CN116535723A - 一种高强高韧的可降解pbat共混物发泡材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的制备方法。本发明利用熔融共混技术将PBAT、改性填料和加工助剂挤出造粒，得到PBAT共混物颗粒。将制备的PBAT共混物颗粒与超临界流体发泡剂在微孔发泡注塑机中混合均匀，结合开合模发泡装置，进行微孔注塑发泡成型得到可降解的PBAT发泡材料。本发明制备了轻质、高强且高韧性的PBAT泡沫制品，其制备方法具有稳定性高、可操作性强、生产效率高的优势，易于工业化生产。
Description
技术领域
本申请涉及一种高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的制备方法，属于高分子材料加工领域。
背景技术
聚对苯二甲酸/己二酸-丁二醇酯(PBAT)是一种热塑性的脂肪族-芳香族线形共聚酯，具有柔性脂肪族聚酯良好的生物降解性、高延展性和柔韧性，还具有刚性芳香族聚酯良好的冲击性能和耐热性，是一种完全可生物降解的环境友好型材料，在替代传统柔性发泡材料上存在巨大价值，具有广泛的应用前景。
然而，PBAT作为一种线形分子链结构的半结晶聚合物，基体模量低、熔体强度较弱，导致泡孔壁无法承受泡孔增长的驱动力，在泡孔生长和定型阶段容易出现泡孔塌陷、合并和破裂现象，因此在发泡前需要对PBAT进行增强改性。目前，针对PBAT的改性方法有扩链、交联、填充、共混等，可单一或复配使用。例如专利CN110591304A公开了一种可生物降解聚酯发泡材料及其制备方法，通过添加三羟甲基丙烷丙烯酸酯等作为扩链剂对可降解聚酯进行扩链改性，提高了聚酯的熔体强度，改善其发泡性能，得到了发泡倍率高、泡孔均匀且可生物降解的可生物降解聚酯发泡材料。专利CN114230989A公开了一种环保生物降解PBAT发泡材料的制备方法，通过熔融共混PHA、有机改性蒙脱土等大幅提高材料的熔体强度和热变形温度，得到生物降解性优异，安全环保，性能优异的食品级耐热PBAT发泡材料。专利CN114805906A公开了一种PBAT发泡颗粒的制备方法，采用长臂多元醇作为支化剂，将纯的PBAT分子链由线性结构转变为立体型结构，提高产品的熔体强度，制备了泡孔结构稳定、高回弹和高发泡倍率PBAT发泡粒子。
值得注意的是，目前PBAT泡沫材料的开发大多数发泡工艺采用间歇式发泡工艺，工艺流程时间长，难以大规模工业化应用；同时，通过支化改性提高聚酯的强度时通常会极大的降低断裂伸长率。
因此，如何提高PBAT强度的同时保持基体树脂良好的韧性，是扩展PBAT在发泡制品领域应用的重要问题。为此，有必要研究一种新的绿色轻质高强PBAT泡沫材料的制备方法，以期解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在问题，本发明旨在提供一种轻质高强高韧的PBAT泡沫材料的制备方法。本发明的方法可以直接成型制备具有轻质、高强且高韧性的PBAT泡沫制品，且这种PBAT泡沫制品的泡孔尺寸和力学性能可在大范围内精准调控。
根据本申请的第一个方面，提供了一种高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的制备方法。
一种高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(S1)将PBAT基体、改性填料和加工助剂共混，得到PBAT基复合物；
(S2)将PBAT基复合物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，干燥，得到PBAT共混物粒子；
(S3)将PBAT共混物粒子加入微孔发泡注塑机，在螺杆的剪切和加热作用下，将粒子塑化熔融，得到熔体；
(S4)向熔体中注入超临界流体发泡剂，与PBAT共混物熔体形成均相熔体；
(S5)将均相熔体注入模具型腔，直至完全填满，施加保压压力，保压一段时间；
(S6)保压结束后打开模具，通过系统产生的压力降诱导均相熔体发泡，发泡结束后冷却，模具开模顶出制件，得到高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料。
可选地，步骤(S1)中，所述改性填料选自PET、PTT、PBT中的至少一种。
优选地，所述改性填料为PTT。
本申请中，“PBAT”，是指聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯。
“PET”，是指聚对苯二甲酸乙二醇酯。
“PTT”，是指聚对苯二甲酸丙二醇酯。
“PBT”，是指聚对苯二甲酸丁二醇酯。
可选地，所述改性填料的添加量为5～45质量份，以PBAT基体的质量为计算基准。
可选地，步骤(S1)中，所述加工助剂包括抗氧剂。
可选地，所述加工助剂还包括扩链剂。
可选地，步骤(S1)中，所述加工助剂为扩链剂和抗氧剂。
可选地，所述扩链剂选自环氧官能化扩链剂和/或异氰酸酯类扩链剂。
可选地，所述扩链剂选自ADR-4368、ADR-4370、ADR-4400、ADR-4468中的至少一种。
可选地，所述扩链剂的添加量为0.1～1.5质量份，以PBAT基体的质量为计算基准。
可选地，所述抗氧剂选自受阻酚型抗氧剂、芳香胺类抗氧剂、辅助抗氧剂中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010和/或抗氧剂168。
可选地，所述抗氧剂的添加量为0.1～2质量份，以PBAT基体的质量为计算基准。
本申请中，添加改性填料的目的是增强PBAT基体的强度和熔体强度，改善其可发性；而添加扩链剂的作用是改善两相之间的相容性，进一步提高PBAT泡沫的力学强度。改性填料和扩链剂的耦合作用效果是同时增强PBAT基体及PBAT泡沫的强度，制备出泡孔结构更均匀、泡孔尺寸更细小的泡沫材料。
可选地，步骤(S2)中，所述挤出造粒的温度为130～240℃，螺杆转速为50～150rpm。
可选地，螺杆转速为50～100rpm。可选地，步骤(S3)中，粒子塑化熔融后，熔体的温度为180～240℃。
可选地，步骤(S3)中，粒子塑化熔融过程中，压力维持在10～20MPa。
可选地，步骤(S4)中，所述的超临界流体发泡剂为超临界二氧化碳和/或超临界氮气。
可选地，所述超临界二氧化碳的添加量为1～8wt％；
所述的超临界氮气的添加量为0.2～1wt％。
其中，添加量以PBAT共混物熔体的质量为计算基准。
可选地，步骤(S4)中，所述的超临界流体发泡剂的压力为10～30MPa。
可选地，步骤(S5)中，所述均相熔体的注射速度为50～200mm/s，注射压力为100～180MPa。
可选地，步骤(S5)中，所述模具型腔的温度为25～80℃。
可选地，步骤(S5)中，所述保压的压力为30～60MPa，所述保压的时间为1～40s。
可选地，步骤(S6)中，开合模速度为10～50mm/s，开模距离为1～3mm。
可选地，所述模具的冷却时间为5～300s。
根据本申请的第二个方面，提供了一种轻质高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料。
上述所述的制备方法制备得到的高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料。
可选地，所述高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料在开模方向上呈现出三明治结构，两侧的外表面层为不包含泡孔的实心层，中间层为具有泡孔结构的泡沫层。
该发泡材料在开模方向上呈现出三明治结构，即两侧的外表面层为不包含泡孔的实心层，中间层为具有泡孔结构的泡沫层。不含泡孔结构的皮层部分赋予PBAT泡沫高强度，而中心的泡沫层赋予PBAT泡沫轻质、耐热、减震、吸音等功能特性。其中，皮层的厚度可通过模具温度和保压时间调控，泡沫层的厚度可通过调节开模距离调控。
可选地，所述高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的泡孔尺寸为9～15μm，泡孔密度为5～13×108cells/cm3。
可选地，所述高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的屈服强度为5～30MPa，杨氏模量为100～350MPa，断裂伸长率>300％。
本申请能产生的有益效果包括：
本申请所提供的高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的制备方法，利用PTT等改性填料和扩链剂来改性PBAT基体，在二者的耦合作用下有效增强了PBAT的熔体强度，改善了其发泡行为，所制备的PBAT共混物泡沫在PBAT基体高韧性的基础上被赋予了高强度。利用超临界微孔注塑成型技术制备的PBAT泡沫，其泡孔尺寸、泡孔密度、膨胀倍率和力学性能都可在大范围内精准调控。
附图说明
图1为微孔注塑成型PBAT泡沫材料横截面的SEM图，尺度为200μm。
图2为实施例1所得微孔注塑成型PBAT泡沫材料的SEM图，尺度为10μm。
图3为对比例1所得微孔注塑成型PBAT泡沫材料的SEM图，尺度为20μm。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
如无特别说明，测试方法均采用常规方法，仪器设置均采用厂家推荐的设置。
本发明中相关的测试方法如下：
泡孔尺寸和泡孔密度：将微孔发泡材料经液氮淬断，断面喷金后，采用扫描电子显微镜(SEM)观察发泡材料内部的泡孔结构。采用Image J软件测量泡孔尺寸并计算出泡孔密度。其中泡孔密度N(单位:cells/cm3)＝(n/A)3/2，n为所选扫描电镜上的泡孔数目，A为扫描照片的实际面积(单位:cm2)。
其中，扫描电子显微镜的仪器型号为Zeiss EVO18，测试条件为20KV。
拉伸性能测试：PBAT共混物泡沫样品的拉伸性能通过Instron 5567万能拉伸试验机进行测试，测试方法根据GB/T1040-2006测试标准，其中拉伸速率设置为100mm/min。根据拉伸曲线可以得到试样的模量、拉伸强度和断裂伸长率等参数。每一组样品均在室温下进行测试，至少测量5根样品，结果取其平均值。
膨胀倍率的测试方法如下：
其中，ρs为实心样品的密度，ρf为泡沫样品的密度。
实施例中，抗氧剂分为主抗氧剂和辅助抗氧剂按质量比1:1混合，其中主抗氧剂选择抗氧剂1010、辅助抗氧剂选择抗氧剂168；所述扩链剂选择环氧官能化型的ADR-4468。
实施例1
(1)制备改性PBAT混合料：将干燥后的PBAT、PTT粒子和抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1:1)按照质量分数为90:10:0.5的比例共混后，其中，PBAT的用量为4500g，通过双螺杆挤出机的主加料口加入，利用螺杆的高剪切力熔融共混。其中，双螺杆挤出机的料筒温度为130℃、150℃、170℃、190℃、210℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃，螺杆转速为60rpm；最后经过挤出、水下冷却、切粒和干燥后得到PBAT/PTT共混物粒子。
(2)制备聚合物/气体均相体系：将步骤(1)得到的PBAT/PTT共混物粒子加入微孔发泡注塑机，在注塑机螺杆的剪切和料筒的加热下，将PBAT共混物粒子塑化熔融，塑化熔融后，熔体的温度为240℃；利用超临界流体制备装置注入超临界氮气，氮气压力为20MPa，含量为聚合物熔体的0.8wt％；然后通过注塑机螺杆混合输送功能将超临界氮气均匀混入到聚合物熔体中，得到聚合物/气体均相体系熔体；同时螺杆内保持20MPa的背压，以防止提前发泡；注塑机从料筒到喷嘴温度分布为50℃、180℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃。
(3)熔体填充：开启注塑机喷嘴和模具热流道，向模具型腔内注入聚合物/气体均相体系熔体，直至完全填满；其注射速度为100mm/s，注射压力为140MPa，模具温度为50℃。
(4)保压/冷却：待聚合物/气体熔液完全充满模具型腔后，保持其压力为50MPa，保压时间为20s。
(5)开合模发泡：保压结束后打开模具，使系统压力迅速降低，从而诱导均相熔体发泡；所述模具打开速度为10mm/s，所述模具打开距离为1mm。
(6)成品：发泡结束后冷却30s，模具开模顶出制件，得到微孔注塑成型PBAT泡沫材料，其减重率为25％。图1给出了利用扫描电镜拍摄的PBAT注塑成型泡沫断面图，可以明显看出注塑件两侧表层为不包含泡孔的实心层，中间层为具有泡孔结构的泡沫层。
实施例2
(1)制备改性PBAT混合料：将干燥后的PBAT、PTT粒子和抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1:1)按照质量分数为80:20:0.5的比例共混后，其中，PBAT的用量为4000g，通过双螺杆挤出机的主加料口加入，利用螺杆的高剪切力熔融共混。其中，双螺杆挤出机的料筒温度为130℃、150℃、170℃、190℃、210℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃，螺杆转速为60rpm；最后经过挤出、水下冷却、切粒和干燥后得到PBAT/PTT共混物粒子。
(2)制备聚合物/气体均相体系：将步骤(1)得到的PBAT/PTT共混物粒子加入微孔发泡注塑机，在注塑机螺杆的剪切和料筒的加热下，将PBAT共混物粒子塑化熔融，塑化熔融后，熔体的温度为240℃；利用超临界流体制备装置注入超临界氮气，氮气压力为20MPa，含量为聚合物熔体的0.8wt％；然后通过注塑机螺杆混合输送功能将超临界氮气均匀混入到聚合物熔体中，得到聚合物/气体均相体系熔体；同时螺杆内保持20MPa的背压，以防止提前发泡；注塑机从料筒到喷嘴温度分布为50℃、180℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃。
(3)熔体填充：开启注塑机喷嘴和模具热流道，向模具型腔内注入聚合物/气体均相体系熔体，直至完全填满；其注射速度为100mm/s，注射压力为140MPa，模具温度为50℃。
(4)保压/冷却：待聚合物/气体熔液完全充满模具型腔后，保持其压力为50MPa，保压时间为20s。
(5)开合模发泡：保压结束后打开模具，使系统压力迅速降低，从而诱导均相熔体发泡；所述模具打开速度为10mm/s，所述模具打开距离为1mm。
(6)成品：发泡结束后冷却30s，模具开模顶出制件，得到微孔注塑成型PBAT泡沫材料，其减重率为25％。
实施例3
(1)制备改性PBAT混合料：将干燥后的PBAT、PTT粒子和抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1:1)按照质量分数为70:30:0.5的比例共混后，其中，PBAT的用量为3500g，通过双螺杆挤出机的主加料口加入，利用螺杆的高剪切力熔融共混。其中，双螺杆挤出机的料筒温度为130℃、150℃、170℃、190℃、210℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃，螺杆转速为60rpm；最后经过挤出、水下冷却、切粒和干燥后得到PBAT/PTT共混物粒子。
(2)制备聚合物/气体均相体系：将步骤(1)得到的PBAT/PTT共混物粒子加入微孔发泡注塑机，在注塑机螺杆的剪切和料筒的加热下，将PBAT共混物粒子塑化熔融，塑化熔融后，熔体的温度为240℃；利用超临界流体制备装置注入超临界氮气，氮气压力为20MPa，含量为聚合物熔体的0.8wt％；然后通过注塑机螺杆混合输送功能将超临界氮气均匀混入到聚合物熔体中，得到聚合物/气体均相体系熔体；同时螺杆内保持20MPa的背压，以防止提前发泡；注塑机从料筒到喷嘴温度分布为50℃、180℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃。
(3)熔体填充：开启注塑机喷嘴和模具热流道，向模具型腔内注入聚合物/气体均相体系熔体，直至完全填满；其注射速度为100mm/s，注射压力为140MPa，模具温度为50℃。
(4)保压/冷却：待聚合物/气体熔液完全充满模具型腔后，保持其压力为50MPa，保压时间为20s。
(5)开合模发泡：保压结束后打开模具，使系统压力迅速降低，从而诱导均相熔体发泡；所述模具打开速度为10mm/s，所述模具打开距离为1mm。
(6)成品：发泡结束后冷却30s，模具开模顶出制件，得到微孔注塑成型PBAT泡沫材料，其减重率为25％。
实施例4
(1)制备改性PBAT混合料：将干燥后的PBAT、PTT粒子、扩链剂和抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1:1)按照质量分数为:70:30:1：0.5的比例共混后，其中，PBAT的用量为3500g，通过双螺杆挤出机的主加料口加入，利用螺杆的高剪切力熔融共混。其中，双螺杆挤出机的料筒温度为130℃、150℃、170℃、190℃、210℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃，螺杆转速为60rpm；最后经过挤出、水下冷却、切粒和干燥后得到PBAT/PTT共混物粒子。
(2)制备聚合物/气体均相体系：将步骤(1)得到的PBAT/PTT共混物粒子加入微孔发泡注塑机，在注塑机螺杆的剪切和料筒的加热下，将PBAT共混物粒子塑化熔融，塑化熔融后，熔体的温度为240℃；利用超临界流体制备装置注入超临界氮气，氮气压力为20MPa，含量为聚合物熔体的0.8wt％；然后通过注塑机螺杆混合输送功能将超临界氮气均匀混入到聚合物熔体中，得到聚合物/气体均相体系熔体；同时螺杆内保持20MPa的背压，以防止提前发泡；注塑机从料筒到喷嘴温度分布为50℃、180℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃。
(3)熔体填充：开启注塑机喷嘴和模具热流道，向模具型腔内注入聚合物/气体均相体系熔体，直至完全填满；其注射速度为100mm/s，注射压力为140MPa，模具温度为50℃。
(4)保压/冷却：待聚合物/气体熔液完全充满模具型腔后，保持其压力为50MPa，保压时间为20s。
(5)开合模发泡：保压结束后打开模具，使系统压力迅速降低，从而诱导均相熔体发泡；所述模具打开速度为10mm/s，所述模具打开距离为1mm。
(6)成品：发泡结束后冷却30s，模具开模顶出制件，得到微孔注塑成型PBAT泡沫材料，其减重率为25％。
实施例5
(1)制备改性PBAT混合料：将干燥后的PBAT、PBT粒子和抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1:1)按照质量分数为70:30:0.5的比例共混后，其中，PBAT的用量为3500g，通过双螺杆挤出机的主加料口加入，利用螺杆的高剪切力熔融共混。其中，双螺杆挤出机的料筒温度为130℃、150℃、170℃、190℃、210℃、240℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为60rpm；最后经过挤出、水下冷却、切粒和干燥后得到PBAT/PTT共混物粒子。
(2)制备聚合物/气体均相体系：将步骤(1)得到的PBAT/PBT共混物粒子加入微孔发泡注塑机，在注塑机螺杆的剪切和料筒的加热下，将PBAT共混物粒子塑化熔融，塑化熔融后，熔体的温度为250℃；利用超临界流体制备装置注入超临界氮气，氮气压力为20MPa，含量为聚合物熔体的0.8wt％；然后通过注塑机螺杆混合输送功能将超临界氮气均匀混入到聚合物熔体中，得到聚合物/气体均相体系熔体；同时螺杆内保持20MPa的背压，以防止提前发泡；注塑机从料筒到喷嘴温度分布为50℃、180℃、230℃、250℃、250℃、250℃、250℃。
(3)熔体填充：开启注塑机喷嘴和模具热流道，向模具型腔内注入聚合物/气体均相体系熔体，直至完全填满；其注射速度为100mm/s，注射压力为140MPa，模具温度为50℃。
(4)保压/冷却：待聚合物/气体熔液完全充满模具型腔后，保持其压力为50MPa，保压时间为20s。
(5)开合模发泡：保压结束后打开模具，使系统压力迅速降低，从而诱导均相熔体发泡；所述模具打开速度为10mm/s，所述模具打开距离为1mm。
(6)成品：发泡结束后冷却30s，模具开模顶出制件，得到微孔注塑成型PBAT泡沫材料，其减重率为25％。
对比例1
(1)将干燥后的PBAT和抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1:1)按照质量分数为100：0.5的比例进行共混，其中，PBAT的用量为5000g，通过双螺杆挤出机的主加料口加入，利用螺杆的高剪切力熔融共混。其中，双螺杆挤出机的料筒温度为130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，螺杆转速为60rpm；最后经过挤出、水下冷却、切粒和干燥后得到PBAT粒子。
(2)制备聚合物/气体均相体系：将步骤(1)得到的PBAT粒子加入微孔发泡注塑机，在注塑机螺杆的剪切和料筒的加热下，将PBAT共混物粒子塑化熔融，塑化熔融后，熔体的温度为180℃；利用超临界流体制备装置注入超临界氮气，氮气压力为20MPa，含量为聚合物熔体的0.8wt％；然后通过注塑机螺杆混合输送功能将超临界氮气均匀混入到聚合物熔体中，得到聚合物/气体均相体系熔体；同时螺杆内保持20MPa的背压，以防止提前发泡；注塑机从料筒到喷嘴温度分布为50℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃。
(3)熔体填充：开启注塑机喷嘴和模具热流道，向模具型腔内注入聚合物/气体均相体系熔体，直至完全填满；其注射速度为100mm/s，注射压力为140MPa，模具温度为50℃。
(4)保压/冷却：待聚合物/气体熔液完全充满模具型腔后，保持其压力为50MPa，保压时间为20s。
(5)开合模发泡：保压结束后打开模具，使系统压力迅速降低，从而诱导均相熔体发泡；所述模具打开速度为10mm/s，所述模具打开距离为1mm。
(6)成品：发泡结束后冷却30s，模具开模顶出制件，得到微孔注塑成型PBAT泡沫材料，其减重率为25％。
性能测试结果：
本发明实施例1-4和对比例1制备的轻质高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的平均泡孔尺寸和泡孔密度的测试结果如表1所示。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | |
| 泡孔尺寸/μm | 11.6±2.1 | 9.8±1.9 | 9.4±1.7 | 9.1±1.8 | 23.2±4.4 |
| 泡孔密度/cells/cm3 | 5.8×108 | 7.9×108 | 10.5×108 | 13.2×108 | 5.4×107 |
从表1的结果可以看出：本发明制备的泡沫材料的可以在较低的泡孔尺寸下(9～24μm)准确调控，泡沫具有细小均匀的泡孔结构。图2和图3分别为实施例1和对比例1制备的泡沫材料的内部泡孔结构的SEM图，从图中可以看出，在相同的膨胀倍率下，经过改性后的PBAT共混物泡沫表现出更小的泡孔尺寸和更高的泡孔密度。
本发明实施例1-5和对比例1制备的轻质高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的力学性能测试结果如表2所示。
表2
从表2的结果可以看出：本发明制备的泡沫材料显著提高了PBAT的强度和模量，同时依旧保持较好的拉伸韧性，实现了高强、高韧以及轻量化。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)将PBAT基体、改性填料和加工助剂共混，得到PBAT基复合材；
(S2)将PBAT基复合材料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，干燥，得到PBAT共混物粒子；
(S3)将PBAT共混物粒子加入微孔发泡注塑机，在螺杆的剪切和加热作用下，将粒子塑化熔融，得到熔体；
(S4)向熔体中注入超临界流体发泡剂，与PBAT共混物熔体形成均相熔体；
(S5)将均相熔体注入模具型腔，直至完全填满，施加保压压力，保压一段时间；
(S6)保压结束后打开模具，通过系统产生的压力降诱导均相熔体发泡，发泡结束后冷却，模具开模顶出制件，得到高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，所述改性填料选自PET、PTT、PBT中的至少一种；
优选地，所述改性填料的添加量为5～45质量份，以PBAT基体的质量为计算基准。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，所述加工助剂包括抗氧剂；
优选地，所述抗氧剂选自受阻酚型抗氧剂、芳香胺类抗氧剂、辅助抗氧剂中的至少一种；
优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010和/或抗氧剂168；
优选地，所述抗氧剂的添加量为0.1～2质量份，以PBAT基体的质量为计算基准；
优选地，所述加工助剂还包括扩链剂；
优选地，所述扩链剂选自环氧官能化扩链剂和/或异氰酸酯类扩链剂；
优选地，所述扩链剂选自ADR-4368、ADR-4370、ADR-4400、ADR-4468中的至少一种；
优选地，所述扩链剂的添加量为0.1～1.5质量份，以PBAT基体的质量为计算基准。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S2)中，所述挤出造粒的温度为130～240℃，螺杆转速为50～150rpm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S3)中，粒子塑化熔融后，熔体的温度为180-240℃，压力维持在10～20MPa。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S4)中，所述的超临界流体发泡剂为超临界二氧化碳和/或超临界氮气；
优选地，所述超临界二氧化碳的添加量为1～8wt％；所述的超临界氮气的添加量为0.2～1wt％；其中，添加量以PBAT共混物熔体的质量为计算基准；
优选地，所述的超临界流体发泡剂的压力为10～30MPa。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S5)中，所述均相熔体的注射速度为50～200mm/s，注射压力为100～180MPa，所述模具的温度为25～80℃，所述保压的压力为30～60MPa，保压的时间为1～40s；
步骤(S6)中，开合模速度为10～50mm/s，开模距离为1～3mm；所述模具的冷却时间为5～300s。
8.权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料。
9.根据权利要求8所述的高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料，其特征在于，所述高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料在开模方向上呈现出三明治结构，两侧的外表面层为不包含泡孔的实心层，中间层为具有泡孔结构的泡沫层；
优选地，所述高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的泡孔尺寸为9～15μm，泡孔密度为5～13×108cells/cm3。
10.根据权利要求8所述的高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料，其特征在于，所述高强高韧的可降解PBAT共混物发泡材料的屈服强度为5～30MPa，杨氏模量为100～350MPa，断裂伸长率>300％。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310459465.2A CN116535723A (zh) | 2023-04-23 | 2023-04-23 | 一种高强高韧的可降解pbat共混物发泡材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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2023
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