基于PBAT的自增强弹性体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于PBAT的自增强弹性体及其制备方法和应用，所述自增强弹性体按重量份数包括如下成分制成：PBAT19~80份、聚醚19~80份，催化剂0.01~0.05份。本发明专利技术通过酯交换法一步制备PBAT和聚醚的嵌段共聚物。该共聚物具有弹性体的特征，其在使用过程中，如果受到应力作用，其微观结构中将产生沿应力方向的取向微纤维，从而原位转变为自增强弹性体。本发明专利技术自增强弹性体无需单独预先制备纤维、也无需纤维与基体复合、更不需要有机溶剂，所需设备及制备工艺简单。本发明专利技术通过将弹性体与PLA熔融共混，使其以分散相形式存在于复合材料中，不仅能够起到增韧复合材料的作用，还能够同时提高复合材料的拉伸强度。提高复合材料的拉伸强度。提高复合材料的拉伸强度。

【技术实现步骤摘要】
基于PBAT的自增强弹性体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物
，具体涉及基于PBAT的自增强弹性体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]1975年，Capiati和Porter首先提出了自增强复合材料的概念，并首次应用于制备聚乙烯自增强复合材料。在自增强复合材料中，增强相和基相属于同源化合物或分子结构相同。高度各向异性的增强相起到承受力的作用，各相同性或各向异性较低的基相将增强相粘合起来。自增强复合材料的制备方法主要有浸渍热压法、皮芯结构纤维热压法、同位法、包合法。其基本原理是选择具有同种化学结构、不同熔点的增强相和基相并创造温度加工窗口，在此温度加工窗口内进行热处理，低熔点的基体熔化并对增强体进行浸渍或包覆，降温冷却后基体固化将增强相粘结起来，从而制备自增强材料。
[0003]中国专利公开号CN105368022A和CN109593216A都公开了一种利用浸渍热压法制得自增强材料。该方法是将聚合物进行熔融纺丝，得到初生纤维，拉伸，得到聚合物拉伸纤维。再将聚合物溶解到溶剂中，得到聚合物溶液，最后将聚合物拉伸纤维穿过低熔点聚合物溶液后，热风吹干，热压，冷却，即得。中国专利公开号CN104001428A、CN104888621A、CN104888621A和CN104801205A都公开了一种利用皮芯结构纤维热压法制得一种自增强型中空纤维膜。该方法是先制备中空编织管增强体，再制备铸膜液。最后将铸膜液通过共挤出喷丝头均匀涂覆在中空编织管的表面，然后在导丝辊牵引下，经过空气间隙，浸入凝固浴中成形，即得到所述中空纤维膜。中国专利公开号CN108265566A公开了一种利用同位法制得一种自增强对位芳纶纸。该方法是将芳纶短切、浆粕、沉析纤维和芳纶纳米纤维经过混合疏解分散制成均匀的悬浮液，抄造成形，压榨、干燥并进一步在热压机上进行热压得到芳纶纸。Alper等人利用包合法形成主客体结构的超分子化学方法制备了聚己内酯自增强复合材料。该方法是将聚己内酯的丙酮溶液与环糊精的水溶液在一定条件下进行混合，环糊精的疏水性内腔能将单聚己内酯高分子链包合起来，形成串珠形状。此时，聚己内酯的高分子链由缠结或无规卷绕状态变为伸直链结构，分子链的规整性得到大幅度提高。环糊精去掉后，大分子链的伸直结构得以保持，此时聚合物展现出更高的力学强度[Gurarslan，A.；Shen，J.；Tonelli，A.E.，Behavior of Poly(ε
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caprolactone)s(PCLs)Coalesced from Their Stoichiometric Urea Inclusion Compounds and Their Use as Nucleants for Crystallizing PCL Melts：Dependence on PCL Molecular Weights.Macromolecules 2012，45(6)，2835
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2840.]。
[0004]在以上自增强材料制备技术中需要先制备增强纤维，再将增强纤维和树脂复合制备工艺复杂、设备要求高，部分技术甚至需要加入有机溶剂，存在溶剂回收增加成本的问题，还有污染环境的风险。
[0005]聚乳酸(PLA)是目前产量最大、应用范围最广的一种新型生物可降解材料。它具有降解性能优异，机械强度高，加工性能好等优点，但是由于其质地脆的问题限制了它在很多
领域内的应用。聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)既具有脂肪族聚酯卓越的降解性和延展性，又具有芳香族聚酯良好的机械特性和耐高温性。通常使用PBAT与PLA进行共混改性，既可以提高PLA的韧性，也可以改善PBAT的加工性能，但是PBAT作为韧性材料，通常降低共混物的强度。因此，中国专利CN103589124A，CN111718566A使用PBAT增韧的同时，又加入了二恶唑啉类、异氰酸酯类、苯乙烯
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丙烯酸酯
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环氧丙烯酸酯共聚物等作为扩链剂同时提高了PBAT/PLA复合材料的冲击强度和断裂伸长率。中国专利CN113429762A加入了滑石粉作为纳米填料共混改性，用于提高PLA/PBAT复合材料的强度。中国专利CN104194294A公开了一种PLA/PBAT复合材料及其制备方法和应用，以提高PLA/PBAT材料的力学强度；其复合材料的制备方法如下：将PLA和PBAT放入真空干燥箱中，于70～100℃下干燥8～16小时；将超支化三嗪、PLA、PBAT、硬脂酸、硬脂酸钙和抗氧化剂按照重量份配比放入密炼机中混合均匀；将挤出的混物料放入压片机中进行压片，制得PLA/PBAT复合材料，该复合材料的拉伸强度为24～25.44MPa与断裂伸长率为20.19％～69.86％。中国专利CN111040395A公开了一种添加了纳米氧化镧、环氧化合物和柠檬酸酯类塑化剂的PBAT/PLA复合材料，大大提升了复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。
[0006]但是上述制备PLA复合材料的技术存在配方及工艺复杂的问题，即使加入了其他助剂，复合材料的拉伸强度和断裂伸长率的提升也十分有限。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供基于PBAT的自增强弹性体及其制备方法和应用。
[0008]本专利技术还要解决的技术问题是提供了一种PLA/PBAT基弹性体共混物的制备方法，使用PBAT基弹性体改性PLA，工艺简单，同时提高了材料的强度和韧性。
[0009]技术方案：为了解决现有技术问题，本专利技术提供了基于PBAT的自增强弹性体，所述自增强材料按重量份数包括如下成分制成：PBAT19～80份、聚醚19～80份，催化剂0.01～0.05份。
[0010]其中，所述聚醚为聚环氧乙烷、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚四氢呋喃、聚丙二醇或环氧氯丙烷
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四氢呋喃共聚醚等双官能团聚醚中的一种或几种。
[0011]其中，所述PBAT常规市售产品。
[0012]其中，所述催化剂为钛酸正丁酯、三氧化二锑、烷氧基铝、氧化钛、或醋酸锑等酯化催化剂中的一种或几种。
[0013]本
技术实现思路
还包括所述的基于PBAT的自增强弹性体的制备方法，包括以下步骤：在氮气保护下，将PBAT、聚醚和催化剂放入反应釜中加热，熔融后，开启搅拌、真空泵，并在恒定温度下进行酯交换反应，反应完成后，制备得到共聚物。
[0014]其中，所述酯交换反应温度为200～280℃。
[0015]其中，所述真空度为50～500Pa。
[0016]本专利技术还提供了基于PBAT的自增强弹性体在PLA增韧或/和增强中的应用。
[0017]本专利技术还提供了一种PLA/PBAT基弹性体共混物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0018](1)PBAT基弹性体的制备：将PBAT、聚醚和催化剂放入反应釜中加热，熔融后，开启
搅拌、真空泵，并在恒定温度下进行酯交换反应，反应完成后，制备得到共聚物即为PBAT基弹性体；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于PBAT的自增强弹性体，其特征在于，所述自增强弹性体按重量份数包括如下成分制成：PBAT19~80份、聚醚19~80份，催化剂0.01~0.05份。2.根据权利要求1所述的基于PBAT的自增强弹性体，其特征在于，所述聚醚为双官能团聚醚。3.根据权利要求1所述的基于PBAT的自增强弹性体，其特征在于，所述聚醚为聚环氧乙烷、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚四氢呋喃、聚丙二醇或环氧氯丙烷
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四氢呋喃共聚醚中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的基于PBAT的自增强弹性体，其特征在于，所述催化剂为酯化催化剂。5.根据权利要求1所述的基于PBAT的自增强弹性体，其特征在于，所述催化剂为钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫东广，郜建舟，葛驰，赵时龙，范应强，顾铖煜，何柯霖，程鹏，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：