CN110607056A - 一种热塑性弹性体改性聚（β-羟基丁酸戊酸酯）材料的制备方法 - Google Patents

一种热塑性弹性体改性聚（β-羟基丁酸戊酸酯）材料的制备方法 Download PDF

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聂世杰
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

本发明涉及一种热塑性弹性体改性聚(β‑羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法，将乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物(EBA)或聚烯烃弹性体特别是乙烯与α‑辛烯的共聚物(POE)作为分散相加入PHBV基体材料中，热塑性弹性体在改性材料中的质量分数为5％～20％时，POE或EBA能够发挥较好的增强作用，并在一定程度上改善PHBV的韧性；且POE或EBA的加入能够抑制PHBV的结晶过程，使PHBV的结晶温度降低，随着POE或EBA加入量的增加，抑制作用越明显。

Description

一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备 方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法。
背景技术
聚(β-羟基丁酸戊酸酯)，简写PHBV，是一种由细菌发酵生成的热塑性聚酯，可以被多种细菌完全分解为二氧化碳(CO2)和水(H2O)，具有良好的生物降解性和生物相容性，能替代部分通用塑料应用于医学、包装和光学材料等领域，目前已受到研究者的广泛关注。但是PHBV具有脆性大、易结晶的缺点。
POE是乙烯与α-辛烯的共聚物，共聚单体辛烯含量为20-30％的聚乙烯链段本身是结晶的，但由于辛烯的介入，破坏了部分聚乙烯的结晶，辛烯链段和结晶态被破坏的聚乙烯链段共同形成弹性的无定形橡胶相，赋予共聚物良好的弹性和优异的透明性。同时辛烯的存在位置和含量是可控的，POE分子中保留了可以结晶的乙烯相，在常温下结晶相作为物理交联点，高温下结晶相受热熔融，使共聚物具有塑性。与传统聚合方法制备的聚合物相比，POE的相对分子质量分布和支链分布较窄，因此具有优异的力学性能和良好的低温性能。EBA是乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，具有良好的热稳定性、力学性能、加工性能和良好的相容性而被应用于塑料的增韧。
目前，国内外关于使用POE和EBA增韧PHBV的报道很少，而研究PHBV/弹性体改性材料有助于高性能PHBV复合材料的开发。
发明内容
为了解决PHBV脆性大、易结晶的缺陷问题，而提供一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法：将聚(β-羟基丁酸戊酸酯)、热塑性弹性体置于转矩流变仪中，在180℃、转速60r/min下熔融共混5min，即制得热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料；所述热塑性弹性体为聚烯烃弹性体或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)。
优选地，所述聚烯烃弹性体为乙烯与α-辛烯的共聚物(POE)。
进一步地，所述热塑性弹性体为聚烯烃弹性体时，其在改性材料中的质量分数为5％～10％。
进一步地，所述热塑性弹性体为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物时，其在改性材料中的质量分数为5％～20％。
热塑性弹性体的用量超过20wt％后，虽然韧性能够得到很大提升，但是改性材料的强度下降明显，且出现很明显的相分离，所以本发明中热塑性弹性体在改性材料中的质量分数为5％～20％较为适宜，在此范围内POE或EBA能够发挥较好的增强、改善韧性的作用。
有益技术效果：本发明将乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)或聚烯烃弹性体特别是乙烯与α-辛烯的共聚物(POE)作为分散相加入PHBV基体材料中，热塑性弹性体在改性材料中的质量分数为5％～20％时，POE或EBA能够发挥较好的增强作用，并在一定程度上改善PHBV的韧性；且POE或EBA的加入能够抑制PHBV的结晶过程，使PHBV的结晶温度降低，随着POE或EBA加入量的增加，抑制作用越明显。将本发明材料制成膜可应用于包装材料。
附图说明
图1为实施例1～2、实施例4～5所制得的改性材料在10μm下的扫描电镜图。
图2为对比例1和实施例1-5在降温速率为10K/min时的DSC曲线。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明范围。
实施例1
一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法：将47.5g PHBV、2.5g EBA置于转矩流变仪中，在180℃、转速60r/min下熔融共混5min，即制得5wt％热塑性弹性体EBA改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料。
实施例2
一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法：将45g PHBV、5gEBA置于转矩流变仪中，在180℃、转速60r/min下熔融共混5min，即制得10wt％热塑性弹性体EBA改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料。
实施例3
一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法：将40g PHBV、10gEBA置于转矩流变仪中，在180℃、转速60r/min下熔融共混5min，即制得20wt％热塑性弹性体EBA改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料。
实施例4
一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法：将47.5g PHBV、2.5g POE置于转矩流变仪中，在180℃、转速60r/min下熔融共混5min，即制得5wt％热塑性弹性体POE改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料。
实施例5
一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法：将45g PHBV、5gPOE置于转矩流变仪中，在180℃、转速60r/min下熔融共混5min，即制得10wt％热塑性弹性体POE改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料。
对比例1
将50g PHBV在180℃熔融共混5min，制得PHBV材料。
对比例2
本对比例与实施例1的制备方法相同，不同之处在于，PHBV与EBA的配比为：25gEBA、25g PHBV。
对比例3
本对比例与实施例4的制备方法相同，不同之处在于，PHBV与POE的配比为：10gPOE、40g PHBV。
采用扫描电镜对上述实施例、对比例进行形貌观察，实施例1～2、实施例4～5所制得的改性材料在10μm下的SEM形貌图如图1所示，EBA或POE以分散相的形式分散于PHBV中，出现少量“海-岛”结构，但分散相尺寸较小。当EBA用量为50wt％时(对比例2)、POE用量为20wt％时(对比例3)，所制得的改性材料出现非常明显的相分离结构。
采用差示扫描量热仪对对比例1和实施例1-5在降温速率为10K/min时进行测试，测得的DSC曲线如图2所示，由图2可知，随着EBA或POE含量的增加，PHBV复合材料的结晶温度也随之降低，说明EBA或POE的加入对PHBV的结晶过程起抑制作用。
对上述实施例和对比例进行无缺口冲击强度、拉伸强度的测试，测试数据见表1，其中，无缺口冲击强度按照现行GB/T 1843标准测试，拉伸强度按照现行GB/T 1040标准测试。
表1实施例1～5、对比例1～3性能数据
拉伸强度测试时能够观察到循环拉伸曲线，纯PHBV的拉伸环较少，随着体系中弹性体含量的增加，拉伸环逐渐增加，表明体系的韧性得到改善；当弹性体含量超过20wt％时，拉伸环高度降低，说明过量弹性体的加入影响体系的拉伸强度。由表2的数据也同样能够得出以上结论，加入少量EBA或POE后，PHBV改性材料的冲击强度有所降低，但是结合拉伸循环曲线，改性材料的韧性能够得到改善，且拉伸强度是增大的。

Claims (4)

1.一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法，其特征在于，将聚(β-羟基丁酸戊酸酯)、热塑性弹性体置于转矩流变仪中，在180℃、转速60r/min下熔融共混5min，即制得热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料；
所述热塑性弹性体为聚烯烃弹性体或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为乙烯与α-辛烯的共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃弹性体在改性材料中的质量分数为5％～10％。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性弹性体改性聚(β-羟基丁酸戊酸酯)材料的制备方法，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物在改性材料中的质量分数为5％～20％。
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