采用成核剂、扩链剂增强的PBAT/PBS生物降解复合材料及其制备方法

采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及生物可降解塑料领域，更具体地说，涉及一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.全生物降解塑料是指在自然界中如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养基中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终降解变成二氧化碳(co2)或/和甲烷(ch4)、水(h2o)及其所含元素的矿化无机盐以及新生的生物质的塑料，常见的有聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(pbat)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚乳酸(pla)和聚乙醇酸(pga)等。以全生物降解塑料树脂为主要原料制备产品，使用后可通过堆肥、填埋等方式实现完全生物降解，对环境不会造成不利影响，是解决传统塑料污染的一种可持续有效途径。
3.在生物可降解聚合物中，pbat由于其芳香族-脂肪族成分，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能，显示出了一种很好的强度和柔韧性组合。主链上酯键的存在使得pbat在各种环境中容易被生物降解，可用于一次性应用。是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。
4.pbs是一种由丁二酸与1,4-丁二醇缩聚合成的脂肪族聚酯。它可以由糖、葡萄糖、淀粉、木糖等经细菌发酵得到的可再生资源基丁二酸生产。易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料。由于pbs具有半结晶性、热稳定性、化学稳定性、优良的力学性能、机械强度较为优良，且熔点低于其他市售生物可降解聚合物，因此pbs在生物可降解材料领域具有广泛的应用。
5.pbat与pbs在结构上具有相似的组成结构，且pbat优异延展性和韧性能够与pbs硬度刚性好的优点形成互补。但两者比例相近的时候相容性较差，容易产生相分离，使得pbat/pbs复合材料的性能难以体现。而在两种材料共混时加入成核剂或相容剂是增加相容性的有效途径。针对这一问题，本发明通过控制变量法，提供一种最佳成核剂含量和最佳扩链剂含量增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法，该材料有望用于生物可降解购物袋、生物可降解地膜和生物可降解胶带等的开发应用。


技术实现要素：

6.发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法，以解决pbat/pbs共混时相容性较差的问题，从而提高pbat/pbs生物降解复合材料的力学性能和加工性能。
7.技术方案
8.为实现发明目的，本发明采用如下的技术方案。
9.一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料，由以下质量份数的
组份组成：
[0010][0011]
优选地，所述pbat熔融指数(190℃，2160g)为4-6g/10min左右，熔点110-130℃。
[0012]
优选地，所述pbs熔融指数(190℃，2160g)为3.5-5.5g/10min左右，熔点115℃左右。
[0013]
优选地，所述成核剂滑石粉目数为3000目。
[0014]
本发明进一步提供上述采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]
步骤(1)、将pbat、pbs和滑石粉在80℃电热恒温干燥箱干燥8h；
[0016]
步骤(2)、将干燥后的pbat/pbs、pbat/pbs/滑石粉和pbat/pbs/adr-4468,置于高速混合机中，在室温下500r/min混合15min；
[0017]
步骤(3)、将用高速混合机混合好的pbat/pbs、pbat/pbs/滑石粉和pbat/pbs/adr-4468，用双螺杆挤出机(双螺杆挤出机一区到十二区的温度分别为：160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃)，螺杆转速为110r/min下挤出，通过水槽冷却然后造粒，制备成粒径为2
±
0.5mm的pbat/pbs共混改性生物降解复合材料，并置于电热恒温干燥箱80℃干燥12h；
[0018]
步骤(4)、将步骤(3)所得的颗粒使用注塑机注塑成标准测试样条，注塑机喷嘴温度为180℃，三个温区的温度分别为180℃，180℃，180℃，注塑压力为5mpa。
[0019]
3.有益效果
[0020]
相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0021]
本发明提供了采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法。具备以下有益效果：
[0022]
1、该采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法，本发明通过利用pbat/pbs进行改性，并分别加入成核剂、扩链剂。成核剂是用来提高聚合物的结晶度、加快其结晶速率的一类助剂。由于成核剂的加入提高了结晶度，使pbat与pbs的界面相容性增大，提高生物降解复合材料的力学性能和尺寸稳定性性，同时滑石粉的加入减少了生物降解塑料基体材料的用量，降低了生物降解材料的成本，不仅全面提高生物降解复合材料的性能，而且扩大生物降解复合材料的市场应用。
[0023]
2、该采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法，本发明通过利用pbat/pbs进行改性，并分别加入成核剂、扩链剂。扩链剂的加入，使得pbat与pbs的端羟基和端羧基，在双螺杆融熔、剪切、高温、共混的作用下与扩链剂的环氧基团反生，形成长分子链或支链，从而提高pbat与pbs界面间的粘结力，使得生物降解复合材料力学性能增加，从而全面提高生物降解复合材料的性能和扩大应用范围。
[0024]
3、该采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法，本发
明工艺简单、原料易得、加工效率高，有利于工业化生产生物可降解购物袋、生物可降解地膜和生物可降解胶带等。
附图说明
[0025]
图1为本发明中各实施例的配方表；
[0026]
图2为本发明中各实施例所得的材料测试结果表。
具体实施方式
[0027]
本发明提供了一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料及其制备方法的思路和实施方法，以上所述配方和制备工业仅是本发明的优选实施方式，具体实现该技术方案的方法和途径很多，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
[0028]
实施例1：
[0029]
(1)将pbat、pbs在80℃电热恒温干燥箱干燥8h。
[0030]
(2)取干燥后的pbat 70份、pbs 30份置于高速混合机中，在室温下500r/min混合15min，得到第一混合物pbat/pbs。
[0031]
(3)将第一混合物pbat/pbs，转移到双螺杆挤出机，双螺杆挤出机十二温区的温度分别为：160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为110r/min，通过双螺杆挤出机融熔、剪切、高温、共混作用后，挤出水冷造粒，制备成粒径为2
±
0.5mm的pbat/pbs生物降解复合材料，并置于电热恒温干燥箱80℃干燥12h。
[0032]
(4)将步骤(3)所得到pbat/pbs生物降解复合材料所得的颗粒使用注塑机注塑成标准测试样条，注塑机喷嘴温度为180℃，三个温区的温度分别为180℃，180℃，180℃，注塑压力为5mpa。
[0033]
实施例2：
[0034]
实施例2
[0035]
(1)将pbat、pbs以及滑石粉在80℃电热恒温干燥箱干燥8h。
[0036]
(2)取干燥后的pbat 70份、pbs 30份、滑石粉5份置于高速混合机中，在室温下500r/min混合15min，得到第一混合物pbat/pbs/滑石粉。
[0037]
(3)将第一混合物pbat/pbs/滑石粉，转移到双螺杆挤出机，双螺杆挤出机十二温区的温度分别为：160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为110r/min，通过双螺杆挤出机融熔、剪切、高温、共混作用后，挤出水冷造粒，制备成粒径为2
±
0.5mm的pbat/pbs/滑石粉生物降解复合材料，并置于电热恒温干燥箱80℃干燥12h。
[0038]
(4)将步骤(3)所得到的pbat/pbs/滑石粉生物降解复合材料所得的颗粒使用注塑机注塑成标准测试样条，注塑机喷嘴温度为180℃，三个温区的温度分别为180℃，180℃，180℃，注塑压力为5mpa。
[0039]
实施例3：
[0040]
(1)将pbat、pbs在80℃电热恒温干燥箱干燥8h，将颗粒形状的扩链剂adr-4468研磨成粉末。
[0041]
(2)取干燥后的pbat 70份、pbs 30份、研磨后的扩链剂0.7份置于高速混合机中，在室温下500r/min混合15min，得到第一混合物pbat/pbs/扩链剂。
[0042]
(3)将第一混合物pbat/pbs/扩链剂，转移到双螺杆挤出机，双螺杆挤出机十二温区的温度分别为：160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为110r/min，通过双螺杆挤出机融熔、剪切、高温、共混作用后，挤出水冷造粒，制备成粒径为2
±
0.5mm的pbat/pbs/扩链剂生物降解复合材料，并置于电热恒温干燥箱80℃干燥12h。
[0043]
(4)将步骤(3)所得到的pbat/pbs/扩链剂生物降解复合材料所得的颗粒使用注塑机注塑成标准测试样条，注塑机喷嘴温度为180℃，三个温区的温度分别为180℃，180℃，180℃，注塑压力为5mpa。
[0044]
实施例4：
[0045]
(1)将pbat、pbs以及滑石粉在80℃电热恒温干燥箱干燥8h，将颗粒形状的扩链剂adr-4468研磨成粉末。
[0046]
(2)取干燥后的pbat 70份、pbs 30份、滑石粉5份、研磨后扩链剂0.7份置于高速混合机中，在室温下500r/min混合15min，得到第一混合物pbat/pbs/滑石粉/扩链剂。
[0047]
(3)将第一混合物pbat/pbs/滑石粉/扩链剂，转移到双螺杆挤出机，双螺杆挤出机十二温区的温度分别为：160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为110r/min，通过双螺杆挤出机融熔、剪切、高温、共混作用后，挤出水冷造粒，制备成粒径为2
±
0.5mm的pbat/pbs/滑石粉/扩链剂生物降解复合材料，并置于电热恒温干燥箱80℃干燥12h。
[0048]
(4)将步骤(3)所得到的pbat/pbs/滑石粉/扩链剂生物降解复合材料所得的颗粒使用注塑机注塑成标准测试样条，注塑机喷嘴温度为180℃，三个温区的温度分别为180℃，180℃，180℃，注塑压力为5mpa。
[0049]
本发明以上各实施例和对比例中，根据gb/t3682.1—2018《塑料热塑性塑料熔体质量流动速率(mfr)和熔体体积流动速率(mvr)的测定》测试熔融指数，根据gb/t1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定》测试拉伸强度。
[0050]
为了更直观的说明本发明的实施情况，将所有实施例配方和对比例列于说明书附图中的图1，将所有实施例配方和对比例的测试结果列于说明书附图中的图2。
[0051]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料，其特征在于，由以下质量份数的组份组成：2.根据权利要求1所述的一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料，其特征在于：所述pbat熔融指数(190℃，2160g)为4-6g/10min左右，熔点110-130℃。3.根据权利要求1所述的一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料，其特征在于：所述所述pbs熔融指数(190℃，2160g)为3.5-5.5g/10min左右，熔点为115℃左右。4.根据权利要求1所述的一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料，其特征在于：所述所述成核剂滑石粉目数为3000目。5.根据权利要求1所述的一种采用成核剂、扩链剂增强的pbat/pbs生物降解复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)、将pbat、pbs和滑石粉在80℃电热恒温干燥箱干燥8h；步骤(2)、将干燥后的pbat/pbs、pbat/pbs/滑石粉和pbat/pbs/adr-4468,置于高速混合机中，在室温下500r/min混合15min；步骤(3)、将用高速混合机混合好的pbat/pbs、pbat/pbs/滑石粉和pbat/pbs/adr-4468，用双螺杆挤出机(双螺杆挤出机一区到十二区的温度分别为：160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃)，螺杆转速为110r/min下挤出，通过水槽冷却然后造粒，制备成粒径为2
±
0.5mm的pbat/pbs共混改性生物降解复合材料，并置于电热恒温干燥箱80℃干燥12h；步骤(4)、将步骤(3)所得的颗粒使用注塑机注塑成标准测试样条，注塑机喷嘴温度为180℃，三个温区的温度分别为180℃，180℃，180℃，注塑压力为5mpa。

技术总结
本发明公开了一种采用成核剂、扩链剂增强的PBAT/PBS生物降解复合材料及其制备方法，由以下质量份数的组份组成：PBAT50-90份，PBS10-50份，成核剂滑石粉1-9份，扩链剂ADR-4468 0.1-0.9份。本发明通过利用PBAT/PBS进行改性，并分别加入成核剂、扩链剂。成核剂是用来提高结晶聚合物的结晶度、加快其结晶速率的一类助剂。由于成核剂的加入提高了结晶度，使PBAT与PBS的界面相容性增大，提高生物降解复合材料的力学性能和尺寸稳定性，同时滑石粉的加入减少了生物降解塑料基体材料的用量，降低了生物降解材料的成本，不仅全面提高生物降解复合材料的性能，而且扩大生物降解复合材料的市场应用。用。用。


技术研发人员：陆永昌 卢波 余黎 季君晖 刘芳 吴军
受保护的技术使用者：湖北大学 海南海福新材料有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/9/14