一种生物降解环保材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及可生物降解高分子材料与无机粉体原位聚合技术，尤其涉及一种可生物、焚烧、光氧多种降解的环保材料、制备方法及应用，所述生物降解环保材料的分子结构为海相与岛相两相互穿的网状分子结构，包括：45wt％

【技术实现步骤摘要】
一种生物降解环保材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及可生物降解高分子材料与无机粉体原位聚合技术，尤其涉及一种可生物、焚烧、光氧多种降解的环保材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存期内性能不变，而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料。现有多种新型塑料：光降解型塑料、生物降解型塑料、光、氧化\生物全面降解性塑料、二氧化碳基生物降解塑料、热塑性淀粉树脂降解塑料。
[0003]高分子材料本身在光氧条件下会发生缓慢的分解老化，塑料光氧降解机理是将光敏基团引入高分子结构中，例如，可以作为合成原料或作为添加的降解剂；光敏基团吸收紫外线后产生自由基，在空气中氧作用下促使高分子材料氧化劣化，大大加快了材料降解速度。
[0004]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，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冲击性能；此外，还具有较好的生物降解性。本专利技术的专利技术人发现的，PBAT应用于可降解材料具有以下问题：1.使用成本高，售价是常规PE材料的2
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3倍，限制了市场容量；2.现有PBAT材料使用时力学性能，尤其是拉伸和刺破强度较低；3.现有PBAT材料加工工艺在加工碳酸钙等填料时存在降解产气排气不畅，导致材料力学性能下降问题。

技术实现思路

[0005]传统挤出工艺在高温高压力作用下，PBAT树脂和碳酸钙微粉末降解，产生空洞气泡，具体原因是挤出工艺局部压力和温度过高，PBAT树脂降解产生的有机酸进一步和碳酸钙反应产生二氧化碳气体，导致材料结构和性能下降。通过改进捏炼反应条件，例如气压和真空度，极大减少了膜材空隙率，提高了膜材力学性能。
[0006]为解决
技术介绍
中提及的至少一个问题，本专利技术实施方式的目的在于提供一种生物降解环保材料及其制备方法，解决现有PBAT树脂材料成本高、结晶度不足、溶体强度低、上吹膜成型难、降解方式单一和力学性能不足问题。PBAT树脂与改性后的无机粉体聚合，改性后的无机粉体有结晶作用，增加了结晶度和溶体强度，解决了PBAT树脂上吹膜成型工艺难的问题。采用独特的捏炼工艺，避免了传统挤出工艺在高温高压力作用下，PBAT树脂和碳酸钙微粉末降解，产生空洞气泡，影响成膜品质。
[0007]一种生物降解环保材料，包括：45wt％
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50wt％的无机粉体、45wt％
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55wt％的PBAT树脂和0.675wt％
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1.5wt％的表面活性剂；所述生物降解环保材料具有海相结构与岛相结构两相互穿的网状分子结构；其中，所述无机粉体经所述表面活性剂改性得改性无机粉体，所述岛相结构由所述改性无机粉体组成，所述网状分子结构由所述改性无机粉体与所述PBAT树脂经反复链接缠绕和捏炼后形成。
[0008]优选的，所述无机粉体包括碳酸钙、碳酸镁和硅酸钙；所述无机粉体的粒径>3000目。
[0009]优选的，所述环保材料还包括：0.225wt％
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0.5wt％的分散剂、0.45wt％
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1wt％的润滑剂、0.225wt％
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0.5wt％的抗氧剂和0.225wt％
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0.5wt％增容剂。
[0010]优选的，所述增容剂包括ADR。
[0011]优选的，所述表面活性剂包括有机硅材料。
[0012]优选的，所述有机硅材料至少包括液体六甲基二硅氮烷、正十八烷基三氯硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷中的一种。
[0013]在现有技术基础上，公开一种生物降解环保材料的制备方法，采用捏炼工艺，整体处于正常气压或负压环境下，包括：
[0014]步骤1将无机粉体输送至导热油加热型高速反应釜内，以表面活性剂为改性剂，以高速涡流形态反复对撞摩擦对所述无机粉体进行反应改性处理，获得第二无机粉体；所述第二无机粉体外部具备表面活性剂改性层；
[0015]步骤2向所述高速反应釜内加入PBAT，并与所述第二无机粉体进行链接缠绕，制得聚合物一；
[0016]步骤3将所述聚合物一输送至捏炼机内，进行共晶捏炼处理，制得具有海岛分子结构的聚合物二；其中，捏炼机内压力为负压；
[0017]步骤4将所述聚合物二输送至面磨热切造粒室内造粒，再经间接水冷滚筒式冷却器内冷却，分筛得颗粒物一，并将所述颗粒物一进行真空包装和储存，制得生物降解环保材料。
[0018]优选的，步骤1中改性处理时间为15min
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20min；步骤2中链接缠绕的温度为160℃
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180℃、时间为30min
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40min；步骤3中桨叶捏炼转速为100r/min
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120r/min，捏炼时间30min
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40min，捏炼温度为150℃
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180℃；步骤3所述负压为100
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1.01
×
105Pa。
[0019]在现有技术基础上，公开一种生物降解环保材料的应用，将上述环保材料或上述方法制备的生物降解环保材料经过压延、吹塑或双向拉伸制成材料薄膜制品；或将所述生物降解环保材料经过挤出、吹塑或注塑制成材料板材或容器。
[0020]优选的，所述材料薄膜制品的横向拉伸强度≥19.5MPa，纵向拉伸强度≥22.3MPa，横向断裂伸长率≥518％，纵向断裂伸长率≥490％。
[0021]碳酸钙在PBAT材料降解过程中充当缓冲剂成分，有效促进降解单元表面PH稳定，有利于嗜碱性菌生长，防止因PH过低厌氧菌生长导致有氧呼吸效率下降，从而导致整体堆肥降解速率下降。以碳酸钙、碳酸镁等为主硅酸盐较其余酸惰性填料，对PBAT材料有氧堆肥降解，具有显著的促进作用。
[0022]本专利技术提出提供一种生物降解环保材料及其制备方法，具有以下特点：1.引入无机粉体作为填料，碳酸钙/PBAT复合材料的拉伸性能出现先降低后提高再降低的趋势，原因是低添加量碳酸钙未产生“岛相支撑作用”，反而因为干扰了PBAT树脂的有序性，导致PBAT树脂固有力学性能下降；而在碳酸钙粉体和PBAT树脂配比试验时，这两种现象始终存在且存在竞争作用，并在45
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50wt％添加量碳酸钙时改善了PBAT材料原有力学强度，同时大大降低了原料成本；2.连续相和分散相海岛结构中引入有机硅表面改性剂，不仅改善了无机粉体和PBAT相容性，使改性后材料较原PBAT材料提高了延展性和断裂伸长率，所述材料薄膜
制品的横向拉伸强度最大为19.5MPa，纵向拉伸强度最大为22.3MPa，横向断裂伸长率最大为518％，纵向断裂伸长率最大为490％；3.采用负压抽吸工艺解决了混合材料中碳酸钙高温下酸解及气泡问题，解决了吹膜成型和注塑的成品缺陷；4.与碳酸钙共混复合改善了PBAT降解困难的问题且复合材料生物降解性高达90％以上，该复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物降解环保材料，其特征在于，包括：45wt％
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50wt％的无机粉体、45wt％
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55wt％的PBAT树脂和0.675wt％
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1.5wt％的表面活性剂；所述生物降解环保材料具有海相结构与岛相结构两相互穿的网状分子结构；其中，所述无机粉体经所述表面活性剂改性得改性无机粉体，所述岛相结构由所述改性无机粉体组成，所述网状分子结构由所述改性无机粉体与所述PBAT树脂经反复链接缠绕和捏炼后形成。2.根据权利要求1所述的生物降解环保材料，其特征在于，所述无机粉体包括碳酸钙、碳酸镁和硅酸钙；所述无机粉体的粒径>3000目。3.根据权利要求1所述的生物降解环保材料，其特征在于，还包括：0.225wt％
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0.5wt％的分散剂、0.45wt％
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1wt％的润滑剂、0.225wt％
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0.5wt％的抗氧剂和0.225wt％
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0.5wt％增容剂。4.根据权利要求3所述的生物降解环保材料，其特征在于，所述增容剂包括ADR。5.根据权利要求1所述的生物降解环保材料，其特征在于，所述表面活性剂包括有机硅材料。6.根据权利要求5所述的生物降解环保材料，其特征在于，所述有机硅材料至少包括液体六甲基二硅氮烷、正十八烷基三氯硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷中的一种。7.一种生物降解环保材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1将无机粉体输送至导热油加热型高速反应釜内，以表面活性剂为改性剂，以高速涡流形态反复对撞摩擦对所述无机粉体进行反应改性处理，获得第二无机粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：常忱，
申请(专利权)人：北京沧浪致远科技有限公司，
类型：发明
国别省市：