本發(fā)明屬于可降解材料，具體涉及一種餐飲用可降解材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球環(huán)保意識的提升和可持續(xù)發(fā)展的推進，一次性可降解材料將成為未來塑料制品領域的重要發(fā)展方向之一，一次性塑料制品被廣泛使用，可降解材料的市場規(guī)模逐漸擴大。一次性可降解材料的應用領域十分廣泛，不僅限于傳統(tǒng)的一次性塑料制品，還拓展到了農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、包裝等多個領域，可降解材料的需求增長尤為明顯，生物降解材料能夠通過微生物的分解作用，逐漸降解為水、二氧化碳和生物質(zhì)，成為解決塑料污染的有效手段。

2、pbat(聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯)包裝膜作為一種生物降解材料，具有許多優(yōu)點，如良好的薄膜性能、優(yōu)異的柔韌性和生物降解性能pbat是可降解材料未來的主要發(fā)展方向，因此它也被廣泛應用于制造一次性餐具、塑料袋等可降解塑料制品，但是pbat(聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯)包裝膜的阻隔性能有待提高，如氧氣透過率和水蒸氣透過率，不夠理想，這會影響其作為包裝材料的保鮮效果，并且隨著pbat膜的應用范圍擴大，對其透明性能要求也越來越高，但是pbat(聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯)屬于半結(jié)晶聚合物，其很難達到較高的透光率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中pbat(聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯)包裝膜的阻隔性不高且透光率不高的問題，提供一種餐飲用可降解材料及其制備方法，該餐飲用可降解材料同時具有高的阻隔性和透光率。

2、本發(fā)明第一方面提供一種餐飲用可降解材料，該可降解材料的原料包括以下重量份組分：

3、pbat樹脂50-90份；

4、ppcp樹脂10-50份；

5、改性碳酸鈣5-30份；

6、擴鏈劑0.5-5份；

7、其中，所述改性碳酸鈣的制備方法包括：

8、(1)將碳酸鈣加入到硝酸溶液混合后加入3-巰基丙烷磺酸鈉進行第一反應，之后過濾取固體、干燥得到酸化碳酸鈣；

9、(2)將丙烯酸酯類單體、引發(fā)劑和溶劑混合后進行第二反應得到產(chǎn)物料a；

10、(3)取酸化碳酸鈣加入n,n-二甲基甲酰胺、三乙胺和甲苯-2，4-二異氰酸酯在100-120℃下回流反應1-2小時，之后加入產(chǎn)物料a在140-150℃下反應回流反應40-60分鐘，之后過濾取固體、水洗、干燥得到改性碳酸鈣。

11、目前，pbat樹脂在用于餐飲用可降解材料時，其阻隔性不好，常常會加入一些填料來增加其阻隔性，最常用的就是碳酸鈣，但是碳酸鈣與pbat樹脂體系的相容性不佳，不但不能較好地增加最終材料的阻隔性，而且還會影響最終材料的透明性，在本發(fā)明中，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明中特定的改性碳酸鈣不但能夠更好地增加材料的阻隔性，而且基本不會影響材料的透明性，可能是因為碳酸鈣聚多巴胺包覆，使得改性碳酸鈣能夠較好地分散在基質(zhì)中，且改性碳酸鈣中的聚丙烯酸酯中的基團與pbat樹脂、ppcp樹脂中的基團相互作用形成的分子鏈能夠穿插在碳酸鈣中的各個分子之間，產(chǎn)生更加曲折的分子擴散路徑，進而更好地增加材料的阻隔性，對材料的透明性幾乎沒有影響，進一步地，改性碳酸鈣能夠改變生物降解聚酯的結(jié)晶行為，加快結(jié)晶速率，提高結(jié)晶密度，增進晶粒尺寸微細化進而提高透光率。

12、進一步地，為了使可降解材料中的各個組分之間更好地相互協(xié)同作用，使可降解材料具有更優(yōu)異的性能，所述可降解材料的原料包括以下重量份組分：

13、pbat樹脂65-75份；

14、ppcp樹脂25-35份；

15、改性碳酸鈣15-20份；

16、擴鏈劑1-1.5份。

17、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(1)中，所述碳酸鈣的平均粒徑為0.1-5微米，例如為0.1微米、0.5微米、0.7微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米。

18、本發(fā)明中的碳酸鈣可通過市售得到，優(yōu)選其型號為imerys(益瑞石)碳酸鈣s，其平均粒徑為0.7微米。

19、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(1)中，所述硝酸溶液為質(zhì)量濃度為60-80wt％的硝酸水溶液。

20、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(1)中，所述碳酸鈣、硝酸溶液與3-巰基丙烷磺酸鈉的質(zhì)量比為(20-60):100：(0.1-1)，優(yōu)選為(40-50):100:(0.3-0.4)。

21、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(1)中，混合的條件包括，在40-50℃下混合30-50分鐘。

22、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(1)中，所述行第一反應的條件包括：在70-80℃下反應1-2小時。

23、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(1)中，干燥的條件沒有特殊限制，能夠?qū)⑺ゼ纯桑瑑?yōu)選干燥的條件包括：在100-120℃下干燥3-6小時。

24、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(2)中，所述丙烯酸酯類單體選自多巴胺甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯中的至少一種。

25、進一步地，所述丙烯酸酯類單體為多巴胺甲基丙烯酸酯與丙烯酸異辛酯，優(yōu)選其重量比為(4-8)：1，例如為4：1、5：1、6：1、7：1、8：1，優(yōu)選為(5-6):1。

26、在本發(fā)明中，發(fā)明人經(jīng)過試驗研究發(fā)現(xiàn)當選用特定的多巴胺甲基丙烯酸酯與丙烯酸異辛酯時不但能更好地增加材料的阻隔性，而且還能更好地增加材料的熱封性能，通過實驗結(jié)果分析可能是因為多巴胺甲基丙烯酸酯中的多巴胺結(jié)構(gòu)具有更好的粘性，且聚丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)與pbat、ppcp相互作用使得材料的表面在熔融過程中的接觸表面具有較強的界面相互作用，從而產(chǎn)生足夠的密封強度。

27、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(2)中，所述引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈和/或過氧化苯甲酰，優(yōu)選為偶氮二異丁腈。

28、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(2)中，所述溶劑選自n-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜和乙酸乙酯中的至少一種，優(yōu)選為n,n-二甲基甲酰胺。

29、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(2)中，所述丙烯酸酯類單體、引發(fā)劑和溶劑的重量比為1：(0.01-0.1)：(2-5)，優(yōu)選為1：(0.03-0.05)：(3-4)。

30、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(2)中，所述混合的條件沒有特殊限定，混合均勻即可，本發(fā)明不做過多贅述。

31、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(2)中，所述第二反應的條件包括：80-90℃反應1-2小時。

32、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(3)中，所述酸化碳酸鈣、n,n-二甲基甲酰胺、三乙胺、甲苯-2，4-二異氰酸酯與產(chǎn)物料a的重量比為1：(3-10)：(0.5-1.2)：(0.1-1)：(15-30)，優(yōu)選為1：(6-8)：(0.6-0.8)：(0.3-0.4)：(18-20)。

33、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(3)中，水洗的方式為本領域常規(guī)的操作手段，一般可多次水洗，例如5-6次，本發(fā)明中對其操作方法不多加贅述。

34、進一步地，在制備改性碳酸鈣時，步驟(3)中，干燥條件包括：于60-80℃的真空干燥箱中干燥至恒重。

35、進一步地，將所述pbat樹脂在190℃、2.16kg下的熔融指數(shù)的數(shù)值記為a，將ppcp樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的數(shù)值記為b，其中，b/a＝5-10，優(yōu)選為8-10。

36、在本發(fā)明中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)使用滿足b/a＝5-10，優(yōu)選為8-10的pbat樹脂與ppcp樹脂能夠更好地增加材料的透明性，可能是因為在上述范圍內(nèi)的pbat樹脂與ppcp樹脂使得材料在制備過程中能夠在保證融體系較好的流動性時，在流動以及后續(xù)結(jié)晶過程中使得ppcp樹脂能夠更好地對pbat樹脂結(jié)晶性進行調(diào)控，能夠形成較小的晶型，進而保證該材料的透光率。

37、進一步地，所述pbat樹脂在190℃、2.16kg下的熔融指數(shù)為4-6g/10min，優(yōu)選為5g/10min。

38、進一步地，所述pbat樹脂的型號為pbat?thjs-7801新疆藍山屯河，在190℃、2.16kg下的熔融指數(shù)為5g/10min。

39、在本發(fā)明中，ppcp樹脂指二氧化碳基聚酯-聚碳酸酯三元共聚物，其為全生物降解塑料，可通過工業(yè)堆肥、家庭堆肥認證，降解性能優(yōu)于pla，其能夠降低成本大幅下降，為可降解產(chǎn)品的推廣再添一大助力。

40、進一步地，所述二氧化碳基聚酯-聚碳酸酯三元共聚物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為30-50℃，例如為30℃、36.3℃、40.5℃、45.6℃、47.4℃、50℃。

41、進一步地，所述ppcp樹脂中：聚酯在聚合物中的含量為10-40％，例如為10％、15％、33％、40％；聚醚在聚合物中的含量小于10％，例如為2％、3.6％、4.9％、5.8％、8％，其余為聚碳酸酯含量。

42、本發(fā)明中，ppcp樹脂中的各鏈段的含量通過核磁分析得到，為摩爾含量。

43、進一步地，所述ppcp樹脂的數(shù)均分子量為50-120kda，例如為50kda、52.7kda、61.2kda、102kda、110kda、120kda。

44、進一步地，所述ppcp樹脂的pdi為1.15-1.4，例如為1.15、1.18、1.27、1.35。

45、進一步地，所述ppcp樹脂的制備方法參照cn111378101a中的制備方法進行制備，具體地：將單體鄰苯二甲酸酐、環(huán)氧丙烷，催化劑四正丁基氯化銨和三乙基硼，加入高壓反應釜中，充入第三單體二氧化碳，加熱進行三元開環(huán)共聚反應，反應結(jié)束后通過沉淀、干燥和造粒得到；其中，所述四正丁基氯化銨與三乙基硼的摩爾比為1：2-8；四正丁基氯化銨和鄰苯二甲酸酐的摩爾投料比為1：50-2000；環(huán)氧丙烷和鄰苯二甲酸酐的摩爾投料比為1：2-30；所述開環(huán)共聚反應的二氧化碳壓力為0.1-3mpa，反應溫度為40～100℃，反應時間為4-15h。

46、進一步地，所述擴鏈劑選自adr-4368、adr-4370、adr-4400和adr-4468中的至少一種，優(yōu)選為adr-4400。

47、本發(fā)明第二方面提供了上述餐飲用可降解材料的制備方法，該制備方法包括：

48、s1將pbat樹脂、ppcp樹脂、改性碳酸鈣和擴鏈劑加入高混機內(nèi)在混合得到混料；

49、s2將混料投入雙螺桿擠出機進行熔融、擠出、造粒，制得。

50、進一步地，在制備餐飲用可降解材料時，步驟s1中，所述混合的條件為：800-12000r/min混合2-4分鐘。

51、進一步地，在制備餐飲用可降解材料時，步驟s2中，雙螺桿擠出機的設定溫度從進料口到機頭依次設置為145-155℃、160-170℃、170-180℃、170-180℃、180-190℃、190-200℃、180-190℃。

52、進一步地，雙螺桿擠出機的長徑比為48、螺桿轉(zhuǎn)速為120-150rpm。

53、本發(fā)明中的餐飲用可降解材料可用于餐飲包裝中，即將可降解材料按照本領域常規(guī)的方法制為膜制品，例如將餐飲用可降解材料經(jīng)過擠出吹塑成型制備得到相應的膜制品，膜的厚度可根據(jù)需要進行選擇，例如40-100微米，具體地，將餐飲用可降解材料置于吹膜機中，吹塑溫度為150-180℃，吹脹比為3-6:1，吹膜機的口模間隙為0.65-2.5mm。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有下述有益效果：

55、1、具有更優(yōu)的經(jīng)濟價值：pbat樹脂的成本高，本發(fā)明中使用ppcp樹脂與pbat樹脂相互協(xié)同作用，使其成本大幅下降，為可降解產(chǎn)品的推廣再添一大助力。

56、2、具有更高的透明性：ppcp樹脂具有優(yōu)異的透明性，但是pbat樹脂屬于半結(jié)晶聚合物，且碳酸鈣屬于無機化合物，其在pbat樹脂與ppcp樹脂的體系中相容性不好，導致最終材料的透光率降低，經(jīng)過大量研究本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)使用特定的pbat樹脂與ppcp樹脂相互協(xié)同作用，同時使用特定的改性碳酸鈣能夠使得餐飲用可降解材料具有高的透光率。

57、3、具有高阻隔性功能：本發(fā)明中通過特定的改性碳酸鈣與pbat樹脂、ppcp樹脂相互協(xié)同作用使得餐飲用可降解材料具有高阻隔性，用于膜袋制品中可提升膜袋產(chǎn)品的保鮮、保香功能。

58、4、熱封性能更優(yōu)秀：本發(fā)明中的餐飲用可降解材料膜袋配方體系中可提升膜袋制品的熱封強度。