CN113106625A - 一步法制备可降解pbat熔喷无纺布的方法 - Google Patents

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Abstract

一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，包括如下步骤：步骤一：制备PBAT熔体；步骤二：制备改性PBAT熔体；步骤三：将步骤二所得的改性PBAT共混熔体输送到无纺布制备装置，无纺布制备装置中熔体从模头的喷丝孔挤出，凝聚在离喷头距离4cm的滚筒式接收器上，接收器的滚筒转速为20r/min,自粘合成无纺布，冷却后用刀片将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型，定型温度为65℃，定型时间6h,得到PBAT熔喷可生物降解无纺布。本发明通过一步法制备可降解PBAT无纺布由于PBAT聚合熔体不需经过水冷切粒、干燥冷却、升温熔融混炼等过程，避免了因干燥因素、高温剪切造成的PBAT树脂分子量的下降、粘度的降低、熔体质量的变差，既可保证材料的可纺性,又可确保PBAT无纺布的品质。

Description

一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法
技术领域
本发明属于可降解无纺布研究领域，具体地说是一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法。
背景技术
随着人们环保意识的增强，生物可降降解材料得到了广泛的应用。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇醋(PBAT)是由对苯二甲酸、己二酸和1,4-丁二醇聚合而成的共聚醋，是近年来国内外研究较多、市场活跃度较高的一种生物降解材料。但在多数情况下,单一的一种材料其性能往往很难满足实际应用的要求。较多的是将PBAT树脂与其他高分子材料共混制备无纺布，以改善材料的，使其广泛应用于工业和医用材料、保暖材料、过滤材料、吸油材料、擦拭布及隔音材料等。
目前制备的PBAT熔喷无纺布，首先将聚合得到的PBAT熔体经冷却造粒、结晶干燥、冷却、包装，其次再与改性剂经双螺杆挤出机熔融共混、冷却造粒、结晶干燥、冷却、包装得到改性树脂，最后将改性树脂再次干燥、经单螺杆挤出机熔融塑化、喷丝、拉伸、冷却、定型得到PBAT无纺布。PBAT从聚合完成到无纺布，需要经过造粒—结晶—除湿干燥—冷却—包装—熔融挤出改性-熔融挤出塑化-无纺布等升温熔融挤出剪切以及降温的过程。PBAT热降解较快，尤其树脂干燥不彻底、高温高剪切导致其分子量下降、粘度降低、熔体质量差。另外，反复的升降温、切粒、混炼、包装也造成了大量的能源消耗，使生产成本增加，而这些环节又是传统工艺中必不可少的，因此PBAT无纺布的生产工艺复杂、成本较高，限制了其市场推广与应用。
发明内容
本发明提供一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，包括如下步骤：
步骤一：将对苯二甲酸、己二酸和1,4-丁二醇加入PBAT聚合装置在催化剂作用下经聚合得到PBAT熔体；
步骤二：将步骤一制得的PBAT熔体在熔体增压泵的作用下，通过PBAT熔体输送管道经熔体计量泵连续不断地输送到双螺杆挤出机的第三区，将聚乳酸、成核剂、扩链剂经过喂料失重称加入双螺杆挤出机的第五区，在双螺杆挤出机中完成对PBAT熔体的改性操作；
步骤三：将步骤二所得的改性PBAT共混熔体输送到无纺布制备装置，无纺布制备装置中熔体从模头的喷丝孔挤出时，受到喷丝孔两侧流速为50m/sec，温度为205℃的高压热气流喷吹，共混物熔体被拉伸成超细纤维，凝聚在离喷头距离4cm的滚筒式接收器上，接收器的滚筒转速为20r/min,自粘合成无纺布，冷却后用刀片将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型，定型温度为65℃，定型时间6h,得到PBAT熔喷可生物降解无纺布。
如上所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，所述的步骤一中苯二甲酸与己二酸摩尔比为6:4-2:8,对苯二甲酸与己二酸摩尔数之和与1,4-丁二醇比为1:1-1:2。
如上所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，所述的步骤二中各物质的添加重量份数为：PBAT熔体80份，19分聚乳酸，0.5份成核剂，0.5份扩链剂。
如上所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，所述的成核剂为蒙旦蜡Nav101、芳族磺酸酯衍生物、纳米二氧化硅中的任意一种。
如上所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，所述的扩链剂为二-叔丁基过氧异丙基苯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、三羟甲基本烷其中的任意一种。
如上所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，所述的步骤一中的催化剂为锑系催化剂、钛系催化剂、锡系催化剂中的一种。
如上所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，所述的步骤一中的催化剂的添加量为对苯二甲酸、己二酸和1,4-丁二醇三者总重量的0.1-0.5％。
本发明的优点是：本发明通过一步法制备可降解PBAT无纺布由于PBAT聚合熔体不需经过水冷切粒、干燥冷却、升温熔融混炼等过程，避免了因干燥因素、高温剪切造成的PBAT树脂分子量的下降、粘度的降低、熔体质量的变差，既可保证材料的可纺性,又可确保PBAT无纺布的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的制备流程示意图；
图2是现有工艺的制备PBAT无纺布的工艺流程示意图；
图3是本发明制备无纺布的实物图；
图4是本发明制备的无纺布的产品性能检测报告之一；
图5是本发明制备的无纺布的产品性能检测报告之二；
图6是本发明制备的无纺布的产品性能检测报告之三；
图7是本发明制备的无纺布的产品性能检测报告之四；
图8是本发明制备的无纺布的产品性能检测报告之五；
图9是本发明制备的无纺布的产品性能检测报告之六。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)通过PBAT聚合装置制备得到PBAT熔体；
(2)将步骤(1)中制备的PBAT熔体通过熔体输送管道输送到双螺杆挤出机三区中，其占比80份，然后将19份聚乳酸、0.5份成核剂、0.5份扩链剂按照一定比例共混得到的共混物投入到与双螺杆挤出机一区相连接失重称中，通过双螺杆制备得到共混物熔体；
(3)将步骤(2)中的共混物熔体经共混物熔体输送管道输送到无纺布装置，当熔体从模头的喷丝孔挤出时，受到喷丝孔两侧流速为50m/sec，温度为205℃的高压热气流喷吹，共混物熔体被拉伸成超细纤维，凝聚在离喷头距离4cm的滚筒式接收器上，接收器的滚筒转速为20r/min,自粘合成无纺布，冷却后用刀片将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型，定型温度为65℃，定型时间6h,得到PBAT熔喷可生物降解无纺布。
对比例1
本对比例采用“切片纺”制备PBAT无纺布，具体步骤如下：
(1)将PBAT和PLA树脂置于烘箱中在60℃下真空干燥12h；
(2)将干燥后的80份PBAT、19份PLA和0.5份成核剂、0.5份扩链剂进行物理共混3min，经双螺杆挤出机挤出造粒得到共混物，造粒温度140-190℃，然后将共混物置于烘箱中在60℃下干燥12h；
(3)将步骤(2)中的共混物经螺杆挤出机加热熔融、挤压成熔体，当熔体从模头的喷丝孔挤出时，受到喷丝孔两侧流速为50m/sec，温度为205℃的高压热气流喷吹，共混物熔体被拉伸成超细纤维，凝聚在离喷头距离4cm的滚筒式接收器上，接收器的滚筒转速为20r/min,自粘合成无纺布，冷却后用刀片将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型，定型温度为65℃，定型时间6h,得到PBAT熔喷可生物降解无纺布。
对实施例1和对照例1进行性能和成本对比，其结果如表一所示。
Figure BDA0003000984030000051
表一
通过表一可知，本发明得到的PBAT熔喷可生物降解无纺布，其纵向强度高、生产成本低，更易于实现产业化。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将对苯二甲酸、己二酸和1,4-丁二醇加入PBAT聚合装置在催化剂作用下经聚合得到PBAT熔体；
步骤二：将步骤一制得的PBAT熔体在熔体增压泵的作用下，通过PBAT熔体输送管道经熔体计量泵连续不断地输送到双螺杆挤出机的第三区，将聚乳酸、成核剂、扩链剂经过喂料失重称加入双螺杆挤出机的第五区，在双螺杆挤出机中完成对PBAT熔体的改性操作；
步骤三：将步骤二所得的改性PBAT共混熔体输送到无纺布制备装置，无纺布制备装置中熔体从模头的喷丝孔挤出时，受到喷丝孔两侧流速为50m/sec，温度为205℃的高压热气流喷吹，共混物熔体被拉伸成超细纤维，凝聚在离喷头距离4cm的滚筒式接收器上，接收器的滚筒转速为20r/min,自粘合成无纺布，冷却后用刀片将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型，定型温度为65℃，定型时间6h,得到PBAT熔喷可生物降解无纺布。
2.根据权利要求1所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，其特征在于：所述的步骤一中苯二甲酸与己二酸摩尔比为6:4-3:7,对苯二甲酸与己二酸摩尔数之和与1,4-丁二醇比为1:1-1:3。
3.根据权利要求1所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，其特征在于：所述的步骤二中各物质的添加重量份数为：PBAT熔体80份，19分聚乳酸，0.5份成核剂，0.5份扩链剂。
4.根据权利要求1所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，其特征在于：所述的成核剂为蒙旦蜡Nav101、芳族磺酸酯衍生物、纳米二氧化硅中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，其特征在于：所述的扩链剂为二-叔丁基过氧异丙基苯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、三羟甲基本烷其中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，其特征在于：所述的步骤一中的催化剂为锑系催化剂、钛系催化剂、锡系催化剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一步法制备可降解PBAT熔喷无纺布的方法，其特征在于：所述的步骤一中的催化剂的添加量为对苯二甲酸、己二酸和1,4-丁二醇三者总重量的0.05-1.0％。
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