CN109553934A - 采用扩链剂制备的pbs/pbat共混改性生物降解树脂及其制备方法 - Google Patents

采用扩链剂制备的pbs/pbat共混改性生物降解树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用扩链剂制备的PBS/PBAT共混改性生物降解树脂，由以下重量份的原料制备而成：PBS 10‑30份；PBAT70‑90份；扩链剂KL‑E 0.3‑0.8份。并公开了采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂及加工制造成包装袋的方法。本发明采用加入扩链剂的方法，在共混时加入扩链剂，在扩链时起到改性作用，使PBS与PBAT在双螺杆融熔、剪切、高温、共混，大幅提高两种材料的相容性，同时提高熔体强度和抗水解性能，并将两种材料的刚性和韧性得到很好的发挥。本发明将扩链剂KL‑E溶到乙酸乙酯溶液，通过喷雾的方法，乙酸乙酯挥发，扩链剂则均匀吸附在颗粒表面，可以使扩链剂均布在混合颗粒中，在反应过程中，参与反应。

Description

采用扩链剂制备的PBS/PBAT共混改性生物降解树脂及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种采用扩链剂制备的PBS/PBAT共混改性生物降解树脂及其制备方法，属于可降解塑料领域。
背景技术
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得，树脂呈乳白色，无嗅无味，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，具有良好的生物相容性和生物可吸收性；密度1.26g/cm3，熔点114℃，根据分子量的高低和分子量分布的不同，结晶度在30～45％之间。
PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，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；此外，还具有优良的生物降解性，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。
PBS和PBAT均属于脂肪族树脂，是生物降解系列原料中的主要原料，它们各自特点突出，PBS硬度好、强度高但延伸率差，适合注塑而不适合成膜。PBAT成膜性好、韧性突出，但硬度刚性均不及PBS。两种材料性能互补，但共混相容性很差。目前市场上多选择成核剂或其他助剂作为相容剂，来增加两种材料在共混时的相容性。扩链剂已广泛应用于塑料制品的制备，但通常需要与其他助剂，例如成核剂、增塑剂、发泡剂等配合。若应用在生物降解膜上，则其他助剂一是会影响分解生物降解膜的分解速度，二是残留的助剂也可能会对环境造成影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用扩链剂制备的PBS/PBAT共混改性生物降解树脂，可有效提高树脂的力学性能。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种采用扩链剂制备的PBS/PBAT共混改性生物降解树脂，由以下重量份的原料制备而成：
PBS 10-30份
PBAT 70-90份
扩链剂KL-E 0.3-0.8份。
本发明还公开了一种采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PBS颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经高温、高剪切、共混、挤压、出膜口拉条再经风冷冷切，制成PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒。
优选的，步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
优选的，步骤(3)中双螺杆挤压的温度为140-175℃，螺杆转动速度为250-300r/min，模头压力2-4MPa。
本发明还公开了一种采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解包装袋的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PBS颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经高温、高剪切、共混、挤压、出膜口拉条、再风冷冷切，制成PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒；
(4)PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，其膜口间隙为1.5～2mm的低密度吹膜机，℃在140～160℃，吹胀比为1:3上吹膜机直接吹膜；
(5)步骤(4)制得的薄膜经印刷、制袋，制成包装袋。
优选的，步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
PBS 10-30份
PBAT 70-90份
扩链剂KL-E 0.3-0.8份。
优选的，步骤(4)中成膜厚度小于0.10mm。
本发明采用加入扩链剂的方法，在共混时加入扩链剂，在扩链时起到改性作用，使PBS与PBAT在双螺杆融熔、剪切、高温、共混的作用下，大幅提高两种材料的相容性，同时提高熔体强度和抗水解性能，并将两种材料的刚性和韧性得到很好的发挥。本发明将扩链剂KL-E溶到乙酸乙酯溶液，通过喷雾的方法，可以使扩链剂KL-E均布在PBS和PBAT混合颗粒中，在混料时，乙酸乙酯挥发，扩链剂则均匀吸附在颗粒表面，在一定温度和双螺杆剪切力的作用下，扩链剂在很短时间(0.5-1min)内，能将脂肪族树脂中的短链分子和端羧基分子变成长链分子，在扩链过程中两种材料的相容性可得到很大的提升，抗水解性得到提升，共混后的物料其熔体强度和力学性能均有较大提高。本发明仅采用扩链剂KL-E作为助剂，无需添加其他任何助剂，制得的改性生物降解树脂尤其适用于制成薄膜，具有优越的力学性能。
具体实施方式
实施例1
本采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PBS颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面，其中PBS20份，为安庆和兴化工有限责任公司产品，PBAT80份，为广州金发科技股份有限公司的1024，KL-E 4370 0.5份；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经挤压、风冷、拉条、冷切，制成PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒，步骤(3)中双螺杆挤压的温度为140-175℃，螺杆转动速度为250-300r/min，模头压力2-4MPa。
检测得到PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为：熔体流速为2g/10min，190℃/2.16kg，密度1.25g/cm3，可挥发物小于0.4％。
将PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，在膜厚0.03mm时，按GB/T1040.3检测其性能，膜的拉伸强度(纵+横)/2为35MPa，断裂伸长率(纵+横)/2为300％，撕裂强度为100N/15mm。
薄膜经印刷、制袋，可制成包装袋。
实施例2
本采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PBS颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面，其中PBS10份，PBAT90份，KL-E 4370 0.5份；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经挤压、风冷、拉条、冷切，制成PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒，步骤(3)中双螺杆挤压的温度为140-175℃，螺杆转动速度为250-300r/min，模头压力2-4MPa。
检测得到PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为：熔体流速1.8g/10min，熔点190℃，密度1.25g/cm3，可挥发物小于0.4％。
将PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，在膜厚0.03mm时，按GB/T1040.3检测其性能，膜的拉伸强度(纵+横)/2为30MPa，断裂伸长率(纵+横)/2为250％，撕裂强度为105N/15mm。
实施例3
本采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PBS颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面，其中PBS30份，PBAT70份，KL-E 4370 0.5份；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经挤压、风冷、拉条、冷切，制成PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒，步骤(3)中双螺杆挤压的温度为130-165℃，螺杆转动速度为250-300r/min，模头压力2-4MPa。
检测得到PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为：熔体流速1.7g/10min，熔点190℃，密度1.25g/cm3，可挥发物小于0.4％。
将PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，在膜厚0.03mm时，按GB/T1040.3检测其性能，膜的拉伸强度(纵+横)/2为38MPa，断裂伸长率(纵+横)/2为200％，撕裂强度为100N/15mm。
以上可见随着PBS比例上升制品膜强度上升，伸长率下降，撕裂下降，可根据这一规律，选择比例制成成品。

Claims (8)

1.一种采用扩链剂制备的PBS/PBAT共混改性生物降解树脂，由以下重量份的原料制备而成：
PBS 10-30份
PBAT 70-90份
扩链剂KL-E 0.3-0.8份。
2.一种采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取PBS颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经高温、高剪切、共混、挤压、出膜口拉条、风冷、冷切，制成PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒。
3.根据权利要求2所述的采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其特征在于：步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
4.根据权利要求3所述的采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其特征在于：步骤(3)中双螺杆挤压的温度为140-175℃，螺杆转动速度为250-300r/min，模头压力2-4MPa。
5.一种采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂再制造成包装袋的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PBS颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经高温、高剪切、共混、挤压、出膜口拉条、再风冷冷切，制成PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒；
(4)PBS/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，其膜口间隙为1.5～2mm的低密度吹膜机，℃在140～160℃，吹胀比为1:3上吹膜机直接吹膜；
(5)步骤(4)制得的薄膜经印刷、制袋，制成包装袋。
6.根据权利要求5所述的采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性包装袋的方法，其特征在于：步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
7.根据权利要求6所述的采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂再制造成包装袋的方法，其特征在于：步骤(3)中双螺杆挤压的温度为140-175℃，螺杆转动速度为250-300r/min，模头压力2-4MPa。
8.根据权利要求7所述的采用扩链剂制备PBS/PBAT共混改性生物降解树脂再制造成包装袋的方法，其特征在于：步骤(4)中成膜厚度小于0.10mm。
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