CN106916421A - 一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇‑co‑己二酸丁二醇）酯降解材料 - Google Patents

一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇‑co‑己二酸丁二醇）酯降解材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇‑co‑己二酸丁二醇）酯降解材料，属于高分子材料加工改性领域。按如下步骤进行：将预先干燥好的聚（对苯二甲酸丁二醇‑co‑己二酸丁二醇）酯、聚乳酸和右旋聚乳酸以一定质量比进行混合，加入扩链剂混合均匀后，使用双螺杆挤出机进行共混挤出，螺杆各段温度为160‑195oC，螺杆转速为100‑150rpm，挤出造粒，得到增强PBAT完全生物降解材料。通过此法制备的高韧性聚（对苯二甲酸丁二醇‑co‑己二酸丁二醇）酯材料具有高强度、高韧性，方法简单。

Description

一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯降解 材料
技术领域
本发明具体涉及一种利用左旋聚乳酸和右旋聚乳酸原位形成立构复合晶体的方法来增强聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯(PBAT)的方法，本发明属于高分子材料加工改性领域。
背景技术
PBAT是一种芳香族-脂肪族共聚酯，兼具PBA和PBT的特性，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，是一种良好的可生物降解弹性体；它易被自然界中的多种微生物或动植物体内的酶分解代谢，最终形成水和二氧化碳，不污染环境，可降解性则保证了PBAT是一种环境友好材料，可减缓目前塑料制品所带来的白色污染问题，因此PBAT制品的研究受到新型材料产业界的广泛关注。但其拉伸强度低，只有30MPa左右，不适合用于一些对于强度要求较高的场合。
聚乳酸(PLA)是一种脂肪族聚酯，具有良好的生物相容性，可以在自然中完全降解，降解的最终产物为水和二氧化碳，不会对环境造成污染。同时具有较高的拉伸强度(>60MPa)，易加工成型，且价格相对PBAT便宜。因此，将PBAT与PLA共混制备生物可降解材料，两种材料的优劣互补，该共混材料将具有较高的强度。将聚乳酸(PLA)和右旋聚乳酸(PDLA)等比例与PBAT共混，在挤出机中原位形成聚乳酸立构复合晶体，作为一种物理交联点，将会进一步提升材料的强度。
中国专利(CN102702696A)公开了一种全降解生物材料及其制品，其中PBAT的含量为75-90％，剩余含量则为PLA。由于两种材料本身的相容性问题，该生物材料强度不够理想。而中国专利(CN103254597)通过PLA、PBAT和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复合，同时，聚己内酯(PCL)、EVA与PLA接枝共聚物以及植物油多元醇改善体系的稳定性，相容性问题得到很好的解决，所制备的材料具有较好的拉伸强度和韧性，易于加工，但是体系的组成较多，配方复杂。
发明内容
一种增强聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯降解材料，其由下列重量份数的原料制备而成：
本发明中所述的PLA和PDLA用量相同，所述的PDLA分子量为5000-8000g/mol。
本发明中所述的扩链剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
上述一种增强聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯降解材料的制备方法，以聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯、聚乳酸和右旋聚乳酸为原料，聚乳酸和右旋聚乳酸的比例为1:1，加入扩链剂混合均匀后，采用双螺杆挤出机熔融共混，挤出机螺杆转速为100-150rpm，挤出机各段温度为160-195℃，挤出造粒，制备得到高强度生物降解柔性材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
将PLA、PDLA与PBAT共混，得到的合金材料既具备PBAT的高韧性，又具备PLA的高强度，同时不损害两种材料的降解特性。本发明采用PLA与低分子量的PDLA等比例添加，挤出机的温度设定为160-195℃，在挤出机的前三段，当物料温度低于185℃时，PLA、PDLA和PBAT均匀塑化，并有良好的混合，当物料温度达到185-190℃时，PLA与PDLA在剪切场的作用下原位形成立构复合晶体(SC晶体)，这种原位形成的SC晶体的熔融温度为220℃以上；而未参与形成SC晶体的部分PLA链段和PDLA链段则在扩链剂的作用下与PBAT发生扩链反应，因此SC晶体会形成一个良的物理交联点，因此会赋予材料良好的拉伸性能；同时，由于SC晶体的含量可达到20％-30％，也会提高材料的耐热性能，而在共混材料中PBAT的含量超过60％，则保证了材料良好的韧性；选用分子量较低的PDLA也有两个优点，一是分子量低PDLA的生产成本远低于高分子量PDLA的生产成本，另一个好处是在相同的添加量的情况下，分子量低的PDLA的摩尔数更多，分子链的运动能力更强，可以形成更多的SC晶体，有利于提高材料的耐热性能和拉伸强度。
具体实施方式
下面结合各实施例详细描述本发明，但应当理解所举的实施例只是为了解释本发明，而并非用于限定本发明的保护范围。
实施例1
将预先干燥好的PBAT、PLA、PDLA按照一定比例称取，总质量为4kg。PBAT的含量为60％，PLA与PDLA的含量各为20％，另外加入40g的扩链剂乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯，使用高混机高速混合3min。将混合均匀后的物料加入到双螺杆挤出机中，螺杆各段温度为150-195℃，螺杆转速为150rpm，挤出造粒，制备得到高强度的生物降解材料。
干燥后的粒料加入到单螺杆机中挤出吹塑，单螺杆机各区温度为：一区160℃、二区175℃、三区185℃、四区185℃、机头170℃；螺杆转速为150rpm，长径比L/D＝24/1。
实施例2
将预先干燥好的PBAT、PLA、PDLA按照一定比例称取，总质量为4kg。PBAT的含量为70％，PLA与PDLA的含量各位15％，另外加入24g的扩链剂乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯，使用高混机高速混合3min。将混合均匀后的物料加入到双螺杆挤出机中，螺杆各段温度为160-195℃，螺杆转速为100rpm，挤出造粒，制备得到高强度的生物降解材料。
干燥后的粒料加入到单螺杆机中挤出吹塑，单螺杆机各区温度为：一区155℃、二区175℃、三区195℃、四区175℃、机头165℃；螺杆转速为150rpm，长径比L/D＝24/1。
实施例3
将预先干燥好的PBAT、PLA、PDLA按照一定比例称取，总质量为4kg。PBAT的含量为80份，PLA与PDLA的含量各为10份，另外加入8g的扩链剂乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯，使用高混机高速混合3min。将混合均匀后的物料加入到双螺杆挤出机中，螺杆各段温度为160-195℃，螺杆转速为150rpm，挤出造粒，制备得到高强度的生物降解材料。
干燥后的粒料加入到单螺杆机中挤出吹塑，单螺杆机各区温度为：一区155℃、二区175℃、三区185℃、四区180℃、机头175℃；螺杆转速为150rpm，长径比L/D＝24/1。
对比例1[1]
将PLA(2002D)和PBAT于80℃烘箱中干燥处理12h，蒙脱土于105℃烘箱中干燥处理6h；(2)取10份PLA、90份PBAT、2.4份2,2’-双(2-恶唑啉)、0.6份多亚甲基多苯基异氰酸酯、0.1份芥酸酰胺、0.1份抗氧剂168、50份蒙脱土于高混机中常温混合5min；(3)将得到的混合物加入到双螺杆机中挤出造粒，双螺杆机各区温度为：一区150℃、二区160℃、三区160℃、四区170℃、五区170℃、六区175℃、机头180℃；螺杆转速为200rpm，长径比L/D＝40/1；(4)将步骤(3)得到的粒料于80℃鼓风烘箱中干燥处理12h；(5)将步骤(4)中干燥后的粒料加入到单螺杆机中挤出吹塑，单螺杆机各区温度为：一区120℃、二区140℃、三区160℃、四区170℃、五区170℃、六区170℃、机头165℃；螺杆转速为150rpm，长径比L/D＝25/1，单螺杆挤出机的模头口径与泡管直径之比为5:1。
实施例1-3和对比例1的样品力学性能测试结果如下表
[1]专利CN 103589124A。

Claims (5)

1.一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯降解材料，其特征在于其由下列重量份数的原料制备而成：
PBAT 60-80份；
PLA 10-20份；
PDLA 10-20份；
扩链剂 0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯降解材料，其特征在于所述的PLA和PDLA用量相同，所述的PDLA分子量为5000-8000 g/mol。
3.根据权利要求1所述的一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯降解材料，其特征在于所述的扩链剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
4.权利要求1所述的一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯降解材料的制备方法，其特征在于以聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯、聚乳酸和右旋聚乳酸为原料，聚乳酸和右旋聚乳酸的比例为1:1，加入扩链剂混合均匀后，采用双螺杆挤出机熔融共混，挤出机螺杆转速为100-150rpm，挤出机各段温度为160-195oC，挤出造粒，制备得到高强度生物降解柔性材料。
5.根据权利要求4所述的一种增强聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯降解材料的制备方法，其特征在于.螺杆各段温度为160-195oC，且螺杆在熔融段有两次强剪切区。
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