一种可重复加工的全生物可降解复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可重复加工的全生物可降解复合材料及制备方法，可降解复合材料技术领域。本发明专利技术以PBAT、PLA为基体，滑石粉为增强剂，材料具有完全降解性。微细滑石粉的引入有效提升复合材料机械强度，马来酸酐的接枝能提高PBAT/PLA体系的相容性，偶联剂能对滑石粉进行表面处理，提升滑石粉与PBAT/PLA聚酯基体的相容性以及结合度赋予复合材料强韧性和易加工性。扩链剂的加入能促进因反复挤压断裂的或水解的PLA/PBAT分子链段重新结合，提高PLA/PBAT共混体系的力学性能，延缓共混物的生物降解。本发明专利技术的复合材料，实现边角料的回收和再生产，最多可循环五次以上，有效降低生产成本，节约原料和能源消耗。节约原料和能源消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种可重复加工的全生物可降解复合材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种可重复加工的全生物可降解复合材料及制备方法，属于可降解复合材料


技术介绍

[0002]塑料污染治理是全世界共同关注的重要环境问题，也是世界性难题。目前，针对塑料污染治理的技术研究主要集中在全生物降解塑料材料研发和塑料处理技术研发两大领域，开发全生物降解塑料不仅能减少或避免一次性塑料制品造成的污染，还可助力碳达峰和碳中和目标的实现。
[0003]自2020年新版限塑令制订以来，全生物降解材料在全国范围内出现了研发热潮。各地大力推进生产使用降解塑料产品，但是全生物降解材料受环境因素易降解，尤其是在边角料回收反复加工过程中易出现水解、性能下降、老化等特点。由于在产业化过程中，吹膜工序大约会产生3％左右的废料(调试薄膜规格过渡料、不合格品等)，在卷膜制袋过程中又会产生切边料(背心袋购物袋提手处挖口约产生15％边角料，手挽袋也会产生5％的边角料)，且生物降解吹膜、制袋行业本身利润空间不大，如果产生的边角料不能按比例及时回填，势必会大大提高生产成本，严重影响企业利润。因此，研发稳态化可重复加工的高性能全生物降解复合材料配方工艺体系是十分必要的。
[0004]现有的全生物可降解复合材料，都采用PBAT/PLA/无机盐或PBAT/PLA/淀粉体系，这些配方/方法得到的全生物可降解复合材料，存在以下问题：1、PBAT本身是酯类聚合物，酸性条件下易发生水解，且这个过程不可逆，且在加工过程中分子链易发生剪切断裂；2、体系中为设计抗水解多为物理填充型体系，一般通过偶联剂解决填料和PBAT/PLA之间的相容性，但是PBAT/PLA本身的相容问题未得到很好解决，这一问题直接影响了薄膜的热封性能。
[0005]比如，CN111892794A一种PBAT
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滑石粉全生物降解共混物及其制备方法，公开了通过硅烷偶联剂与滑石粉的接枝反应改善填料与聚酯之间的相容性来提高滑石粉填充的聚酯薄膜的物理机械性能，该接枝共聚物通过在一步挤出过程中提供共混物进而提供可高达6000psi的拉伸强度的薄膜。但是薄膜暴露在环境中易水解，应用端吹膜、制袋产生的边角回收料可重复加工性能差。

技术实现思路

[0006]为了解决目前存在的全降解材料重复加工性能差、易老化水解问题，本专利技术提供了一种可重复加工的PBAT/PLA/滑石粉全生物可降解复合材料及其制备方法。本专利技术以PBAT(聚己二酸
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对苯二甲酸丁二酯)、PLA(聚乳酸)为基体，材料具有完全降解性；微细滑石粉的引入有效提升复合材料机械强度、降低生产成本；马来酸酐的接枝能提高PBAT/PLA体系的相容性；偶联剂能对滑石粉进行表面处理，提升滑石粉与PBAT/PLA聚酯基体的相容性以及结合度赋予复合材料强韧性和易加工性；抗水解剂的加入抑制了聚酯基体重复加工造成酯键水解，减少材料综合性能下降；扩链剂的加入能促进因反复挤压断裂的或水解的
PLA/PBAT分子链段重新结合，提高PLA/PBAT共混体系的力学性能，延缓共混物的生物降解。本专利技术通过有效控制组分类型、种类，以及添加比例，获得了可重复加工的PBAT/PLA/滑石粉全生物可降解复合材料，制备的材料拉伸强度可达到45MPa，热封强度可达到14.2N/15mm；重复加工3次以上，拉伸强度衰减率小于等于25％。本专利技术提供的可重复加工、可降解的复合材料，实现了边角料的回收和再生产，最多可循环五次以上，有效降低生产成本，节约原料和能源消耗。
[0007]本专利技术的可重复加工的全生物可降解复合材料，按照质量份数计，包含以下组分：
[0008][0009]在一种实施方式中，所述的全生物可降解复合材料，由以下组分组成：
[0010][0011]在一种实施方式中，所述的滑石粉颗粒粒径2000～3000目。
[0012]在一种实施方式中，所述扩链剂为丙稀酸类聚合物型和环氧官能团聚合物型。可选地，环氧官能团型扩链剂BTCE
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9019。
[0013]在一种实施方式中，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、酞酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
[0014]在一种实施方式中，所述偶联剂为环氧基硅烷KH560。
[0015]在一种实施方式中，所述抗水解剂主要成分为单体型碳化二亚胺、聚合型碳化二亚胺、异氰酸酯、丙烯酸酯中的一种或两种及以上组合。可选地，聚合型碳化二亚胺BTWR
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500。
[0016]在一种实施方式中，所选的加工助剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸。
[0017]在一种实施方式中，所述全生物可降解复合材料的制备，包括以下步骤：
[0018]步骤一：将10～20份的微细滑石粉与0.5～1份偶联剂加入高速混合机中，设定温度80～100℃，转速400～600转/分钟，搅拌反应10
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15min得到活化微细滑石粉。
[0019]步骤二：将50～60份的PBAT、5～10份的PLA、活化微细滑石粉、0.3～0.5份马来酸酐、1～2份加工助剂加入高速混合机，设定温度100～105℃，转速500～600转/分钟，混合10
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15min后加入0.5～1份抗水解剂、0.2
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0.3份扩链剂后继续搅拌混合3
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5min。
[0020]步骤三：将步骤二制得的混合物送入双螺杆挤出机中熔融共混并造粒，干燥后得到可重复加工的PBAT/PLA/滑石粉全生物可降解复合材料。
[0021]在一种实施方式中，所述双螺杆挤出机熔融共混温度为140～155℃，螺杆长径比大于40；螺杆转速100～130r/min。
[0022]在一种实施方式中，微细滑石粉是指粒径为2000
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3000目的滑石粉。
[0023]本专利技术的第二个目的是提供一种薄膜或包装材料，所述薄膜或包装材料是利用本专利技术的可重复加工、可降解的复合材料制备得到的。
[0024]可选地，使用本专利技术方法制备的复合材料在进一步加工过程中(比如吹膜、制袋)产生的边角回收料。
[0025]可选地，所述薄膜或包装材料是利用本专利技术的复合材料新料与边角料掺混使用后制备得到的。
[0026]可选地，所述边角料的掺混比例0
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50％。使用本专利技术制备的复合材料可以和本材料吹膜、制袋过程中产生的边角造粒料(废膜经挤出造粒制得)掺混使用，掺混比例可以达到40
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50％以上，并且对拉伸性能、热封性能没有影响。这里所说的边角料来源于产业化过程中，吹膜工序大约会产生3％左右的废料(调试薄膜规格过渡料、不合格品等)，在卷膜制袋过程中又会产生切边料(背心袋购物袋提手处挖口约产生15％边角料，手挽袋也会产生5％的边角料。
[0027]在一种实施方式中，所述薄膜或包装材料的制备方法，是利用本专利技术的可重复加工、可降解的复合材料或其加工产生的边角料，通过挤出吹塑、牵引冷却、收卷得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重复加工的全生物可降解复合材料，其特征在于，按照质量份数计，包含以下组分：2.根据权利要求1所述的全生物可降解复合材料，其特征在于，由以下组分组成：3.根据权利要求1所述的全生物可降解复合材料，其特征在于，所述的滑石粉颗粒粒径2000～3000目。4.根据权利要求1所述的全生物可降解复合材料，其特征在于，所述扩链剂为丙稀酸类聚合物型和环氧官能团聚合物型。5.根据权利要求1所述的全生物可降解复合材料，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、酞酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的全生物可降解复合材料，其特征在于，所述抗水解剂主要成分为单体型碳化二亚胺、聚合型碳化二亚胺、异氰酸酯、丙烯酸酯中的一种或两种及以上组合。7.权利要求1
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6任一所述的全生物可降解复合材料的制备方法，其特征在于，所述全生物可降解复合材料的制备，包括以下步骤：步骤一：将10～20份的微细滑石粉与0.5～1份偶联剂加入高速混合机中，设定温度80～100℃，转速400～600转/分钟，搅拌反应10
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15min得到活化微细滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶蕾，支朝晖，缪铭，支朝宗，王冰玫，张春清，
申请(专利权)人：秦皇岛龙骏环保实业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：