CN115028969B - 一种生物可降解pbat基弹性密封材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种生物可降解pbat基弹性密封材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115028969B
CN115028969B CN202210481102.4A CN202210481102A CN115028969B CN 115028969 B CN115028969 B CN 115028969B CN 202210481102 A CN202210481102 A CN 202210481102A CN 115028969 B CN115028969 B CN 115028969B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
pbat
antioxidant
elastic sealing
sealing material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210481102.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115028969A (zh
Inventor
严娟
魏锋
刘俊逸
武建勋
侯世荣
董杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Higasket Plastics Co ltd
Sichuan University
Original Assignee
Anhui Higasket Plastics Co ltd
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Higasket Plastics Co ltd, Sichuan University filed Critical Anhui Higasket Plastics Co ltd
Priority to CN202210481102.4A priority Critical patent/CN115028969B/zh
Publication of CN115028969A publication Critical patent/CN115028969A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115028969B publication Critical patent/CN115028969B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/06—Biodegradable
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Abstract

本发明公开了一种生物可降解PBAT基弹性密封材料及其制备方法和应用，该材料包含以下重量份数的组分：15～30份纳米无机微粒、50～75份PBAT、0～25份PBT、2～10份PLA、0.5～2份偶联剂、8～41份增塑剂、0.5～2份抗氧剂、0～4着色剂和0～0.2份石墨烯；其中，所述纳米无机微粒选自碳酸钙、滑石粉、磷石膏、二氧化硅和方解石粉中任意一种或两种以上。本发明的PBAT基弹性密封材料在不影响树脂正常加工工艺的同时提高产品的柔软性和回弹性，可以在维持生物降解及可堆肥特性的同时有效地降低材料成本。

Description

一种生物可降解PBAT基弹性密封材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种密封材料，具体涉及一种生物可降解PBAT基弹性密封材料及其制备方法和应用。
背景技术
冰箱(或冰柜)门密封条是装配在冰箱(或冰柜)门内侧四周，用于冰箱(或冰柜)门体与箱体之间起密封作用的一种冰箱(或冰柜)配件，用以保障冰箱(或冰柜)的气密性，减小冰箱(或冰柜)中冷空气的损失。它由两部分组成，一部分是软质(弹性)外套，另一部分是磁性胶条，密封条由软质原料通过挤出加工成型，配合冰箱/冰柜门几何形状设计其形状与大小。
现有的冰箱(或冰柜)密封条绝大多数都是由聚氯乙烯(PVC)制造的，极少量是改性聚氨酯(TPU)弹性体制造。PVC是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物，除了含氯元素外，PVC与PE具有相似的结构，氯在PVC中约占纯聚合树脂的57％。聚氯乙烯塑料是由聚氯乙烯树脂加添加剂制成，添加剂主要为增塑剂、稳定剂、填充剂、润滑剂、着色剂等。PVC塑料有耐化学稳定性、阻燃性、耐磨、消声消震、强度较高、电绝缘性较好、气密性能好、价廉及原料来源广等优点，其缺点是热稳定性能差，受光、热及氧的作用后容易老化等。PVC中加入或不加入增塑剂使它有软质聚氯乙烯、硬质聚氯乙烯之分，可制成各种制品。
聚氯乙烯已广泛应用于日常生活用品中，但是聚氯乙烯化学结构中含有氯元素，氯乙烯单体含量高则会挥发出来，软质聚氯乙烯中含有的增塑剂也会迁移挥发出来，挥发物对人体有疑似致癌作用，易造成内分泌荷尔蒙的紊乱，对人体有潜在的危害性。
2020年全国家用冰箱(或冰柜)产量9014.7万台，冰箱(或冰柜)淘汰后自然就会产生5～6万吨废PVC密封条，而聚氯乙烯是一种不可降解的塑料，PVC废物主要采取机械回收、化学回收、焚烧和填埋，PVC材料焚烧时会产生很大的浓烟，并产生HCl气体以及致癌的二噁英，而填埋会造成对土壤和水源的污染，这些都会对环境造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物可降解PBAT基弹性密封材料及其制备方法和应用，该PBAT基弹性密封材料在不影响树脂正常加工工艺的同时提高产品的柔韧性和回弹性，可以在维持生物降解及可堆肥特性的同时有效地降低材料成本。
为了达到上述目的，本发明提供了一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：15～30份纳米无机微粒、50～75份PBAT、0～25份PBT、2～10份PLA、0.5～2份偶联剂、8～41份增塑剂、0.5～2份抗氧剂、0～4份着色剂和0～0.2份石墨烯；其中，所述纳米无机微粒选自碳酸钙、滑石粉、磷石膏、二氧化硅和方解石粉中任意一种或两种以上；所述增塑剂选自环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)和4,5-环氧四氢邻苯二甲酸中任意一种或两种以上。其中，所述纳米无机微粒的质量百分数为16～19％。
填充剂的主要功能从增加容量、降低成本、改善尺寸稳定性等传统概率向改善树脂性能，克服添加后树脂力学性能明显下降，赋予树脂新功能的方向转变；碳酸钙、滑石粉生产中超细化技术、表面改性技术和纳米技术的应用，也赋予了碳酸钙、滑石粉新的功能，碳酸钙、滑石粉品种平均粒径小于1μm，添加量为30％以下时可减小对制品的拉伸强度与抗冲击性能的影响。碳酸钙、滑石粉表面与PBAT通过次价键(如范德华力)等相连，形成海-岛结构，当受到外力作用时，将应力传递到填料聚合物之间的结合部位，次价键断裂使间隙增大、形成微小裂纹，这一过程可以有效地吸收一部分外部能量，避免应力集中，从而改善材料的抗冲等力学性能。填料的粒径通常要求在1μm以下，并且有一个最佳用量，用量太大或太小都不能得到最佳效果。以上机理都以填料的充分分散为前提。通常，改善填料的分散性有两种途径，一是减小填料的粒度，在一定范围内，粒度越小越好；二是对填料进行表面处理。填料的表面处理显得更为重要。
PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)属于热塑性生物降解塑料，可视为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抗冲击性，还具有优良的生物降解性，是生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用前景最好的可降解材料之一。生物降解塑料PBAT在堆肥条件下，可在180天内被微生物分解成二氧化碳和水，在堆肥条件下可以产生有机肥料，降解过程不会产生有毒气体，是目前生物降解塑料的主要原材料，可以生物降解和可堆肥，能够有效的解决白色污染。
PLA(聚乳酸)是以乳酸为主要原料聚合得到的高聚物，其原料来源充分，而且可以再生，主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，是理想的绿色高分子材料。聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可挤出加工。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外线性，这些性能是制造密封条的潜在理想材料。
为使PBAT、PLA具有较好的塑性需要加入增塑剂。增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子间的次价键即范德华力，并通过稀释作用增加树脂分子间的距离(自由体积)形成一定的空间，增加聚合物分子链的移动性并降低聚合物的结晶性，增加聚合物的柔韧性和可塑性，表现为聚合物的硬度、模量、软化温度下降，挠曲性和柔韧性提高。因本发明密封条是环境友好材料，选用的增塑剂也须是环境友好增塑剂。通过科学论证筛选出环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯、ATBC(乙酰柠檬酸三丁酯)、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸等增塑剂，密封条对硬度、弹性、柔韧性、回弹性等都有要求，加入本发明选用的增塑剂能够使密封条的柔韧性、回弹性以及断裂伸长率等得到改善。
本发明的偶联剂通过化学反应接枝改性碳酸钙等表面，其一端存在的烷氧基与填充剂(如碳酸钙)表面含有的如羟基官能团等发生化学键合，另一端带有极性基团的长烷基可与极性PBAT分子链发生相互缠结以及形成弱氢键作用力，填充物与PBAT基体相容性提高，使得改性材料中各组份分散更好，力学性能、柔韧性均得到明显提高。
优选地，该材料包含以下重量份数的组分：15～25份纳米无机微粒、65～70份PBAT、0～5份PBT、2～5份PLA、0.5～2份偶联剂、10～41份增塑剂、0.5～2份抗氧剂、0～4着色剂和0～0.2份石墨烯；其中，所述纳米无机微粒的质量百分数为16～19％。
更优选地，该材料包含以下重量份数的组分：15～25份纳米无机微粒、65～70份PBAT、2～5份PLA、0.5～2份偶联剂、34～41份增塑剂、0.5～1份抗氧剂和0～0.2份石墨烯；其中，所述纳米无机微粒的质量百分数为16～19％。
优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010和抗氧剂168。
优选地，所述抗氧剂选自质量比为1:2的抗氧剂1010和抗氧剂168。
优选地，所述偶联剂选自钛酸酯、铝酸酯和硬脂酸中任意一种或两种以上。
优选地，所述着色剂选自钛白粉和炭黑。其中，钛白粉:炭黑的质量比为5:1～1:1，根据对颜色的要求调节比例。
优选地，该材料是通过以下制备工艺获得的：通过将所述纳米无机微粒与PBAT、PLA、偶联剂、增塑剂、抗氧剂、着色剂和石墨烯按重量份数于100～120℃搅拌均匀；将搅拌均匀的混合物在160～180℃熔融挤出造粒。
本发明的另一目的是提供一种由所述的生物可降解PBAT基弹性密封材料制备的PBAT基弹性密封条。
本发明的另一目的是提供所述的PBAT基弹性密封条在冰箱或冰柜门封方面的应用。
本发明的生物可降解PBAT基弹性密封材料及其制备方法和应用，解决了材料的机械性能、加工性能、生物可降解性以及价格等难以兼顾的问题，具有以下优点：
本发明的生物可降解PBAT基弹性密封材料，可以在保持具有合适强度与韧性的同时不影响树脂正常的加工工艺性，可以在维持生物降解及可堆肥特性的同时有效地降低材料成本。其中，纳米无机微粒能够在确保密封条的断裂伸长率的同时降低成本，根据实验数据当CaCO3、滑石粉、SiO2的质量百分数为17％左右时，PBAT基共混改性体系的力学性能适宜且性价比达到最佳。
本发明中石墨烯的加入对密封条的弹性模量、热扩散系数、压缩永久变形都有提高，密封条的综合性能得到大幅改善。
现有PBAT的邵A硬度是≥85，PLA的邵A硬度>100，而本发明密封条的邵A硬度<85。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：25份纳米碳酸钙(作为纳米无机微粒)、65份PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)、5份PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、5份PLA(聚乳酸)、1份钛酸酯(作为偶联剂)、6份环氧大豆油(作为增塑剂)、4份ATBC(乙酰柠檬酸三丁酯，作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010、0.6份抗氧剂168和0.7份灰色颜料(作为着色剂，钛白粉:炭黑的质量比为5:1～1:1，根据对颜色的要求调节比例)。其中，纳米碳酸钙的质量分数为22.2％(25/112.6)。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)将纳米碳酸钙加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入钛酸酯搅拌4～6min，再依次投入环氧大豆油、ATBC、抗氧剂1010、抗氧剂168、灰色颜料、PBAT、PBT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(2)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条专用料；
(3)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成环保型PBAT基灰色密封条。
将上述密封条按工艺尺寸裁剪，经焊接而成PBAT基环境友好冰箱(或冰柜)门密封框，用以装配到冰箱(或冰柜)门上。
实施例2
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：25份超细方解石粉(作为纳米无机微粒)、65份PBAT、5份PBT、5份PLA、1份钛酸酯(作为偶联剂)、6份环氧大豆油(作为增塑剂)、4份ATBC(作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010和0.6份抗氧剂168。其中，超细方解石粉的质量分数为22.3％(25/111.9)。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)将超细方解石粉加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入钛酸酯搅拌4～6min，再依次投入环氧大豆油、ATBC、抗氧剂1010、抗氧剂168、PBAT、PBT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(2)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条专用料；
(3)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成环保型PBAT基灰色密封条。
将上述密封条按工艺尺寸裁剪，经焊接而成PBAT基环境友好冰箱(或冰柜)门密封框，用以装配到冰箱(或冰柜)门上。
实施例3
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：25份纳米滑石粉(作为纳米无机微粒)、70份PBAT、5份PLA、1份钛酸酯(作为偶联剂)、8份环氧大豆油酸辛酯(作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010和0.6份抗氧剂168。其中，纳米滑石粉的质量分数为22.7％(25/109.9)。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)将纳米滑石粉加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入钛酸酯搅拌4～6min，再依次投入环氧大豆油酸辛酯、抗氧剂1010、抗氧剂168、PBAT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(2)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条专用料；
(3)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成环保型PBAT基本色密封条。
将上述密封条按工艺尺寸裁剪，经焊接而成PBAT基环境友好冰箱(或冰柜)门密封框，用以装配到冰箱(或冰柜)门上。
实施例4
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：15份纳米滑石粉(作为纳米无机微粒)、10份纳米碳酸钙(作为纳米无机微粒)、73份PBAT、2份PLA、1份硬脂酸(作为偶联剂)、10份环氧大豆油酸辛酯(作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010、0.6份抗氧剂168。其中，纳米滑石粉的质量分数为13.4％(15/111.9)，纳米碳酸钙的质量分数为8.9％(10/111.9)，纳米无机微粒的总质量分数为22.3％。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)先将纳米滑石粉、纳米碳酸钙加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入硬脂酸搅拌4～6min，再依次投入环氧大豆油酸辛酯、抗氧剂1010、抗氧剂168、PBAT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(2)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条专用料；
(3)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成环保型PBAT基本色密封条。
将上述密封条按工艺尺寸裁剪，经焊接而成PBAT基环境友好冰箱(或冰柜)门密封框，用以装配到冰箱(或冰柜)门上。
实施例5
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：10份纳米碳酸钙(作为纳米无机微粒)、15份纳米滑石粉(作为纳米无机微粒)、73份PBAT、2份PLA、1份钛酸酯(作为偶联剂)、16份环氧大豆油(作为增塑剂)、18份环氧大豆油酸辛酯(作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010、0.6份抗氧剂168和0.7份灰色颜料。其中，纳米碳酸钙的质量分数为7.3％(10/136.6)，纳米滑石粉的质量分数为11％(15/136.6)，纳米无机微粒的总质量分数为18.3％。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)先将纳米碳酸钙、纳米滑石粉加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入钛酸酯搅拌4～6min，再依次投入环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯、抗氧剂1010、抗氧剂168、灰色颜料、PBAT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(2)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条专用料；
(3)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成PBAT基高弹灰色密封条。
将上述密封条按工艺尺寸裁剪，经焊接而成PBAT基环境友好冰箱(或冰柜)门密封框，用以装配到冰箱(或冰柜)门上。
实施例6
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：24份纳米碳酸钙(作为纳米无机微粒)、70份PBAT、2份PLA、1份钛酸酯(作为偶联剂)、41份环氧大豆油(作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010、0.6份抗氧剂168。其中，纳米碳酸钙的质量分数为17.3％(24/138.9)。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)先将纳米碳酸钙加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入钛酸酯搅拌4～6min，再依次投入环氧大豆油、抗氧剂1010、抗氧剂168、PBAT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(2)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条专用料；
(3)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成PBAT基高弹灰色密封条。
实施例7
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：24份纳米滑石粉(作为纳米无机微粒)、70份PBAT、2份PLA、1份钛酸酯(作为偶联剂)、41份环氧大豆油(作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010、0.6份抗氧剂168。其中，滑石粉的质量分数为17.3％(24/138.9)。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)先将纳米滑石粉加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入钛酸酯搅拌4～6min，再依次投入环氧大豆油、抗氧剂1010、抗氧剂168、PBAT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(2)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条用料；
(3)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成PBAT基高弹灰色密封条。
实施例8
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：24份纳米SiO2(作为纳米无机微粒)、70份PBAT、2份PLA、1份钛酸酯(作为偶联剂)、41份环氧大豆油(作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010、0.6份抗氧剂168。其中，纳米SiO2的质量分数为17.3％(24/138.9)。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)先将纳米SiO2加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入钛酸酯搅拌4～6min，再依次投入环氧大豆油、抗氧剂1010、抗氧剂168、PBAT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(2)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条用料；
(3)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成PBAT基高弹灰色密封条。
实施例9
一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，该材料包含以下重量份数的组分：25份纳米滑石粉(作为纳米无机微粒)、70份PBAT、5份PLA、1份钛酸酯(作为偶联剂)、6份环氧大豆油(作为增塑剂)、0.1份石墨烯、4份ATBC(作为增塑剂)、0.3份抗氧剂1010、0.6份抗氧剂168。其中，纳米滑石粉的质量分数为22.3％(25/112)。
一种PBAT基弹性密封条的制作方法，原料采用上述生物可降解PBAT基弹性密封材料，该方法包含：
(1)容器中放入环氧大豆油，在搅拌状态下缓慢加入石墨烯，再用超声波发生器分散处理至石墨烯均匀分散后备用，得到石墨烯/环氧大豆油溶液；
(2)将纳米滑石粉加入已恒温到70～80℃的高速搅拌机中，高速搅拌升温至115℃，放入钛酸酯搅拌4～6min，再依次投入石墨烯/环氧大豆油溶液、ATBC、抗氧剂1010、抗氧剂168、PBAT、PLA，搅拌3～5min，放料至冷却搅拌机中降温到40～60℃备用；
(3)在160～180℃双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得PBAT基弹性密封条专用料；
(4)再经装备密封条专用机头的挤出机在150～170℃加工成环保型PBAT基灰色密封条。
将上述密封条按工艺尺寸裁剪，经焊接而成PBAT基环境友好冰箱(或冰柜)门密封框，用以装配到冰箱(或冰柜)门上。
实施例10
与实施例6基本相同，区别在于：未加入纳米碳酸钙。
实验例1生物降解率
生物降解率的测试以GB/T20197-2006《降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求》和GB/T38082-2019《生物降解塑料购物袋》中的规定为准。
根据累计放出的二氧化碳的量，计算材料生物分解百分率：
Dt＝[(CO2)T-(CO2)B]/ThCO2×100
式中，(CO2)T—每个含有试验化合物的堆肥容器累计放出的二氧化碳量，单位为克每个容器(g/容器)；(CO2)B—空白容器累计放出的二氧化碳量平均值，单位为克每个容器(g/容器)；ThCO2—试验材料产生的二氧化碳理论释放量，单位为克每个容器(g/容器)。
本发明是由PBAT与聚乳酸及纳米无机微粒改性而成，可以在不影响树脂正常加工工艺的同时，提高产品的柔软性和回弹性，可以在维持密封条的生物降解及可堆肥特性的同时有效地降低材料成本，生物分解率为81％。PBAT利用环境中的微生物(如细菌、真菌等)将PBAT水解或酶解为低分子物质再由微生物吞噬完全分解为水、二氧化碳，所分解的产物和残留物对环境没有任何危害。在土地埋条的降解环境中，密封条的链段发生断裂，材料力学性能下降，并逐渐破裂成碎片，继续在微生物和多种酶的作用下，分解为小分子，最终产物是CO2和水。密封条在埋入土壤实验中断裂伸长率随时间的变化如下表1所示。
表1本发明实施例9的密封条在埋入土壤实验中断裂伸长率随时间的变化
实验例2技术性能测试
本发明实施例6～8加入纳米无机微粒，如碳酸钙、滑石粉或二氧化硅，加入纳米无机微粒在密封条中能够降低成本且确保改善密封条的综合性能，实施例10中未加入纳米无机微粒，根据实验数据当碳酸钙、滑石粉、二氧化硅的用量为17％左右时，改性PBAT体系的综合性能适宜且成本大大降低。
表2实施例6～8与实施例10的密封材料的技术性能表
注:密封条的性能测试是按国家有关标准(按照GB/T 1040《塑料拉伸性能试验方法》。
在未添加纳米无机微粒的情况下，考察不同增塑剂对密封条的影响，结果如下表3所示。
表3增塑剂的用途及在密封条中的实验效果
注：密封条的性能测试是按国家有关标准(按G/T2918《塑料试样状态调节和试验个标准环境》)制作样条，样条在21℃的恒温室里放置24小时，在21℃恒温测试室测试；各列中，PBAT基弹性密封材料中的其它成分及含量均相同，只是增塑剂种类不同，PBAT基弹性密封材料的组分及含量为：PBAT70份、PLA9份、增塑剂16份、钛酸酯(作为偶联剂)1份、抗氧剂0.9份，其中，抗氧剂中，抗氧剂1010:抗氧剂168的质量比为1:2。
表4实施例1～5和9冰箱(柜)密封条力学性能
注：1、微机控制电子万能试验机：CMT5101，深圳新三思有限公司；2、邵氏硬度计：LX-D，上海研润光机科技有限公司；样条制作按GB/T2418《塑料邵氏硬度试验方法》，样条在21℃的恒温室里放置24小时，在21℃恒温测试室测试。
表5本发明实施例9制备的PBAT基弹性密封条与现有密封条性能对比结果
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种生物可降解PBAT基弹性密封材料，其特征在于，该材料包含以下重量份数的组分：15～30份纳米无机微粒、50～75份PBAT、0～25份PBT、2～10份PLA、0.5～2份偶联剂、8～41份增塑剂、0.5～2份抗氧剂、0～4着色剂和0～0.2份石墨烯；其中，所述纳米无机微粒的质量百分数为16～19％；
其中，所述纳米无机微粒选自碳酸钙、滑石粉、磷石膏、二氧化硅和方解石粉中任意一种或两种以上；
所述增塑剂选自环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯和4,5-环氧四氢邻苯二甲酸中任意一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的生物可降解PBAT基弹性密封材料，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010和抗氧剂168。
3.根据权利要求2所述的生物可降解PBAT基弹性密封材料，其特征在于，所述抗氧剂选自质量比为1:2的抗氧剂1010和抗氧剂168。
4.根据权利要求1所述的生物可降解PBAT基弹性密封材料，其特征在于，所述偶联剂选自钛酸酯、铝酸酯和硬脂酸中任意一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的生物可降解PBAT基弹性密封材料，其特征在于，所述着色剂选自钛白粉和炭黑。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的生物可降解PBAT基弹性密封材料，其特征在于，该材料是通过以下制备工艺获得的：
通过将所述纳米无机微粒与PBAT、PLA、偶联剂、增塑剂、抗氧剂、着色剂和石墨烯按重量份数于100～120℃搅拌均匀；
将搅拌均匀的混合物在160～180℃熔融挤出造粒。
7.一种由如权利要求1-5中任意一项所述的生物可降解PBAT基弹性密封材料制备的PBAT基弹性密封条。
8.如权利要求7所述的PBAT基弹性密封条在冰箱或冰柜密封方面的应用。
CN202210481102.4A 2022-05-05 2022-05-05 一种生物可降解pbat基弹性密封材料及其制备方法和应用 Active CN115028969B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210481102.4A CN115028969B (zh) 2022-05-05 2022-05-05 一种生物可降解pbat基弹性密封材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210481102.4A CN115028969B (zh) 2022-05-05 2022-05-05 一种生物可降解pbat基弹性密封材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115028969A CN115028969A (zh) 2022-09-09
CN115028969B true CN115028969B (zh) 2024-02-20

Family

ID=83118676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210481102.4A Active CN115028969B (zh) 2022-05-05 2022-05-05 一种生物可降解pbat基弹性密封材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115028969B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107011634A (zh) * 2016-07-26 2017-08-04 北京工商大学 一种无机纳米填料改性的可生物降解透明聚酯薄膜及其制备方法
CN112029154A (zh) * 2019-12-31 2020-12-04 锐保新材料科技(上海)有限公司 一种生物降解材料及其制备方法
CN112442262A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 罗惠民 二氧化钛改性可生物降解复合材料及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107011634A (zh) * 2016-07-26 2017-08-04 北京工商大学 一种无机纳米填料改性的可生物降解透明聚酯薄膜及其制备方法
CN112442262A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 罗惠民 二氧化钛改性可生物降解复合材料及其制备方法和应用
CN112029154A (zh) * 2019-12-31 2020-12-04 锐保新材料科技(上海)有限公司 一种生物降解材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PBAT 全生物降解地膜在土壤试验中的降解行为研究;管彤晖;《中国塑料》;第36卷(第1期);67-72 *
可生物降解材料在不同环境中降解机理的研究;常玲菲;《中国优秀硕士论文数据库 工程科技I辑》;1-86 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115028969A (zh) 2022-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11802185B2 (en) Masterbatch composition comprising a high concentration of biological entities
EP3676316B1 (en) Liquid composition comprising biological entities and uses thereof
CN113861635A (zh) 一种淀粉改性pbat/pla生物降解塑料薄膜及其制备方法
CN113801350A (zh) 一种碳酸钙填充pbat/pla生物降解塑料薄膜及其制备方法
CN107011634A (zh) 一种无机纳米填料改性的可生物降解透明聚酯薄膜及其制备方法
CN112552654B (zh) 适用于制备薄膜的pbat/pha/木粉组合物及其制备和应用
CN104130490B (zh) 一种基于聚乳酸的热塑性硫化橡胶及其制备方法
CN112048167A (zh) 一种可降解的热塑性弹性体及其制备方法
CN110452525B (zh) 一种石墨烯改性抗静电tpu膜
CN102690506B (zh) 聚乳酸长碳链尼龙共混物及其制备方法
KR102415879B1 (ko) 친환경 생분해성 목분 플라스틱 및 이의 제조방법
CN114933815A (zh) 一种秸秆复合材料母粒及其制备方法
CN115028969B (zh) 一种生物可降解pbat基弹性密封材料及其制备方法和应用
CN1298777C (zh) 用于塑料的热氧化促降解母料及其制备方法
Abdullah et al. The effect of dynamic vulcanization on the morphological and mechanical properties of the toughened poly (lactic acid)/epoxidized natural rubber
CN115678214B (zh) 一种高挺度可降解透明功能母粒及其制备方法与应用
KR20110056037A (ko) 생분해성 ａｂｓ 복합재 및 이를 포함하는 충격강도가 우수한 자동차 내장재
CN113912996A (zh) 一种pbat全生物降解复合材料及其制备方法
CN1297599C (zh) 可完全生物降解的包装膜及地膜
CN111534027A (zh) 一种具有抗冲击性能的改性pvc材料
CN111423703A (zh) 一种用于高填充PBAT生物降解薄膜的CaCO3表面处理方法及薄膜的制备
KR102464095B1 (ko) 생분해성 고무 조성물
Ganji Polyethylene/Starch‐based Biocomposites and Bionanocomposites
KR101249407B1 (ko) 열가소성 전분의 제조방법
CN115725143B (zh) 一种可降解高强度耐磨pvc发泡材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant