一种可用于外包装的高强度PBAT-PLA合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可用于外包装的高强度PBAT

【技术实现步骤摘要】
一种可用于外包装的高强度PBAT
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PLA合金材料及其制备方法


本专利技术涉及一种可用于外包装的高强度PBAT
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PLA合金材料及制备方法，属于高分子改性加工

技术背景
近些年来，不可降解的高分子材料对生态环境的破坏已经引起了广泛的关注，随着可生物降解的高分子材料的诞生和发展，越来越多的研究聚焦在提高可降解材料的性能上以期满足市场的需求。其中技术比较成熟的PLA占据了相当一部分市场，然而PLA本身固有的脆性限制了其应用。而PBAT受益于上游原料的成本优势、合成技术的成熟以及优异的可生物降解性，迅速成为增韧PLA的理想材料。然而PBAT与PLA属于两相不相容体系，简单的共混挤出不能达到目标性能，因此必须通过改善两相的相容性或者改善两者的界面结合强度才能确保PBAT/PLA合金材料在日常领域，尤其是包装材料方面的应用。CN 111944287 A公开了一种高透明易撕裂聚乳酸吹塑薄膜的制备方法，以PBAT为增韧剂，乙酰柠檬酸三正丁酯为增塑剂，白炭黑为成核剂，通过共混方法制得薄膜，旨在替代传统的PE、PP薄膜。CN 113861636 A以高长径比的碳酸钙晶须作为填充，借助其本身的极高强度和长径比，可明显提高PBAT/PLA合金材料的强度和挺度。CN 113801350 A通过接枝改性制备了PLA
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g
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GMA，以此为相容剂促进PBAT/PLA两相的界面结合力，进而加强材料力学性能，另外添加的碳酸钙起到成核剂的作用，有助于PBAT和PLA的结晶。以上方法虽然制备了PBAT/PLA合金，并可用于包装材料，但其两相界面仍然存在相分离现象，合金材料的物理性能较弱，限制其使用范围，而且上述办法面临成本高，工艺复杂等缺陷，不利于PBAT/PLA合金材料的推广使用。

技术实现思路

本专利技术的目的是提供一种可用于外包装的高强度PBAT
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PLA合金材料，本专利技术的另一目的是提供上述高强度PBAT
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PLA合金材料的制备方法，通过化学扩链支化以及物理成核的协同作用，大幅提高合金材料的结晶速度和结晶度，同时有助于两相界面的均一化，从而提升合金材料的熔体强度，宏观表现为合金材料综合力学性能的提升，而且本方法在成本上具有明显优势，同时工艺简单，适合工业化广泛推广。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的技术优势一为：通过偶联剂对纳米水滑石进行表面处理，偶联剂首先水解成硅醇，然后再与纳米粉体粒子表面上的羟基进行反应，形成氢键并缩合成
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Si
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M共价键(M表示为纳米材料粒子表面)，同时硅醇间发生缔合齐聚形成网络状结构的膜覆盖在粒子的表面，使无机粒子有机化。本专利技术的技术优势二为：扩链剂如苯乙烯
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马来酸酐共聚物(SMA)上的酸酐基团能够与PBAT、PLA上的端羟基进行酯化反应形成支链化分子结构，提高PBAT、PLA的分子量和熔
体强度，有效改善PBAT与PLA两相的相容性。本专利技术的技术优势三为：经偶联剂表面改性后的纳米水滑石能够在PBAT/PLA基材中均匀分布，同时偶联剂自身的环氧基团可以与PBAT、PLA未酯化的端羟基继续反应形成微交联网络，进而加强纳米水滑石在基材中的结合力，形成强健的“海
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岛”分布结构，有效缓释合金材料受到外界应力的能量。本专利技术的技术优势四为：纳米水滑石本身是具有特殊层状结构的无机材料，在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子可交换性能够将基材分子引入层间空隙，从而增加结晶中心，起到异相成核的作用，增加合金材料的透光性和力学性能。本专利技术的具体技术方案为：一种可用于外包装的高强度PBAT
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PLA合金材料，其特征在于：其组分及各组分的重量份分别为：征在于：其组分及各组分的重量份分别为：优选所述的PBAT选自吹膜级，密度在1.2～1.24g/cm3,熔融指数在4.5～5.5g/10min(190℃/2.16kg)；所述的PLA选自吹膜级，密度在1.2～1.3g/cm3,熔融指数在2～10g/10min(190℃/2.16kg)。优选所述的改性纳米材料为改性的纳米水滑石、改性的纳米二氧化硅或改性的纳米碳酸钙中的一中或几种；经过表面改性修饰后的改性纳米材料的接枝率为0.8～1.5％。优选所述的扩链剂为多官能团环氧低聚物(ADR
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4370S)，环氧类高分子扩链剂(SAG
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008)，苯乙烯
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马来酸酐共聚物(SMA)中的一中或几种。优选所述的偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH
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560)或γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH
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570)中的一种或几种复配。优选所述的润滑剂为N,N'
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乙撑双硬脂酰胺(EBS)、硬脂酸钙、油酸酰胺或聚乙烯蜡中的一种或几种复配；所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098或抗氧剂245中的一种或几种复配。本专利技术还提供了一种制备上述的高强度PBAT
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PLA合金材料的方法，具体步骤如下：称取干燥的PBAT 65～85重量份、干燥的PLA 10～30重量份，干燥的改性纳米材料5～15重量份，扩链剂0.3～0.6重量份，偶联剂0.1～0.2重量份，抗氧剂0.2～0.4重量份，润滑剂1～2重量份，经高速混合机混合均匀后倒入至双螺杆挤出机的喂料斗中，经过双螺杆熔融挤出冷却造粒，即得到可用于外包装的高强度PBAT
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PLA合金材料。上述改性纳米材料的改性方法参考专利CN 108102141 A，CN 103772746A等，具体改性方法为：偶联剂与纳米材料的质量比为1～2％，改性设备选定为高速混合机，其中转速为400～500r/min，温度设定为70～80℃，反应时间为20
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30分钟，即得所需改性纳米材料，
改性纳米材料的接枝率为0.8～1.5％。上述的PBAT、PLA和改性纳米粉体的干燥一般在温度75～85℃环境下，干燥10～12小时左右，除去内部及表面的水分。上述的双螺杆挤出机的螺杆长径比一般为(40～48)：1，挤出温度从1区到机头的温度范围设定为120～150℃，转速设定为300～450r/min。上述的双螺杆挤出冷却造粒的干燥温度为70～80℃，在此温度环境条件下进行1～2小时的干燥。本专利技术与现有的PBAT/PLA合金材料技术相比，具有以下优点：本专利技术中对PBAT/PLA合金材料的加工生产工艺简单，过程稳定，成本低廉，经化学扩链以及物理成核的协同作用下，PBAT与PLA的相容性较好，具有优异的综合性能，大大扩宽了PBAT/PLA合金的应用领域，在医疗、汽车配件、餐具类等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为PBAT/PLA合金造粒实际过程图；
[0030]表1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于外包装的高强度PBAT
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PLA合金材料，其特征在于：其组分及各组分的重量份分别为：2.根据权利要求1所述的高强度PBAT
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PLA合金材料，其特征在于：所述的PBAT选自吹膜级，密度在1.2～1.24g/cm3,熔融指数在4.5～5.5g/10min(190℃/2.16kg)。3.根据权利要求1所述的高强度PBAT/PLA合金材料，其特征在于：所述的PLA选自吹膜级，密度在1.2～1.3g/cm3,熔融指数在2～10g/10min(190℃/2.16kg)。4.根据权利要求1所述的高强度PBAT/PLA合金材料，其特征在于：所述的改性纳米材料为改性的纳米水滑石、改性的纳米二氧化硅或改性的纳米碳酸钙中的一中或几种；改性纳米材料的接枝率为0.8～1.5％。5.根据权利要求1所述的高强度PBAT
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PLA合金材料，其特征在于：所述的扩链剂为多官能团环氧低聚物，环氧类高分子扩链剂，苯乙烯
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马来酸酐共聚物中的一中或几种。6.根据权利要求1所述的高强度PBAT
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PLA合金材料，其特征在于：所述的偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ

【专利技术属性】
技术研发人员：陈苏，李国星，刘畅，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：