一种聚乙醇酸增强聚酯材料、抗撕裂可降解地膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚乙醇酸增强聚酯材料及其抗撕裂可降解地膜。所述的聚乙醇酸增强聚酯材料包括：基料和增强材料，其中，基料包含聚羟基脂肪酸酯、可降解聚酯，增强材料为聚乙醇酸。本发明专利技术在地膜材料中引入聚乙醇酸作为刚性可降解材料，能有效增强地膜的综合力学性能与加工性能，在提高地膜的延伸率的同时，大幅提高其弹性模量、与直角撕裂强度，从而可以有效提高地膜在使用过程中的使用效果，延长地膜的使用寿命。用寿命。用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙醇酸增强聚酯材料、抗撕裂可降解地膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于可降解材料领域，具体涉及一种聚乙醇酸增强聚酯材料、抗撕裂可降解地膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料地膜覆盖技术形成于20世纪中叶，随着高分子化合物的发展，便用极薄的聚乙烯薄膜替代了传统的稻草、马粪、嵩草、沙石等覆盖材料盖于地面，达到保水、保肥、增温的目的。自此，采用农用塑料薄膜覆盖栽培农作物是促进农作物增产和农业现代化的重要措施之一。
[0003]传统使用的地膜主要是聚乙烯、聚氯乙烯地膜，其极难降解，降解周期达到上百年，且地膜老化破碎后，残膜在土地中不易降解，回收利用困难，积存土壤中会造成土地污染，土壤结构严重破坏，肥力流失，农作物的产量减少，此类地膜的长期使用对土地造成长久性和难以解决的危害。因此，作为具有相同增温保湿效果，又可完全降解不会对土壤造成污染的生物可降解地膜受到了人们的广泛关注。
[0004]目前在可降解地膜市场中，常用的生物降解高分子材料主要有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)等。其中，PHA作为一种全生物基可降解材料，现在已具备较为成熟的工业化PHA产业链，有望实现PHA低成本生产，与石油基塑料相比具有一定竞争潜力，是可降解地膜的潜在材料。然而PHA缺点是降解太快，并且力学强度不高，加工性能差。在可降解地膜应用中，PHA地膜的一大缺点是力学性能差，特别是抗撕裂性能差，在使用过程中容易破裂，造成地膜失效，达不到作物保水保墒的作用。
[0005]中国专利CN109177401A中提到了一种具有较高撕裂强度与力学性能的PLA/PBAT地膜。采用三层复合的方式，通过改变PLA的添加量来提高地膜直角撕裂强度，但是在该专利中添加的PLA比例较多，且当PLA30％左右，地膜抗撕裂强度为120kN/m。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，克服聚羟基脂肪酸酯(PHA)地膜在使用过程中易撕裂失效的问题，本专利技术在PHA地膜中引入聚乙醇酸(PGA)作为刚性可降解材料，有效增强PHA地膜的综合力学性能与加工性能，在提高地膜延伸率的同时，地膜的弹性模量与直角撕裂强度也得到大幅提高，有效提高地膜在使用过程中的使用效果，延长地膜的使用寿命。
[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种聚乙醇酸增强聚酯材料，包括：基料和增强材料，所述的基料包含聚羟基脂肪酸酯、可降解聚酯，所述的增强材料为聚乙醇酸。
[0008]根据本专利技术的实施方式，所述的聚乙醇酸增强聚酯材料中：
[0009]以基料的总重为100质量份来计，所述的增强材料为0.1～15份，优选为1～10份；所述的增强材料可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份中任意数值或者任
意两数值区间范围内的数值；更优选地，以基料的总重为100质量份来计，所述的增强材料为1～5份，可以是1份、2份、3份、4份、5份中任意数值或者任意两数值区间范围内的数值；
[0010]以基料的总重为100质量份来计，所述的聚羟基脂肪酸酯为1～50份，所述的可降解聚酯为50～99份；优选地，以基料的总重为100质量份来计，所述的聚羟基脂肪酸酯为1～30份，例如可以是1份、5份、10份、15份、20份、25份、30份中任意数值或者任意两数值区间范围内的数值；所述的可降解聚酯为70～99份，例如可以是70份、75份、80份、85份、90份、95份、99份中任意数值或者任意两数值区间范围内的数值。
[0011]根据本专利技术的实施方式，所述的可降解聚酯选自可降解聚酯均聚物或共聚物，优选选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚(丁二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二酯)(PBST)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚丁二酸丁二酯(PBS)中的至少一种，所述的可降解聚酯可以为上述组分中的一种或多种按照任意配比混合组成。
[0012]根据本专利技术的实施方式，所述的聚羟基脂肪酸酯具有式(I)～(Ⅲ)之一所示结构单元：
[0013][0014]式(I)中，R1为H或者C1～C16的烃基，n为1～10000之间的正整数；
[0015][0016]式(Ⅱ)中，R2、R3不同，为H或者C1～C16的烃基；m、n为1～10000之间的正整数；
[0017][0018]式(Ⅲ)中，R4、R5不同，为H或者C1～C16的烃基；m、n为1～10000之间的正整数；
[0019]优选地，所述的聚羟基脂肪酸酯选自聚(3
‑
羟基丁酸酯)、聚(3
‑
羟基丁酸酯
‑
co
‑4‑
羟基丁酸酯)、聚(3
‑
羟基丁酸酯
‑
co
‑3‑
羟基戊酸酯)、聚(3
‑
羟基丁酸酯
‑
co
‑3‑
羟基己酸酯)中的至少一种；
[0020]所述聚乙醇酸的重均分子量为30000～500000g/mol，优选为50000～400000g/mol；
[0021]所述可降解聚酯的重均分子量为10000～180000g/mol，优选为50000～150000g/mol；
[0022]所述聚羟基脂肪酸酯的重均分子量为50000～800000g/mol，优选为80000～500000g/mol。
[0023]根据本专利技术的实施方式，所述的聚乙醇酸增强聚酯材料中还可以加入助剂，所述的助剂可以采用本领域常用的助剂组分，优选地，所述的助剂包含成核剂、扩链剂、开口剂、稳定剂中的至少一种。
[0024]具体地，上述助剂中：
[0025]所述的成核剂选自纳米晶体纤维素、滑石粉、二氧化硅、片状碳酸钙中的至少一种，所述的成核剂除改善材料结晶性能外，还具有增加熔体相容性、提高阻水性能等作用；
[0026]所述的扩链剂为具有与羧基或羟基反应活性基团的化合物或聚合物、含有多个环氧官能团的化合物中的一种或两种以上，具体地，所述的扩链剂选自多官能团的异氰酸酯、多官能团的环氧化合物、多官能团的聚合物中的至少一种，优选选自六亚甲基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯乙烯
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甲基丙烯酸甲酯
‑
甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物(ADR)中的至少一种；
[0027]所述的开口剂可以采用本领域常用的开口剂，优选选自油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸钠中的至少一种；
[0028]所述的稳定剂选自紫外吸收剂、光稳定剂、抗氧剂、抗水解剂中的至少一种，其中，所述的紫外吸收剂可以采用常用的紫外吸收剂，优选选自苯并三唑类化合物、苯并噁嗪类化合物、苯并三氮唑类化合物、苯胺类化合物、三嗪类化合物、二苯甲酮类化合物中的至少一种，进一步可以选自UV
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P、UV
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234、UV
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乙醇酸增强聚酯材料，包括：基料和增强材料，所述的基料包含聚羟基脂肪酸酯、可降解聚酯，所述的增强材料为聚乙醇酸。2.根据权利要求1所述的聚乙醇酸增强聚酯材料，其特征在于，以基料的总重为100质量份来计，所述的增强材料为0.1～15份，优选为1～10份；和/或，以基料的总重为100质量份来计，所述的聚羟基脂肪酸酯为1～50份，所述的可降解聚酯为50～99份；优选地，以基料的总量为100质量份来计，所述的聚羟基脂肪酸酯为1～30份，所述的可降解聚酯为70～99份。3.根据权利要求1所述的聚乙醇酸增强聚酯材料，其特征在于，所述聚乙醇酸的重均分子量为30000～500000g/mol，优选为50000～400000g/mol；和/或，所述可降解聚酯的重均分子量为10000～180000g/mol，优选为50000～150000g/mol；和/或，所述的可降解聚酯选自可降解聚酯均聚物或共聚物，优选选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚(丁二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二酯)、聚乳酸、聚己内酯、聚碳酸亚丙酯、聚丁二酸丁二酯中的至少一种；和/或，所述聚羟基脂肪酸酯的重均分子量为50000～800000g/mol，优选为80000～500000g/mol；和/或，所述的聚羟基脂肪酸酯具有式(I)～(Ⅲ)之一所示结构单元：式(I)中，R1为H或者C1～C16的烃基，n为1～10000之间的正整数；式(Ⅱ)中，R2、R3不同，为H或者C1～C16的烃基；m、n为1～10000之间的正整数；式(Ⅲ)中，R4、R5不同，为H或者C1～C16的烃基；m、n为1～10000之间的正整数；优选地，所述的聚羟基脂肪酸酯选自聚(3
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羟基丁酸酯)、聚(3
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羟基丁酸酯
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co
‑4‑
羟基
丁酸酯)、聚(3
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羟基丁酸酯
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co
‑3‑
羟基戊酸酯)、聚(3
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羟基丁酸酯
‑
co
‑3‑
羟基己酸酯)中的至少一种。4.根据权利要求1所述的聚乙醇酸增强聚酯材料，其特征在于，所述的聚乙醇酸增强聚酯材料中还包含助剂，优选地，所述的助剂包含成核剂、扩链剂、开口剂、稳定剂中的至少一种。5.根据权利要求4所述的聚乙醇酸增强聚酯材料，其特征在于，所述的成核剂选自纳米晶体纤维素、滑石粉、二氧化硅、片状碳酸钙中的至少一种；和/或，所述的扩链剂选自多官能团的异氰酸酯、多官能团的环氧化合物、多官能团的聚合物中的至少一种，优选选自六亚甲基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯乙烯
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甲基丙烯酸甲酯
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甲基丙烯酸缩水甘油酯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪学，田雨川，周炳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：