环境友好型复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种环境友好型复合材料及其制备方法，具体涉及一种具有协同高降解性能的PBAT/PVA复合材料及其制备方法，该制备方法是将聚乙烯醇利用聚乙烯醇增塑剂进行溶胀增塑改性，得到改性聚乙烯醇，然后将改性聚乙烯醇与PBAT按照(10～30)：(70～90)的质量比共混经由单螺杆挤出机混合造粒，得复合粒料，即为PBAT/PVA复合材料。该制备方法探索发现了在限定工艺条件下，可制备得到以PBAT为主要组分的PBAT/PVA复合材料，土埋降解实验的结果表明，二者的复合对材料的降解速率具有非常明显的提升。提升。提升。

【技术实现步骤摘要】
环境友好型复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于可自然降解PBAT基复合材料
，涉及环境友好型复合材料及其制备方法，具体涉及一种具有协同高降解性能的PBAT/PVA复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)是由己二酸、1,4
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丁二醇和对苯二甲酸无规共聚制得的一种可生物降解的共聚酯。由于其具有良好的柔韧性、弹性和堆肥条件下可生物降解等优点，近年来受到了广泛的关注。但是，聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的模量和强度低，生产成本高，只有在工业堆肥的条件下才能降解，家庭堆肥下不易实现降解，在一定程度上限制了它的应用。
[0003]聚乙烯醇是一种典型的多羟基、水溶性高分子，能够通过非石油路线(电石乙炔法和天然气乙炔法)进行大规模生产，来源丰富，价格低廉。聚乙烯醇分子链内和分子链间氢键作用赋予其良好的耐有机溶剂性、阻隔性能及力学性能等，优异的综合性能使聚乙烯醇在制备高强耐高温泡沫材料方向上有极大优势。然而，多羟基强氢键作用也使得聚乙烯醇熔融温度与分解温度十分接近，难以进行热塑加工。其泡沫材料一般采用的溶液法、成孔剂发泡法和循环冷冻干燥法等制备方法粗在成本高、工艺复杂等缺点。
[0004]高分子泡沫塑料因其具有独特的三维结构和优异的综合性能，被大量应用于建筑、汽车、国防、航空航天等领域。然而，其大量的应用也造成了严重的环境污染。因此，开发环境友好泡沫材料是解决泡沫塑料污染的有力手段之一，然而，聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯加工窗口窄、粘度低、熔体强度低，发泡时泡孔易坍塌，限制了其泡沫材料的应用。
[0005]将聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯与其他材料共混复合是最常用的改性方法之一。但常用的改性材料如聚乳酸，聚碳酸亚丙酯等成本较高，且加工过程中需添加扩链剂，限制了其应用，且以上改性方法通常难以进一步提高其降解性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述现有技术中的问题，提供一种环境友好型复合材料及其制备方法，探索发现了在限定工艺条件下，可制备得到以PBAT为主要组分的PBAT/PVA复合材料，土埋降解实验的结果表明，二者的复合对材料的降解速率具有非常明显的提升。
[0007]为实现上述目的，本专利技术是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
[0008]在一方面，本专利技术提供了一种环境友好型复合材料的制备方法，主要包括以下步骤：
[0009](1)将聚乙烯醇利用聚乙烯醇增塑剂进行溶胀增塑改性，得到改性聚乙烯醇；其中，所述聚乙烯醇增塑剂是由水与丙三醇按照质量比(70～50)：(30～50)混合所得混合液；
[0010](2)按质量份数计，将主要包括以下组分的原料进行混合备料，作为混合料：
[0011]改性聚乙烯醇10～30份，
[0012]PBAT70～90份，
[0013]其中改性聚乙烯醇和PBAT共计100份；
[0014](3)将步骤(2)备料好的混合料经由单螺杆挤出机混合造粒，得复合粒料，即为PBAT/PVA复合材料；其中单螺杆挤出机的工艺参数为：进料口温度设置为0℃，熔融段一区温度设置为170～173℃，二区温度设置为164～168℃，机头温度设置为132～138℃，螺杆转速20～22r/min，转矩25～30N
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m，机头压力10～15MPa。
[0015]在本文中，步骤(1)中所述聚乙烯醇为常规市售聚乙烯醇原料，为了方便利用聚乙烯醇增塑剂进行溶胀增塑改性，通常选择聚乙烯醇粉料。本领域技术人员可以选择聚乙烯醇粒料，在常规预处理后，粉碎为聚乙烯醇粉料；或是直接选择聚乙烯醇粉料。为了更好地说明本专利技术，并提供一种可供参考的技术方案，当聚乙烯醇选择为市售聚乙烯醇粒料时，于60～100℃温度条件下干燥24～48h，对干燥后的聚乙烯醇粒料进行粉碎处理至平均粒径为100～200μm的聚乙烯醇粉体；当聚乙烯醇选择为市售聚乙烯醇粉料时，也可参考选择上述一致的粒径规格。
[0016]在其中一种技术方案中，步骤(1)中所述聚乙烯醇，可选择为市面上常规的聚乙烯醇原料，例如聚合度为800～2200，醇解度为88～99％的聚乙烯醇。为了进一步提高其协同降解性能，通过分析对比，更优选聚合度为1700，醇解度为97％的聚乙烯醇。
[0017]在本文中，步骤(1)中所述将聚乙烯醇利用聚乙烯醇增塑剂进行溶胀增塑改性，其技术原理主要是基于专利技术人所在课题组前期分子复合和增塑技术研究课题成果(王茹,王琪,李莉,等.改性聚乙烯醇的热性能[J].塑料工业,2002,30(1):3.)。需要补充说明的是，本专利技术的专利技术人在基于上述研究成果的基础上，对比分析了论文中所提到的多种改性体系，通过对比实验发现当选择由水与丙三醇按照质量比(70～50)：(30～50)混合所得混合液体系时，可最有效的加强PBAT基复合材料的可加工性，且得到更佳的协同降解性能。但需要注意的是，专利技术人通过实际实验发现，由不同的改性体系进行改性后，会显著影响到后续工艺参数的设置，这主要是因为PBAT可加工性差的缘故，不同的改性体系制备所得改性聚乙烯醇与PBAT共混的后续热塑成型工艺参数出现了互不适用的状况，因此出于实事求是的科学精神，本专利技术所提供的技术方案为仅适用于由水与丙三醇混合液改性体系制备所得改性聚乙烯醇。
[0018]值得再次强调的是，本专利技术技术方案中选择了以PBAT作为主要原料组分的技术方案，因PBAT可加工性差且采用了PBAT为主要组分的PBAT/聚乙烯醇双相体系的缘故，这会极大的限制后续工艺参数的设置。例如，经专利技术人实验发现，步骤(3)中所述单螺杆挤出机的工艺参数中机头温度对是否能够完成复合材料良好的连续挤出起到关键影响，由于增塑剂中含水的缘故，若机头温度过高，挤出丝条会出现严重的发泡现象，难以获得直径统一的丝条；若机头温度过低，在机头处物料不能实现良好的熔融，难以连续挤出。因此本专利技术基于实验事实对机头温度进行了严格限定。而现有技术中多为聚乙烯醇为主要组分的PBAT/聚乙烯醇双相体系，推测也是因为PBAT为主要组分的PBAT/聚乙烯醇双相体系热塑加工条件过于苛刻所造成，注意的是，聚乙烯醇为主要组分的PBAT/聚乙烯醇双相体系的热塑加工条件通常不适用于本专利技术。
[0019]在其中一种技术方案中，步骤(1)中所述聚乙烯醇和聚乙烯醇增塑剂的质量比为100：(20～40)。
[0020]在其中一种技术方案中，步骤(1)中所述将聚乙烯醇利用聚乙烯醇增塑剂进行溶
胀增塑改性，是将聚乙烯醇浸没于聚乙烯醇增塑剂中，于40～60℃温度条件下溶胀增塑改性24～48h。
[0021]在其中一种技术方案中，步骤(2)所述原料的组分，还可以包括扩链剂或其它常规助剂/填料等，以实现对复合材料的进一步功能扩展/工艺辅助/增强，其中扩链剂选择为常规的扩链剂，例如ADR4368C等；关于其它常规助剂/填料，本领域技术人员可依据现有技术或现有文献进行参考，例如钛白粉、滑石粉、石墨粉等。注意的是，步骤(3)所述原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环境友好型复合材料的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇利用聚乙烯醇增塑剂进行溶胀增塑改性，得到改性聚乙烯醇；其中，所述聚乙烯醇增塑剂是由水与丙三醇按照质量比(70～50)：(30～50)混合所得混合液；(2)按质量份数计，将主要包括以下组分的原料进行混合备料，作为混合料：改性聚乙烯醇10～30份，PBAT70～90份，其中改性聚乙烯醇和PBAT共计100份；(3)将步骤(2)备料好的混合料经由单螺杆挤出机混合造粒，得复合粒料，即为PBAT/PVA复合材料；其中单螺杆挤出机的工艺参数为：进料口温度设置为0℃，熔融段一区温度设置为170～173℃，二区温度设置为164～168℃，机头温度设置为132～138℃，螺杆转速20～22r/min，转矩25～30N
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m，机头压力10～15MPa。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述聚乙烯醇，聚合度为800～2200，醇解度为88～99％。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述聚乙烯醇，聚合度为1700，醇解度为97％。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述聚乙烯醇和聚乙烯醇增塑剂的质量比为100：(20～40)。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述将聚乙烯醇利用聚乙烯醇增塑剂进行溶胀增塑改性，是将聚乙烯醇浸没于聚乙烯醇增塑剂中，于40～60℃温度条件下溶胀增塑改性24～48h。6.一种具有协同高降解性能的PBAT/PVA复合发泡材料的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇利用聚乙烯醇增塑剂进行溶胀增...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大伟，叶鑫，李莉，王琪，
申请(专利权)人：成都普美怡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：