CN116333459A - 一种高阻隔pbat材料及其制备方法及应用 - Google Patents

一种高阻隔pbat材料及其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本申请涉及高分子材料领域，具体公开了一种高阻隔PBAT材料及其制备方法及应用。高阻隔PBAT材料包括以下重量份的原料：PBAT 51‑79.7份、无机阻隔材料5‑25份、有机阻隔材料5‑20份、相容剂0.1‑2份、复合热稳定剂0.1‑1份、分散偶联剂0.1‑1份；所述有机阻隔材料选自PPC、PGA和PHA中的至少一种；其制备方法为：将各原料混合均匀，得到原料混合物；将原料混合物经熔融、挤出、造粒。本申请的PBAT材料可用于农用地膜和食品包装膜，其具有阻隔性好，力学强度高，且抗菌性优异的优点。

Description

一种高阻隔PBAT材料及其制备方法及应用
技术领域
本申请涉及高分子材料技术领域，更具体地说，它涉及一种高阻隔PBAT材料及其制备方法及应用。
背景技术
PBAT属于热塑性生物降解材料，是己二酸丁二醇酯(PBA)和对苯二甲酸醇酯(PBT)的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，由于大分子中既有柔软的脂肪链和刚性的芳香基团，因此其既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，是目前生物降解速率研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料之一。但是因其本身材料的成分及结构特性，导致以其为原料制成的薄膜，水蒸气阻隔性较差，达不到其在液体包装、农用地膜类产品方面的使用要求。
现有技术中，申请号为CN2017101565309的中国发明专利申请文件公开了一种阻隔性PBAT复合薄膜及其制备方法与应用，该复合薄膜包括以下质量份的成分：PBAT100份、层状纳米无机填料0-10份、流平剂0-3份、消泡剂0-3份。
针对上述中的相关技术中，发明人发现采用无机填料与PBAT熔融共混挤出流延，从而制备阻隔性PBAT薄膜，物理共混得到的复合材料存在混合不均匀导致阻隔效果不彻底的缺点，而且因添加与PBAT不相容的无机填料，使得PBAT材料的力学性能有所下降。
发明内容
为了在改善PBAT材料阻隔性的同时，提升其机械性能，本申请提供一种高阻隔PBAT材料及其制备方法及应用。
第一方面，本申请提供一种高阻隔PBAT材料，采用如下的技术方案：
一种高阻隔PBAT材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：PBAT 51-79.7份、无机阻隔材料5-25份、有机阻隔材料5-20份、相容剂0.1-2份、复合热稳定剂0.1-1份、分散偶联剂0.1-1份；
所述有机阻隔材料选自PPC、PGA和PHA中的至少一种。
通过采用上述技术方案，在PBAT中添加无机阻隔材料和有机阻隔材料，其中有机阻隔材料为PPC、PGA和和PHA中的至少一种，且添加分散偶联剂和相容剂等成分，能改善无机阻隔材料与PBAT、有机阻隔材料的分散性和相容性，提高混合材料的力学强度；有机阻隔材料中PGA具有优异的气体阻隔性、较高的力学强度、优良的生物兼容性和生物可降解性，其氧气阻隔性优于绝大部分塑料，其水蒸气阻隔性也优于PET等传统塑料，PPC具有良好的生物降解性、透明性和气体阻隔性，PHA具有良好的弹性和力学强度，气体阻隔性优异，因此有机阻隔材料不仅能改善PBAT的阻隔性，还能在提高阻隔性的同时提高PBAT的力学强度。
可选的，所述有机阻隔材料包括质量比为1:(0.2-0.4)的PGA和PHA。
通过采用上述技术方案，PGA的阻隔性强，但其脆性较大，因此选择与力学强度高、弹性好的PHA复配使用，既能改善PBAT材料的阻隔能力，又能提升PBAT材料的力学性能。
可选的，所述高阻隔PBAT材料还包括0.1-0.5重量份抗菌剂。
通过采用上述技术方案，当PBAT材料应用在包装领域时，除了对阻隔性能有较高要求外，最为专注的是PBAT材料的抗菌性，抗菌性的好坏影响包装产品的保质期，因此在PBAT材料中添加抗菌剂，以增强PBAT材料的抗菌能力，改善包装产品的保质期。
可选的，所述抗菌剂的制备方法包括以下步骤：
将纳米纤维素海绵进行疏水处理，制得疏水纳米纤维素海绵；
将所述疏水纳米纤维素海绵纤维浸入到抗菌精油中，取出，在-(10～12)℃预冻10-12h，然后冷冻干燥，制得载油纳米纤维素海绵；
将蜂蜡热熔，涂刷在所述载油纳米纤维素海绵上，热风干燥，制得抗菌剂。
通过采用上述技术方案，纳米纤维素为可再生、可生物降解的天然高分子聚合物，其具有良好的抗菌性和力学性能，尤其制成的纳米纤维素海绵具有三维网络结构，但因其疏水性差，亲水性强，与高分子材料的相容性差，因此将其先进行疏水处理，使其呈现亲油疏水性，再将其与抗菌精油混合时，抗菌精油与纳米纤维素海绵表面亲和力高，能充分吸附在纳米纤维素海绵内，预冻后，抗菌精油被固化在纳米纤维素海绵内，然后用蜂蜡进行包覆，使抗菌精油在室温下不易从纳米纤维素海绵中流出，而且蜂蜡具有致密的网状分子结构和脂质极性，与经过疏水处理的纳米纤维素海绵的界面结合力强，不易脱离导致抗菌精油流出；当抗菌剂添加到PBAT材料中，与PBAT、有机阻隔材料和无机阻隔材料等共混热熔挤出时，热熔温度升高，使得纳米纤维素海绵表面的蜂蜡热熔，而且热熔温度使得纳米纤维素海绵内的抗菌精油流动性增加，热流动的蜂蜡和抗菌精油能在共混中，流入片层错开的无机阻隔材料层间或附近，进一步阻隔水汽从薄膜中透过的路径，提高PBAT材料的阻隔性和抗菌能力，并且抗菌精油与蜂蜡流动后，表面经疏水处理的纳米纤维素海绵与PBAT等高分子材料的相容性好，能分散均匀，其三维网状结构能延长水分子的渗透路径，进一步改善PBAT材料的阻隔性。
可选的，所述抗菌精油包括以下重量份的组分：10-15份黑籽油和0.8-1.8份纳米二氧化钛。
通过采用上述技术方案，黑籽油具有抗氧化、广谱抗菌的作用，而且属于植物油，易降解，二氧化钛具有光催化活性，在光催化作用下，能使细菌分解而达到抗菌效果。
可选的，所述植物精油的制法如下：将聚乙烯醇溶解，配置成浓度为17-20wt％的溶液，加入纳米二氧化钛，混合均匀，制成纺丝液，静电纺丝，制得纳米纤维；
将所述纳米纤维浸入盐酸多巴胺溶液中20-24h，洗涤、干燥后，浸入硝酸银溶液中，在25-30℃下避光浸渍10-12h，洗涤后干燥，粉碎，制成载银纳米纤维；
将黑籽油和所述载银纳米纤维混合均匀，制得抗菌精油。
通过采用上述技术方案，聚乙烯醇是一种具有生物可降解性的水溶性高分子材料，将聚乙烯醇与二氧化钛混合后纺丝，制成力学性能良好且具有抗菌能力的纳米纤维，将纳米纤维依次浸润盐酸多巴胺溶液和硝酸银溶液，聚多巴胺能在纳米纤维上形成粘度强度更好的聚多巴胺膜，纳米纤维上浸渍盐酸多巴胺缓冲液后，使其表面含有羟基等官能团，然后与硝酸银反应，银离子被还原成单质银，由于聚多巴胺的良好黏附性，使得银单质被牢固的吸附在聚多巴胺薄膜表面，因此使纳米纤维表面粗糙度增大，载银纳米纤维在黑籽油中，随黑籽油流出时，能在PBAT材料中相互搭接，形成网络结构，进而改善PBAT材料的阻隔性，另外聚多巴胺分子内含有儿茶酚和氨基结构，具有一定的抑菌性，在银单质的配合下，PBAT材料的抗菌性提升，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果显著。
可选的，所述纳米纤维素海绵的疏水处理方法如下：
将环氧树脂胶加入到丙酮中溶解，制得环氧树脂胶乳液；
将所述环氧树脂胶乳液与十二烷基三甲氧基硅烷按照1:(1.2-1.4)的质量比混合，制得改性溶液；
将纳米纤维素海绵纤维浸入所述改性溶液中1-3s，取出，在40-45℃下干燥，反复浸入和干燥3-5次。
通过采用上述技术方案，十二烷基三甲氧基硅烷具有长碳链，在环氧树脂胶的粘附作用下，使得改性溶液在纳米纤维素海绵上形成一层疏水膜，而且环氧树脂能将十二烷基三甲氧基硅烷牢固的结合在纳米纤维素海绵表面，避免在吸附抗菌精油或抗菌精油从纳米纤维素海绵中流出后，纳米纤维素海绵与高分子材料共混时，十二烷基三甲氧基硅烷疏水膜脱落，具有疏水作用的纳米纤维素海绵与抗菌精油具有良好的亲和力，吸附更多抗菌精油，提高抗菌能力，而且纳米纤维素海绵还能与PBAT、有机阻隔材料具有较好的相容性，能分散均匀，改善阻隔性。
优选的，所述纳米纤维素海绵的制备方法：
将纳米纤维素加入到去离子水中，在50℃下超声处理20min，制成悬浮液；
将羧甲基纤维素用去离子水溶解，加入悬浮液，升温至75-80℃，搅拌均匀，加入浓度为30wt％的柠檬酸，搅拌30-35min，冷却至室温，冷冻干燥，蒸馏水反复洗涤3-7次，冷冻干燥，粉碎，制成粒径为3-8mm的纳米纤维素海绵。
通过采用上述技术方案，纳米纤维素中的-OH键、柠檬酸中的-COOH和羧甲基纤维素中的-COONa相互交联形成-C-O-C键，使得纳米纤维素海绵具有三维网络结构，吸油后结构仍然非常稳定。
可选的，所述复合热稳定剂为钙锌复合稳定剂；
所述分散偶联剂为复合型单烷氧基类钛酸酯；
所述无机阻隔材料选自滑石粉、蒙脱土和膨润土中的至少一种；
所述相容剂选自含有环氧基的相容剂和含有异氰酸酯基的相容剂中的至少一种。
通过采用上述技术方案，钙锌复合稳定剂环保无毒，热稳定性好，使PBAT的加工性好，复合型单烷氧基类钛酸酯能降低无机阻隔材料的团聚现象，提高PBAT材料的韧性，滑石粉、蒙脱土和膨润土具有片层结构以及复杂的错层效果，能增加水汽从薄膜中的透过路径，相容剂能增加无机阻隔材料与PBAT、有机阻隔材料，三者之间的亲和力，改善PBAT材料制备的薄膜的力学强度。
第二方面，本申请提供一种高阻隔PBAT材料的制备方法，采用如下的技术方案：一种高阻隔PBAT材料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份，称取PBAT、无机阻隔材料、有机阻隔材料、相容剂、复合热稳定剂和分散偶联剂，混合均匀，得到原料混合物；
将所述原料混合物经熔融、挤出、造粒，制得高阻隔PBAT材料。
通过采用上述技术方案，将各原料先混合，后挤出造粒，制备方法渐变，无需高昂成本，能够适应大规模、工业化生产。
第三方面，本申请提供高阻隔PBAT材料在农用地膜、食品包装膜的应用。
通过采用上述技术方案，由高阻隔PBAT材料制成的农用地膜和食品包装膜的阻水、阻气性强，易降解，不会造成白色污染，绿色环保，非常具有应用前景。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用PGA、PHA和PPC作为有机阻隔材料，并以PGA和和PHA复配为较佳配方选择，制成的PBAT材料的阻隔能力强，力学性能高，应用于包装膜领域，应用前景好，环保无污染。
2、本申请中优选采用在PBAT材料中添加抗菌剂，且抗菌剂以疏水性纳米纤维素海绵负载抗菌精油后包覆蜂蜡制成，蜂蜡具有热流行，在抗菌剂与PBAT、有机阻隔材料等热熔共混时，能从纳米纤维素海绵上脱离并流动，纳米纤维素海绵内抗菌精油也出现流动现象，蜂蜡和抗菌精油在无机阻隔材料的片层或附近，进一步改善PBAT材料的阻隔性，且抗菌精油和蜂蜡能使PBAT材料具有抗菌性。
3、本申请中优选采用内部含有载银的二氧化钛纳米纤维的黑籽油作为抗菌精油，当抗菌精油从纳米纤维素海绵中流出中，纳米纤维能随黑籽油流动，在PBAT材料中改善阻隔性和抗菌力。
具体实施方式
抗菌剂的制备例1-8
制备例1：(1)制备纳米纤维素海绵：将20g纳米纤维素加入到去离子水中，在50℃下超声处理20min，制成浓度为10wt％的悬浮液；将10g羧甲基纤维素用100g去离子水溶解，加入悬浮液，升温至75℃，搅拌均匀，加入2.5g浓度为30wt％的柠檬酸，搅拌30min，冷却至室温，在-55℃和1Pa下冷冻干燥2h，蒸馏水洗涤3次，再在-55℃和1Pa下冷冻干燥2h，粉碎至粒径为8mm；
(2)纳米纤维素海绵的疏水处理：将环氧树脂胶加入到丙酮中溶解，制得浓度为35wt％的环氧树脂胶乳液，环氧树脂胶为环氧树脂AB胶，A组分和B组分质量比为1:1；将环氧树脂胶乳液与十二烷基三甲氧基硅烷按照1:1.2的质量比混合，制得改性溶液；
将步骤(1)制成的纳米纤维素海绵纤维浸入改性溶液中3s，取出，在40℃下干燥，反复浸入和干燥5次，制得疏水纳米纤维素海绵。
(3)将疏水纳米纤维素海绵纤维浸入到抗菌精油中，取出，在-10℃预冻12h，然后在-30℃和1Pa下冷冻干燥4h，制得载油纳米纤维素海绵，抗菌精油为黑籽油；
(4)将蜂蜡在65℃下热熔，涂刷在载油纳米纤维素海绵上，热风干燥，制得抗菌剂，蜂蜡与载油纳米纤维素海绵的质量比为0.3:1。
制备例2：与制备例1的区别在于，纳米纤维素海绵未经疏水处理。
制备例3：与制备例1的区别在于，纳米纤维素海绵浸入抗菌精油后，未包覆蜂蜡。
制备例4：与制备例1的区别在于，抗菌精油由以下方法制成：将聚乙烯醇溶解，配置成浓度为20wt％的溶液，加入1.8kg纳米二氧化钛，混合均匀，制成纺丝液，静电纺丝，制得纳米纤维，静电纺丝压力为25kv，接收距离为15cm，流速为0.2ml/h，纺丝液中纳米二氧化钛的添加量为10wt％；
将纳米纤维浸入浓度为4g/L盐酸多巴胺溶液中24h，用蒸馏水洗涤，在40℃下干燥后，浸入浓度为4g/L硝酸银溶液中，在30℃下避光浸渍12h，洗涤后干燥，粉碎，制成长度为20μm的载银纳米纤维；
将15kg黑籽油和所得载银纳米纤维混合均匀，制得抗菌精油。
制备例5：与制备例1的区别在于，抗菌精油由以下方法制成：将聚乙烯醇溶解，配置成浓度为17wt％的溶液，加入0.8kg纳米二氧化钛，混合均匀，制成纺丝液，静电纺丝，制得纳米纤维，静电纺丝压力为25kv，接收距离为15cm，流速为0.2ml/h，纺丝液中纳米二氧化钛的添加量为5wt％；
将纳米纤维浸入浓度为4g/L盐酸多巴胺溶液中20h，用蒸馏水洗涤，在40℃下干燥后，浸入浓度为4g/L硝酸银溶液中，在25℃下避光浸渍10h，洗涤后干燥，粉碎，制成长度为50μm的载银纳米纤维；
将10kg黑籽油和所得载银纳米纤维混合均匀，制得抗菌精油。
制备例6：与制备例4的区别在于，纺丝液中未添加纳米二氧化钛。
制备例7：与制备例4的区别在于，纳米纤维未浸渍盐酸多巴胺溶液和硝酸银溶液。
制备例8：与制备例4的区别在于，抗菌精油由15kg黑籽油、1.8kg纳米二氧化钛和5kg聚乙烯醇混合制成。
实施例
实施例1：一种高阻隔PBAT材料，其原料用量如表1所示，其中PBAT的型号为C1200，无机阻隔材料为蒙脱土，有机阻隔材料包括质量比为1:0.4的PGA和PHA，相容剂为含有异氰酸酯基的相容剂二苯基甲烷二异氰酸酯，复合热稳定剂为复合钙锌稳定剂，型号为MC8763-5CP，分散偶联剂为复合型单烷氧基类钛酸酯，型号为YB-201。
上述高阻隔PBAT材料温度制备方法，包括以下步骤：
S1、按原料用量，称取PBAT、无机阻隔材料、有机阻隔材料、相容剂、复合热稳定剂和分散偶联剂，混合均匀，得到原料混合物；
S2、将S1所得原料混合物升温至180℃熔融、挤出、造粒，制得高阻隔PBAT材料。
表1实施例1-4中高阻隔PBAT材料的原料用量
Figure BDA0004100177040000071
实施例2：一种高阻隔PBAT材料，原料用量如表1所示，表1中有机阻隔材料包括质量比为1:0.2的PGA和PHA，无机阻隔材料为滑石粉，相容剂为含有环氧基的相容剂，型号为诺信NX-001S。
实施例3-4：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，原料用量如表1所示。
实施例5：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，有机阻隔材料为PGA。
实施例6：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，有机阻隔材料为PHA。
实施例7：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，有机阻隔材料为质量比为1:0.4的PGA和PPC。
实施例8：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，有机阻隔材料为质量比为1:0.4:0.2的PGA、PPC和PHA。
实施例9：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，原料混合物中还添加有0.5kg抗菌剂，抗菌剂为银系抗菌剂，型号为DAW502。
实施例10：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，原料混合物中还添加有0.5kg抗菌剂，抗菌剂由制备例1制成。
实施例11：一种高阻隔PBAT材料，与实施例10的区别在于，抗菌剂由制备例2制成。
实施例12：一种高阻隔PBAT材料，与实施例10的区别在于，抗菌剂由制备例3制成。
实施例13：一种高阻隔PBAT材料，与实施例10的区别在于，抗菌剂由制备例4制成。
实施例14：一种高阻隔PBAT材料，与实施例10的区别在于，抗菌剂由制备例5制成。
实施例15：一种高阻隔PBAT材料，与实施例10的区别在于，抗菌剂由制备例6制成。
实施例16：一种高阻隔PBAT材料，与实施例14的区别在于，抗菌剂由制备例7制成。
实施例17：一种高阻隔PBAT材料，与实施例14的区别在于，抗菌剂由制备例8制成。
对比例
对比例1：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，未添加有机阻隔材料。
对比例2：一种高阻隔PBAT材料，与实施例1的区别在于，有机阻隔材料用量为35kg。
对比例3：一种具有高水蒸气阻隔性的PBAT基生物降解复合材料，由以下原料混合制成：80kg PBAT、10kg纳米改性滑石粉、10kg PLA、1kg马来酸酐、0.2kgIoncrylADR相容剂、0.5kg辛酸亚锡。
性能检测试验
将实施例和对比例制成的PBAT材料分别吹塑，制成厚度为10μm厚的薄膜，参照以下方法检测薄膜的各项性能，将检测结果记录于表2中。
1、拉伸强度和断裂伸长率：按照GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片》进行检测。
2、水蒸气透过率：按照GB/T1037-2021《塑料薄膜和薄片水蒸气透过性能测定杯式增重与减重法》进行测试。
3、氧气透过率：按照GB/T1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》进行测试。
4、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌率：按照QB/T2591-2003《抗菌塑料-抗菌性能试验方法和抗菌效果》进行测定。
5、60天生物降解率：按照GB/T 19277.1-2011《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法第1部分：通用方法》进行测定。
表2
Figure BDA0004100177040000081
Figure BDA0004100177040000091
实施例1和实施例2中采用PGA和PPC作为有机阻隔材料，并分别使用蒙脱土和滑石粉作为无机阻隔材料，制成的PBAT材料制成薄膜后，薄膜对水蒸气和氧气的阻隔性好，且拉伸强度高，力学性能好。
实施例3和实施例4与实施例1的原料用量不同，实施例3和实施例4制备的薄膜也具有较好的阻隔性和力学强度。
实施例5、实施例6和实施例7中分别使用PGA、PHA和PPC作为有机阻隔材料，实施例5-7制备的PBAT材料制成薄膜后，薄膜对水蒸气和氧气的阻隔性下降，且力学性能有所降低，说明PHA和PGA、PPC分别作为有机阻隔材料，能有效改善PBAT的阻隔性和力学强度。
实施例8中使用PGA、PHA和PPC作为有机阻隔材料，与实施例1相比，其制成的薄膜力学强度与实施例1相差不大，阻隔性能也相近。
实施例9与实施例1相比，还添加了市售银系抗菌剂，实施例9制备的薄膜阻隔性变化不大，抗菌性能提升，力学强度变化不大。
实施例10中添加有由制备例1制成的0.5kg抗菌剂，虽然与实施例9相比，抗菌力不及实施例9，但与实施例1相比，实施例10中薄膜不仅对水蒸气和氧气的阻隔性得到改善，而且抑菌率增大，抗菌能力增强。
实施例11与实施例10相比，抗菌剂由制备例2制成，其中未将纳米纤维素海绵进行疏水处理，表2内显示，实施例11中薄膜的疏水作用减弱，而且抗菌力下降，说明疏水作用能增加抗菌精油与纳米纤维素海绵的相容性，提升抗菌精油的负载量，改善PBAT材料的阻隔性和抗菌性。
实施例12中抗菌剂由制备例3制成，制备例3中未在纳米纤维素海绵上包覆蜂蜡，实施例12制成的薄膜阻隔性能减弱，抗菌能力下降。
实施例13和实施例14中分别使用制备例4和制备例5制成的抗菌剂，与实施例10相比，抗菌剂中抗菌精油不仅含有黑籽油，还含有二氧化钛、聚乙烯醇等制成的载银纳米纤维，实施例13和实施例14制备的薄膜的拉伸强度增大，力学强度提升，对水蒸气和氧气的阻隔性得到改善，抗菌能力更强。
实施例15中使用制备例6制成的抗菌剂，与实施例14相比，纳米纤维中未添加纳米二氧化钛，实施例15制备的薄膜抗菌力下降。
实施例16与实施例14相比，使用制备例7制成的抗菌剂，其中未将纳米纤维浸渍硝酸银溶液和盐酸多巴胺溶液，表2内显示，实施例16制备的薄膜抗菌能力下降，力学强度稍有下降。
实施例17中使用制备例9制备的抗菌剂，制备例8中仅将黑籽油、纳米二氧化钛和聚乙烯醇混合，未制备载银纳米纤维，实施例17制备的薄膜，抗菌性下降，阻隔能力减弱，拉伸强度下降。
对比例1中未添加有机阻隔材料，与实施例1相比，力学强度下降，阻隔能力减弱。
与实施例1相比，对比例2有机阻隔材料的添加量增加，对比例2中力学强度增大，阻隔性减弱。
对比例3为现有技术制备的PBAT阻隔材料，其阻隔性能不及实施例1，而且对比例3制备的薄膜力学强度不佳。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高阻隔PBAT材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：PBAT 51-79.7份、无机阻隔材料5-25份、有机阻隔材料5-20份、相容剂0.1-2份、复合热稳定剂0.1-1份、分散偶联剂0.1-1份；
所述有机阻隔材料选自PPC、PGA和PHA中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的高阻隔PBAT材料，其特征在于：所述有机阻隔材料包括质量比为1:（0.2-0.4）的PGA和PHA。
3.根据权利要求1所述的高阻隔PBAT材料，其特征在于，所述高阻隔PBAT材料还包括0.1-0.5重量份抗菌剂。
4.根据权利要求3所述的高阻隔PBAT材料，其特征在于，所述抗菌剂的制备方法包括以下步骤：
将纳米纤维素海绵进行疏水处理，制得疏水纳米纤维素海绵；
将所述疏水纳米纤维素海绵纤维浸入到抗菌精油中，取出，在-（10～12）℃预冻10-12h，然后冷冻干燥，制得载油纳米纤维素海绵；
将蜂蜡热熔，涂刷在所述载油纳米纤维素海绵上，热风干燥，制得抗菌剂。
5.根据权利要求4所述的高阻隔PBAT材料，其特征在于，所述抗菌精油包括以下重量份的组分：10-15份黑籽油和0.8-1.8份纳米二氧化钛。
6.根据权利要求5所述的高阻隔PBAT材料，其特征在于，所述植物精油的制法如下：将聚乙烯醇溶解，配置成浓度为17-20wt%的溶液，加入纳米二氧化钛，混合均匀，制成纺丝液，静电纺丝，制得纳米纤维；
将所述纳米纤维浸入盐酸多巴胺溶液中20-24h，洗涤、干燥后，浸入硝酸银溶液中，在25-30℃下避光浸渍10-12h，洗涤后干燥，粉碎，制成载银纳米纤维；
将黑籽油和所述载银纳米纤维混合均匀，制得抗菌精油。
7.根据权利要求4所述的高阻隔PBAT材料，其特征在于，所述纳米纤维素海绵的疏水处理方法如下：
将环氧树脂胶加入到丙酮中溶解，制得环氧树脂胶乳液；
将所述环氧树脂胶乳液与十二烷基三甲氧基硅烷按照1:（1.2-1.4）的质量比混合，制得改性溶液；
将纳米纤维素海绵纤维浸入所述改性溶液中1-3s，取出，在40-45℃下干燥，反复浸入和干燥3-5次。
8.根据权利要求1所述的高阻隔PBAT材料，其特征在于，所述复合热稳定剂为钙锌复合稳定剂；
所述分散偶联剂为复合型单烷氧基类钛酸酯；
所述无机阻隔材料选自滑石粉、蒙脱土和膨润土中的至少一种；
所述相容剂选自含有环氧基的相容剂和含有异氰酸酯基的相容剂中的至少一种。
9.权利要求1-8任一项所述的高阻隔PBAT材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按重量份，称取PBAT、无机阻隔材料、有机阻隔材料、相容剂、复合热稳定剂和分散偶联剂，混合均匀，得到原料混合物；
将所述原料混合物经熔融、挤出、造粒，制得高阻隔PBAT材料。
10.权利要求1-8任一项所述的高阻隔PBAT材料在农用地膜、食品包装膜的应用。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106221165A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 深圳市虹彩新材料科技有限公司 一种高阻隔的全生物降解地膜及其制备方法
CN106957514A (zh) * 2016-07-21 2017-07-18 上海弘睿化工产品有限公司 具有高水蒸气阻隔性的pbat基生物降解复合材料
CN110591300A (zh) * 2018-06-12 2019-12-20 浙江大学宁波理工学院 复合抗菌材料及其制备方法
CN115260711A (zh) * 2022-08-12 2022-11-01 横店集团得邦工程塑料有限公司 一种耐水解高阻隔性可生物降解薄膜及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106957514A (zh) * 2016-07-21 2017-07-18 上海弘睿化工产品有限公司 具有高水蒸气阻隔性的pbat基生物降解复合材料
CN106221165A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 深圳市虹彩新材料科技有限公司 一种高阻隔的全生物降解地膜及其制备方法
CN110591300A (zh) * 2018-06-12 2019-12-20 浙江大学宁波理工学院 复合抗菌材料及其制备方法
CN115260711A (zh) * 2022-08-12 2022-11-01 横店集团得邦工程塑料有限公司 一种耐水解高阻隔性可生物降解薄膜及其制备方法

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