一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及可降解发泡材料技术领域，具体是一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料及制备方法和应用；其质量份组成如下：PBAT和PBS共混物100份，交联剂0.5

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及可降解发泡材料
，具体是一种可生物降解的PBATPBS共混超临界固态发泡材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]能源短缺和环境污染是制约中国经济、社会可持续发展的关键问题。传统发泡塑料基体如聚苯乙烯、聚氨酯等因为本身力学性能和物理性能较差或是属于热固性塑料不能方便地循环利用。随着全球环保呼声的增加可持续发展战略的推展绿色的概念逐渐深入人心。PBAT、PBS等生物可降解塑料作为优良的绿色降解塑料，在政策等多方力量的推动下，未来发展前景广阔。
[0003]聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(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，其线性分子链、低分子量和低粘度限制了超临界CO2发泡过程。许多方法，如共混、填充、交联、扩链等经常被用于提高聚合物基体的发泡性能。在这些方法中，共混和交联通过调整分子链结构，可以更有效地提高熔体的粘弹性。因此，可以成功地获得具有高发泡倍率的泡沫。然而，更大的发泡倍率意味着固体比越小，导致泡沫的力学性能降低。为了解决机械性能差的问题，大量实验也致力于促进泡沫结构(小泡孔尺寸意味着更好的机械强度)和提高PBAT基体的力学性能，包括增加PBAT结晶度，在PBAT引入交联结构，在PBAT中添加填料等。然而，这些方法会大大降低PBAT泡沫的降解性。
[0004]PBAT的可降解性主要来自分子链中的脂肪族单元，力学性能和热稳定性主要来自分子链中的苯环结构。为了进一步加速PBAT的降解行为，有如下几种方法，如降低分子链中苯环的数量(苯环的存在会大大限制PBAT的降解性能)，降低熔融温度(T
m
)，增加本体表面与周围介质的接触面积等。然而，减少苯环量或降低T
m
也会降低PBAT的力学性能。
[0005]目前，有少量采用超临界发泡法制备PBAT发泡材料的专利。如，中国专利技术专利CN101565509A用三氯甲烷对PBAT改性后采用超临界CO2，在温度为20
‑
80℃下饱和2h制得改性PBAT发泡材料；其孔径为2.5
‑
80.3um。由于该发泡过程需要溶胀样品至少2h以上，生产周期较长，效率低，成本高，不适合工业化生产。且三氯甲烷对光敏感，遇光照会与空气中的氧作用，逐渐分解而生成剧毒的光气(碳酰氯)和氯化氢，有致癌的可能。CN101613486利用N2用模压发泡方式在120
‑
142℃下溶胀30min，制得孔径<100um的PBAT微孔发泡粒子。该方法生产周期短，操作简单，但生产温度高，能耗大，生产成本提高，同时，在聚合物完全熔融状态下发泡，PBAT熔体强度较低，泡孔易出现塌陷与合并现象，达不到工业生产要求。CN102229707A选用扩链或交联的方式对PBAT进行改性，采用模压法在110
‑
125℃下溶胀5
‑
20min，制得发泡倍率下在10
‑
30倍之间，孔径<100um的PBAT微孔发泡粒子。该方法在提高PBAT熔体强度的情况下在熔点附近发泡，避免了高温下聚合物熔融导致泡孔塌陷与合并，提高了泡沫的稳定性。但PABT分子链有柔性的脂肪链因此具有较好的弹性，大发泡倍率的样品易发生收缩现象，且回复周期较长，若要得到稳定性好的泡沫会延长生产周期，效率
低，目前并未有适合工业生产的PBAT泡沫。
[0006]因此目前急需克服现有PBAT发泡技术中的难题，研制出适合产业化发展所需的发泡技术，生产高质量、低成本、高发泡倍率、保温隔热、快降解的PBAT发泡材料，以满足绿色环保发泡材料的需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是：克服现有技术中的不足，提供可生物降解PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料，该发泡材料具有高的结晶度、较小的孔径、较高的孔密度，提高了发泡材料的机械强度，高的发泡倍率可引入更多的气体(空气导热系数较低)，从而提高材料的保温隔热性能，全脂肪链的聚合物有较快的降解速率，发泡倍率越大，材料与降解介质接触面越大，从而加快材料的降解性能。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料，其质量份组成如下：PBAT和PBS共混物100份，交联剂0.5
‑
7份，所述共混物中PBS的含量小于30wt％。
[0010]进一步的，所述共混物中PBS的含量为20
‑
30wt％。
[0011]进一步的，所述交联剂选用双叔丁基过氧化二异丙基苯或过氧化二异丙苯。
[0012]进一步的，所述PBAT熔融指数在2
‑
15g/10min，熔点110
‑
130℃。
[0013]本专利技术的另一个目的是：克服现有技术中的不足，提供可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料的制备方法。
[0014]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0015]一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0016]1)将PBAT和PBS在60℃真空干燥箱中干燥6h；
[0017]2)将PBAT、PBS和交联剂混合，用双螺杆挤出机在90
–
140℃，转子转速为60转/分下挤出造粒；
[0018]3)共混物在真空下用硫化机在190℃下热压8分钟，进行交联反应，得到交联PBAT/PBS共混物；
[0019]4)将发泡釜加热至设定温度，将交联PBAT/PBS共混物放入发泡釜内，在60
‑
130℃下在超临界气体中进行发泡，气体饱和后经保压、快速卸压取出发泡样品，得到PBAT共混发泡材料。
[0020]进一步的，所述步骤4)中发泡釜的设定温度为102
‑
108℃，压力为5
‑
40MPa，保压时间为20
‑
300min，卸压时间为2
‑
30s。
[0021]进一步的，所述步骤4)中发泡釜的压力为15MPa，保压时间为30min。
[0022]进一步的，所述步骤4)中的发泡温度为104
‑
114℃。
[0023]进一步的，所述步骤4)中超临界气体为超临界CO2或N2或空气中一种或多种混合。
[0024]可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料在一次性购物袋、生物医用高分子材料、包装瓶中的应用，所述PBAT共混发泡材料为前所述PBAT共混发泡材料，或者为采用如前所述的方法制得。
[0025]采用本专利技术的技术方案的有益效果是：
[0026](1)本专利技术除树脂外，仅添加少量的交联剂，无其他多余的添加剂，成本低工艺简单。
[0027](2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料，其特征在于：其质量份组成如下：PBAT和PBS共混物100份，交联剂0.5
‑
7份，所述共混物中PBS的含量小于30wt％。2.根据权利要求1所述的一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料，其特征在于：所述共混物中PBS的含量为20
‑
30wt％。3.根据权利要求1所述的一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料，其特征在于：所述交联剂选用双叔丁基过氧化二异丙基苯或过氧化二异丙苯。4.根据权利要求1所述的一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料，其特征在于：所述PBAT熔融指数在2
‑
15g/10min，熔点110
‑
130℃。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的一种可生物降解的PBAT/PBS共混超临界固态发泡材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：1)将PBAT和PBS在60℃真空干燥箱中干燥6h；2)将PBAT、PBS和交联剂混合，用双螺杆挤出机在90
–
140℃，转子转速为60转/分下挤出造粒；3)共混物在真空下用硫化机在190℃下热压8分钟，进行交联反应，得到交联PBAT/PBS共混物；4)将发泡釜加热至设定温度，将交联PBAT/PBS共混物放入发泡釜内，在60
...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鹏剑，李艳婷，李光宪，金碧辉，洪江，
申请(专利权)人：长链轻材南京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：