CN114058159A - 一种无机填充物复合塑化材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于降解材料技术领域，涉及一种无机填充物复合塑化材料及其制备方法，该无机填充物复合塑化材料包括50～100份PBAT、20～50份无机填充物及0.4～6份聚乙烯醇；其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总质量的0.5％～5％。该机填充物复合塑化材料及其制备方法提供的技术方案得到的塑化材料一方面具有良好的热塑性能，成型后不易变形，另一方面具有良好的热封性能和热封稳定性，能够在放置一段时间后仍然可以进行热封，且热封效果好；此外，由于该塑化材料均由可降解材料制备形成，因此具有良好的降解性能，能够避免污染环境，原料来源简单，加工工艺简单，能够降低生产成本。

Description

一种无机填充物复合塑化材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及降解材料技术领域，尤其涉及一种无机填充物复合塑化材料及 其制备方法。
背景技术
随着科学与社会的发展，环境和资源问题越来越受到人们的重视。以石油 为原料的传统塑料材料应用广泛，但其使用后很难回收利用，大量塑料废弃物 因其不可降解性造成了严重的“白色污染”问题。目前使用的塑料其主要成分是聚 乙烯、聚氯乙烯等，降解缓慢，由此带来的污染问题已严重制约了我国的可持 续发展。因此，可生物降解尤其是完全生物降解塑料薄膜的发展具有重要意义。
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一种聚酯类生物降解塑料，由己二 酸丁二醇酯(PBA)和对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)组成的共聚物。PBAT兼具 脂肪族聚酯(PBA)的降解性能和芳香族聚酯(PBT)的力学性能，优秀的柔软 性和延展性使其适用于食品包装和农用薄膜，是目前市场应用非常活跃的降解 材料之一。
但现有技术中，通过PBAT制备形成的生物降解塑料，热封性能较差，且热 封稳定性较差，放置一段时间后便难以进行热封，难以满足市场的需求。
发明内容
本发明实施例的目的在于解决现有生物降解塑料热封性能较差，且热封稳 定性较差，放置一段时间后便难以进行热封的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种无机填充物复合塑化材料， 采用了如下所述的技术方案：
该无机填充物复合塑化材料包括：按质量份数计，所述无机填充物塑化材 料的原材料包括：50～100份PBAT、20～50份无机填充物及0.4～6份聚乙烯醇；
其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总 质量的0.5％～5％。
作为上述技术方案的进一步改进，按质量份数计，所述无机填充物塑化材 料的原材料包括：60～80份PBAT、25～40份无机填充物及0.5～0.8份聚乙烯醇；
其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总 质量的1％～3％。
作为上述技术方案的进一步改进，所述无机填充物包括碳酸钙、滑石粉、 碳酸镁、碳酸钡、二氧化硅、硅藻土、云母和有机蒙脱石中的至少一种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述无机填充物复合塑化材料的原材料 还包括2.5～7份润滑剂和2～5份抗氧化剂。
作为上述技术方案的进一步改进，所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸盐、硬 脂酸酯中的至少一种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述抗氧化剂包括受阻酚类和芳香胺类 中的至少一种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述无机填充物为大于或等于1200目的 粉末。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种无机填充物复合塑化材 料的制备方法，采用了如下所述的技术方案：按质量份计，包括如下步骤：
步骤a.将50～100份PBAT、20～50份无机填充物、0.4～6份聚乙烯醇分别 加入搅拌机中，进行搅拌得到混合料；其中，所述无机填充物中含有水，所述 水的总质量占所述无机填充物的总质量的0.5％～5％；
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
作为上述技术方案的进一步改进，在所述步骤a之前，所述制备方法还包 括如下步骤：
对所述无机填充物进行研磨及筛选，得到目数大于或等于1200目的无机填 充物粉末。
作为上述技术方案的进一步改进，在所述步骤a中，还包括将2.5～7份润滑 剂和2～5份抗氧化剂加入搅拌机中一起进行搅拌得到所述混合料。
与现有技术相比，本发明实施例提供的无机填充物复合塑化材料及其制备 方法主要有以下有益效果：
该无机填充物复合塑化材料通过PBAT、聚乙烯醇和无机填充物配合进行造 粒挤压能够得到塑化材料，其中无机填充物中含有0.5％～5％的水分，聚乙烯醇 能够通过自身的醇基与无机填充物中的少量水生成氢键，从而达到提高无机填 充物的可塑性的效果；因此，得到的塑化材料一方面具有良好的热塑性能，成 型后不易变形，另一方面具有良好的热封性能和热封稳定性，能够在放置一段 时间后仍然可以进行热封，且热封效果好；此外，由于该塑化材料均由可降解 材料制备形成，因此具有良好的降解性能，能够避免污染环境，原料来源简单， 加工工艺简单，能够降低生产成本。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、 “含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的 组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确 列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利 要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的 材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体 的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要 素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值 和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限 或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范 围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为 包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范 围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围 内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任 意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的 质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质 量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任 意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质 量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或 B包括(A和B)和(A或B)。
需说明的是，该无机填充物复合塑化材料可以直接用于利用塑性加工方法 加工成各种性能优良，并可自然降解的塑料薄膜、塑料袋等。
本发明实施例提供一种无机填充物复合塑化材料，按质量份数计，所述无 机填充物塑化材料的原材料包括：
50～100份PBAT，例如可以是50份、60份、70份、80份、90份、100份 等。其中，PBAT属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁 二醇酯的共聚物，其能够完全降解，降解产物为水和二氧化碳，对环境没有污 染伤害。
20～50份无机填充物，例如可以是20份、25份、30份、35份、40份、45 份、50份等。
0.4～6份聚乙烯醇，例如可以是0.4份、0.8份、1份、2份、4份、5份、6 份等。
其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总 质量的0.5％～5％，可以理解地，无机填充物中含有的水的总质量可以是占无机 填充物总质量的0.5％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％等。
可以理解地，该无机填充物复合塑化材料的工作原理大致如下：该无机填 充物复合塑化材料将PBAT、聚乙烯醇和无机填充物进行搅拌共混并热压加工成 型能够得到塑化材料，该塑化材料可以利用塑性加工方法加工成各种性能优良， 并可自然降解的塑性产品；其中无机填充物中含有0.5％～5％的水分，聚乙烯醇 能够通过自身醇基与无机填充物中的少量水生成氢键，从而达到提高无机填充 物的可塑性的效果，当水分超过5％时，会使聚乙烯醇过多地溶于水导致相互之 间产生粘连无法分散，导致得到的成型产品具有粗糙颗粒，无法形成平滑表面 而废弃，当水分低于0.5％时，无机填充物的可塑性会大大降低。
综上，相比现有技术，该无机填充物复合塑化材料至少具有以下有益效果： 该无机填充物复合塑化材料通过PBAT、无机填充物、聚乙烯醇和水配合共同进 行搅拌共混并热压加工成型得到塑化材料，得到的塑化材料一方面具有良好的 热塑性能，成型后不易变形，另一方面具有良好的热封性能和热封稳定性，能 够在放置一段时间后仍然可以进行热封，且热封效果好；此外，由于该塑化材 料均由可降解材料制备形成，因此具有良好的降解性能，能够避免污染环境， 原料来源简单，加工工艺简单，能够降低生产成本。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，对本发明实施例中的技 术方案进行清楚、完整地描述。
作为一种优选方式，按质量份数计，所述无机填充物塑化材料的原材料包 括：60～80份PBAT、25～40份无机填充物及0.5～0.8份聚乙烯醇；
其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总 质量的1％～3％。在此配比下的PBAT、无机填充物、聚乙烯醇和水配合共同进 行搅拌共混并热压加工成型得到的塑化材料兼具优异的成膜性、热塑性、热封 性和热封稳定性。
在一些实施例中，所述无机填充物包括碳酸钙、滑石粉、碳酸镁、碳酸钡、 二氧化硅、硅藻土、云母和有机蒙脱石中的至少一种；优选地，所述无机填充 物为碳酸钙，碳酸钙具有材料易得、且具有吸湿性能，能够吸附水分，便于得 到含有0.5％～5％水分的碳酸钙。
在一些实施例中，所述无机填充物复合塑化材料的原材料还包括2.5～7份润 滑剂，例如可以为2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、6份、7份等。可 以理解地，当将PBAT、聚乙烯醇和无机填充物的混合物在置于造粒机中进行挤 压造粒时保持良好的润滑性，避免造粒机与混合料之间摩擦产生的热量烧糊混 合料，从而避免无机填充物塑化材料碳化损坏。
在一些实施例中，该润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸盐、硬脂酸酯中的至少一 种。优选地，该润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，该季戊四醇硬脂酸酯的内外润滑 性均较好，能提高制品的热稳定性，且无毒性。
在一些实施例中，所述无机填充物复合塑化材料的原材料还包括2～5份抗 氧化剂，例如可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份等。可以理 解地，抗氧化剂能够避免PBAT、聚乙烯醇和无机填充物形成的混合料在受到剪 切、热及氧气的复合作用形成的氧化现象。
在一些实施例中，该抗氧化剂包括酚类抗氧化剂和胺类抗氧化剂中的至少 一种。具体在本实施例中，所述抗氧化剂选用巴斯夫抗氧化剂，该巴斯夫抗氧 化剂能够提供优异的加工和热稳定性，且具有较低的挥发性，与其它基料有良 好的相容性。
在一些实施例中，所述无机填充物为大于或等于1200目的粉末。可以理解 地，无机填充物的颗粒大小会影响塑性材料的成膜性和品相，当无机填充物的 颗粒粒径过大时，会导致得到的成型产品具有粗糙颗粒，无法形成平滑表面， 且降低成膜性。
基于上述的无机填充物复合塑化材料，本发明实施例还提供一种无机填充 物复合塑化材料的制备方法，该无机填充物复合塑化材料的制备方法包括如下 步骤：
步骤a.将20～50份无机填充物、50～100份PBAT和0.4～6份聚乙烯醇分别 加入搅拌机中，进行搅拌得到混合料；其中，所述无机填充物中含有水，所述 水的总质量占所述无机填充物的总质量的0.5％～5％。
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
综上，相比现有技术，该无机填充物复合塑化材料的制备方法至少具有以 下有益效果：该无机填充物复合塑化材料的制备方法通过将PBAT、聚乙烯醇和 无机填充物进行搅拌共混并热压加工成型能够得到塑化材料；其中无机填充物 中含有0.5％～5％的水分，聚乙烯醇能够通过自身醇基与无机填充物中的少量水 生成氢键，从而达到提高无机填充物的可塑性的效果。综上，通过该制备方法 得到的塑化材料一方面具有良好的热塑性能，成型后不易变形，另一方面具有 良好的热封性能和热封稳定性，能够在放置一段时间后仍然可以进行热封，且 热封效果好；此外，由于该塑化材料均由可降解材料制备形成，因此具有良好 的降解性能，能够避免污染环境，原料来源简单，加工工艺简单，能够降低生 产成本。
在一些实施例中，在所述步骤a之前，所述制备方法还包括如下步骤：
对所述无机填充物进行研磨及筛选，得到目数大于或等于1200目的无机填 充物粉末。
在一些实施例中，在所述步骤a中，还包括将2.5～7份润滑剂加入搅拌机中 一起进行搅拌得到所述混合料。
在一些实施例中，在所述步骤a中，还包括将2～5份抗氧化剂加入搅拌机 中一起进行搅拌得到所述混合料。
在一些实施例中，在所述步骤a中，所述搅拌机搅拌的时间范围为10～30min， 例如可以为10min、15min、20min、25min、30min等。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技 术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范 围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所 用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种无机填充物复合塑化材料的制备方法，按质量份计，包括如下步骤：
步骤a.将70份PBAT、30份无机填充物和0.6份聚乙烯醇分别加入搅拌机 中，进行搅拌，搅拌10min得到混合料；其中，所述无机填充物中含有水，所 述水的总质量占所述无机填充物的总质量的2％；
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
制得的无机填充物复合塑化材料的力学性能如表1至表3所示。
实施例2
一种无机填充物复合塑化材料的制备方法，按质量份计，包括如下步骤：
步骤a.将70份PBAT、30份无机填充物、0.6份聚乙烯醇、2.5份润滑剂和 2份抗氧化剂分别加入搅拌机中，进行搅拌，搅拌10min得到混合料；其中，所 述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总质量的2％；
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
制得的无机填充物复合塑化材料的力学性能如表1至表3所示。
实施例3
一种无机填充物复合塑化材料的制备方法，按质量份计，包括如下步骤：
步骤a.将50份PBAT、20份无机填充物和0.4份聚乙烯醇分别加入搅拌机 中，进行搅拌得到混合料；其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量 占所述无机填充物的总质量的0.5％；
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
制得的无机填充物复合塑化材料的力学性能如表1至表3所示。
实施例4
一种无机填充物复合塑化材料的制备方法，按质量份计，包括如下步骤：
步骤a.将100份PBAT、50份无机填充物和6份聚乙烯醇分别加入搅拌机 中，进行搅拌得到混合料；其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量 占所述无机填充物的总质量的5％；
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
制得的无机填充物复合塑化材料的力学性能如表1至表3所示。
对比例1
一种无机填充物复合塑化材料的制备方法，按质量份计，包括如下步骤：
步骤a.将70份PBAT、30份无机填充物和0.6份聚乙烯醇分别加入搅拌机 中，进行搅拌，搅拌10min得到混合料；其中，所述无机填充物为干燥至含水 量小于0.1的无机填充物；
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
制得的无机填充物复合塑化材料的力学性能如表1至表3所示。
对比例2
一种无机填充物复合塑化材料的制备方法，按质量份计，包括如下步骤：
步骤a.将70份PBAT和30份无机填充物分别加入搅拌机中，进行搅拌， 搅拌10min得到混合料；其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占 所述无机填充物的总质量的2％；
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
制得的无机填充物复合塑化材料的力学性能如表1至表3所示。
性能测试
对上述实施例1至4、对比例1和2制得的无机填充物复合塑化材料投入吹 膜机中制成条形薄膜，其中薄膜宽度为1.5cm，厚度为0.040mm，将薄膜采用拉 力检测仪进行横向拉伸检测，检测结果如下表1；将薄膜采用拉力检测仪进行纵 向拉伸检测，检测结果如下表2；将薄膜采用拉力检测仪进行热封部位拉伸检测， 检测结果如下表3。其中，定伸强度为在拉伸过程中标距达到50mm时的拉伸应 力；定力伸长率为施加1N的预加张力，记录拉伸长度，并计算拉伸长度与原始 长度的比值。
表1.不同制备方法得到的无机填充物复合塑化材料的薄膜的横向力学性能
Figure BDA0002613262620000101
表2.不同制备方法得到的无机填充物复合塑化材料的薄膜的纵向力学性能
Figure BDA0002613262620000102
表3.不同制备方法得到的无机填充物复合塑化材料的薄膜的热封部位力学性能
Figure BDA0002613262620000103
Figure BDA0002613262620000111
结论：由表1至表3可知，实施例1～4制备的无机填充物复合塑化材料的 横向、纵向和热封部位的断裂强度、抗拉强度、断裂伸长率、定伸强度和定力 伸长率均要优于对比例1和2。因此本申请的无机填充物复合塑化材料通过 PBAT、无机填充物、聚乙烯醇和水配合共同进行搅拌混合并热压加工成型得到 塑化材料，该塑化材料一方面具有良好的热塑性能，成型后不易变形，另一方 面具有良好的热封性能和热封稳定性，能够在放置一段时间后仍然可以进行热 封，且热封效果好。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范 围之内。

Claims (10)

1.一种无机填充物复合塑化材料，其特征在于，按质量份数计，所述无机填充物塑化材料的原材料包括：50～100份PBAT、20～50份无机填充物及0.4～6份聚乙烯醇；
其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总质量的0.5％～5％。
2.根据权利要求1所述的无机填充物复合塑化材料，其特征在于，按质量份数计，所述无机填充物塑化材料的原材料包括：60～80份PBAT、25～40份无机填充物及0.5～0.8份聚乙烯醇；
其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总质量的1％～3％。
3.根据权利要求1所述的无机填充物复合塑化材料，其特征在于，所述无机填充物包括碳酸钙、滑石粉、碳酸镁、碳酸钡、二氧化硅、硅藻土、云母和有机蒙脱石中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的无机填充物复合塑化材料，其特征在于，所述无机填充物复合塑化材料的原材料还包括2.5～7份润滑剂和2～5份抗氧化剂。
5.根据权利要求4所述的无机填充物复合塑化材料，其特征在于，所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸盐、硬脂酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的无机填充物复合塑化材料，其特征在于，所述抗氧化剂包括受阻酚类和芳香胺类中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的无机填充物复合塑化材料，其特征在于，所述无机填充物为大于或等于1200目的粉末。
8.一种无机填充物复合塑化材料的制备方法，其特征在于，按质量份计，包括如下步骤：
步骤a.将50～100份PBAT、20～50份无机填充物和0.4～6份聚乙烯醇分别加入搅拌机中，进行搅拌得到混合料；其中，所述无机填充物中含有水，所述水的总质量占所述无机填充物的总质量的0.5％～5％；
步骤b.将所述混合料置于造粒机中制备出无机填充物复合塑化材料。
9.根据权利要求8所述的无机填充物复合塑化材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤a之前，所述制备方法还包括如下步骤：
对所述无机填充物进行研磨及筛选，得到目数大于或等于1200目的无机填充物粉末。
10.根据权利要求8所述的无机填充物复合塑化材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤a中，还包括将2.5～7份润滑剂和2～5份抗氧化剂加入搅拌机中一起进行搅拌得到所述混合料。
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