CN115584109A - 一种复合材料及其制备方法和应用、一种降解地膜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法和应用、一种降解地膜。本发明提供了一种复合材料，包括以下组分：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、邻苯二甲酸丙二醇酯‑碳酸丙烯酯共聚物和扩链剂。本发明通过将邻苯二甲酸丙二醇酯‑碳酸丙烯酯共聚物和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯复合，得到的复合材料制成的降解地膜在保证强度和挺度的基础上，具有优异的保水性能，适合在干旱地区使用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法和应用、一种降解地膜。
背景技术
地膜覆盖栽培技术在中国试验应用并推广以来，已经成为农业增产的一项重要技术。但由于传统的地膜多为聚乙烯或聚氯乙烯地膜，其稳定性极高，降解过程相当缓慢；残留在土壤中的碎片不能被土壤微生物降解，也不能被农作物吸收利用，同时还会影响农业生态环境，造成环境污染。因此，发展可生物降解地膜是必需的。
目前，生产可降解地膜的主体材料为聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)。虽然PBAT的柔软性好，但是强度和挺度不高，因此不能满足实际应用的要求。通过在PBAT中添加聚乳酸(PLA)，能够进一步提高降解地膜的强度和挺度，满足国标GB/T35795-2017《全生物降解农用地面覆盖地膜》的要求。但是所得到的降解地膜依然存在透水率较高的缺陷，限制了降解地膜在干旱地区的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合材料及其制备方法和应用、一种降解地膜，利用本发明提供的复合材料制备得到的降解地膜具有较低的透水率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种复合材料，包括以下组分：
聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和扩链剂。
优选的，所述扩链剂包括环氧类扩链剂和/或噁唑啉类扩链剂。
优选的，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物的质量比为60～90：1～40。
优选的，所述扩链剂的质量为所述复合材料总质量的0.1～20％。
优选的，还包括聚乳酸；
所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和聚乳酸的质量比为60～90：1～40。
优选的，所述复合材料还包括抗氧剂、光稳定剂、颜料、增塑剂、填料和开口剂中的一种或多种。
本发明还提供了上述技术方案所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述复合材料的原料组分混合，得到的混合物经熔融挤出，得到所述复合材料。
优选的，所述熔融挤出的温度为100～160℃。
本发明还提供了上述技术方案所述的复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合材料在降解地膜中的应用。
本发明还提供了一种降解地膜，所述降解地膜由高分子材料经挤出吹塑得到；
所述高分子材料为上述技术方案所述的复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合材料。
本发明提供了一种复合材料，包括以下组分：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和扩链剂。本发明通过以邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯为原料，利用扩链剂在邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯之间构建化学键合结构，得到复合材料；使由复合材料制成的降解地膜在保证强度和挺度的基础上，提高了对水的阻隔性，具有优异的保水性能，适合在干旱地区使用。
具体实施方式
本发明提供了一种复合材料，包括以下组分：
聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和扩链剂。
在本发明中，若无特殊说明，所有组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，所述扩链剂优选包括环氧类扩链剂和/或噁唑啉类扩链剂。在本发明的具体实施例中，所述扩链剂具体为巴斯夫公司生产的Joncryl ADR扩链剂。在本发明中，所述扩链剂能够引发两种聚合物之间发生化学键合，提高了对水的阻隔性。
在本发明中，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)和邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物(PPCP)的质量比为60～90：1～40，进一步优选为65～85：5～35，更优选为70～80：10～30。
在本发明中，所述扩链剂的质量优选为所述复合材料总质量的0.1～20％，进一步优选为0.5～19％，更优选为1.0～18％。
在本发明中，所述复合材料还优选包括聚乳酸(PLA)。在本发明中，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和聚乳酸的质量比为60～90：1～40，进一步优选为65～85：5～35，更优选为70～80：10～30。
在本发明中，所述复合材料还优选包括抗氧剂、光稳定剂、颜料、增塑剂、填料和开口剂中的一种或多种。本发明对所述抗氧剂、光稳定剂、颜料、增塑剂、填料和开口剂的具体种类以及添加量没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。
本发明还提供了上述技术方案所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述复合材料的原料组分混合，得到的混合物经熔融挤出，得到所述复合材料。
所述混合前，本发明还优选包括将所述复合材料的原料组分进行干燥处理。在本发明中，所述干燥处理的温度优选为60℃，时间优选为4h。
在本发明中，所述混合的过程优选为搅拌。本发明对所述叫搅拌的条件参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。在本发明中，所述搅拌优选在混合机中进行。
在本发明中，所述熔融挤出的温度优选为100～160℃，进一步优选为110～150℃，更优选为120～140℃。在本发明中，所述熔融挤出优选在双螺杆挤出机中进行。
所述熔融挤出后，本发明还优选包括将得到的物料进行造粒。本发明对所述造粒的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合材料在制备降解地膜中的应用。
本发明还提供了一种降解地膜，所述降解地膜由高分子材料经挤出吹塑得到；
所述高分子材料为上述技术方案所述的复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合材料。
本发明对所述挤出吹塑的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种复合材料及其制备方法和应用、一种降解地膜进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将70kg聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、30kg邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和0.2kgJoncrylADR扩链剂在60℃下干燥4h，然后放入混合机中，搅拌混合均匀；将得到的混合物放入双螺杆挤出机中，在160℃下熔融挤出，经造粒，得到复合材料；
将得到的复合材料经挤出吹塑，得到厚度为0.01mm的降解地膜。
实施例2
将70kg聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、15kg聚乳酸、15kg邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和0.2kgJoncrylADR扩链剂在60℃下干燥4h，然后放入混合机中，搅拌混合均匀；将得到的混合物放入双螺杆挤出机中，在160℃下熔融挤出，经造粒，得到复合材料；
将得到的复合材料经挤出吹塑，得到厚度为0.01mm的降解地膜。
对比例1
将75kg聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、25kg聚乳酸和0.2kgJoncrylADR扩链剂在60℃下干燥4h，然后放入混合机中，搅拌混合均匀；将得到的混合物放入双螺杆挤出机中，在160℃下熔融挤出，经造粒，得到复合材料；
将得到的复合材料经挤出吹塑，得到厚度为0.01mm的降解地膜。
对比例2
将50kg聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、50kg邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和0.2kgJoncrylADR扩链剂在60℃下干燥4h，然后放入混合机中，搅拌混合均匀；将得到的混合物放入双螺杆挤出机中，在160℃下熔融挤出，经造粒，得到复合材料；
将得到的复合材料经挤出吹塑，得到厚度为0.01mm的降解地膜。
性能测试
对实施例1～2和对比例1得到的降解地膜的透水性能进行测试，得到的测试结果如表1所示；
表1实施例1～2和对比例1得到的降解地膜的透水性能
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | |
| 水蒸气透过量g/(m<sup>2</sup>·24h) | 135 | 230 | 1300 |
从表1可以看出，本发明提供的降解地膜具有较低的水蒸气透过量，表明降解地膜的保水性能优异，适合在干旱地区使用。
将实施例1～2和对比例1～2得到的降解地膜，按照国标GB/T35795-2017《全生物降解农用地面覆盖地膜》进行力学性能测试；
测试结果如表2所示：
表2实施例1～2和对比例1～2得到的降解地膜的力学性能测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | 国标要求 | |
| 断裂标称应变(纵向)/％ | 260 | 200 | 180 | 140 | ≥150 |
| 断裂标称应变(横向)/％ | 500 | 300 | 260 | 240 | ≥250 |
| 直角撕裂负荷(纵向)/N | 2.40 | 2.30 | 1.60 | 1.10 | ≥0.8 |
| 直角撕裂负荷(横向)/N | 1.55 | 1.43 | 1.30 | 1.20 | ≥0.8 |
从表2可以看出，本发明得到的降解地膜具有优异的力学性能。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种复合材料，其特征在于，包括以下组分：
聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和扩链剂。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述扩链剂包括环氧类扩链剂和/或噁唑啉类扩链剂。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物的质量比为60～90：1～40。
4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述扩链剂的质量为所述复合材料总质量的0.1～20％。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，还包括聚乳酸；
所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和聚乳酸的质量比为60～90：1～40。
6.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括抗氧剂、光稳定剂、颜料、增塑剂、填料和开口剂中的一种或多种。
7.权利要求1～6任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述复合材料的原料组分混合，得到的混合物经熔融挤出，得到所述复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的温度为100～160℃。
9.权利要求1～6任一项所述的复合材料或权利要求7～8任一项所述的制备方法制备得到的复合材料在降解地膜中的应用。
10.一种降解地膜，其特征在于，所述降解地膜由高分子材料经挤出吹塑得到；
所述高分子材料为权利要求1～6任一项所述的复合材料或权利要求7～8任一项所述的制备方法制备得到的复合材料。
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