到所述改性聚醋材料：所述熱壓復(fù)合成型的工藝條件為：溫度為140-160°C、壓 力為lO-eOMPa、時(shí)間為l-lSmin。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，制備改性聚醋材料時(shí)采用的原料魔芋飛粉如前所述，優(yōu)選情況下，所 述魔芋飛粉中的蛋白質(zhì)含量為20. 7wt%W下，W便制備得到力學(xué)性能更好的改性聚醋材 料。
[0035] 同樣，如前所述，本發(fā)明所采用的聚（3-徑基下酸醋-co-4-徑基下酸醋）中，優(yōu)選 4-徑基下酸醋含量為5-30wt%，利于提高改性聚醋材料的力學(xué)性能。
[0036] 本發(fā)明中，獲取上述原料后，將二者混合均勻，得到共混物?；旌蠒r(shí)，相對于聚 (3-徑基下酸醋-CO-4-徑基下酸醋）的含量，魔芋飛粉的添加量為30wt%W下。 W37] 如步驟S2,需將上述共混物進(jìn)行密煉。所述密煉的工藝條件為：溫度為 140-220°C，轉(zhuǎn)速為10-120巧m，時(shí)間為l-30min。上述密煉工藝對最終制備得到的改性聚醋 材料的性能影響巨大，例如過高的轉(zhuǎn)速將導(dǎo)致改性聚醋材料的分子量過低，不利于其力學(xué) 性能的提高。同樣的，過長的密煉時(shí)間也將導(dǎo)致改性聚醋材料的分子量過低，不利于其力學(xué) 性能的提局。
[0038] 上述密煉可在密煉機(jī)中直接進(jìn)行，上述密煉機(jī)可采用現(xiàn)有的，例如可采用中國常 州蘇研科技有限公司提供的密煉機(jī)。
[0039] 通過上述密煉后，即可得到固體混合物。根據(jù)本發(fā)明，如步驟S3,還需將上述固體 混合物進(jìn)行熱壓復(fù)合成型。具體熱壓復(fù)合成型的工藝條件為：溫度為140-16(TC、壓力為 l〇-60MPa、時(shí)間為l_15min。
[0040] 經(jīng)過熱壓復(fù)合成型后，再