一种碳酸钙填充改性的PBAT及其制备方法技术

一种碳酸钙填充改性的PBAT及其制备方法，它涉及生物降解材料技术领域。按质量份数计，碳酸钙填充改性的PBAT包含：PBAT50～90份，改性碳酸钙10～50份，润滑剂1～3份，开口剂0.1～1份，抗氧剂0.1～1份，增塑剂1～3份，交联剂0.1～1份，氧化锌0.05～0.5份。本发明专利技术以改性碳酸钙为填充剂，提高碳酸钙与PBAT的相容性，降低原料成本；并对PBAT进行交联改性，弥补由于高填充碳酸钙带来的力学性能损失，制得的碳酸钙填充改性的PBAT具有成本低、力学性能好的优点，可用于多种使用场合。可用于多种使用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸钙填充改性的PBAT及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物降解材料
，具体涉及一种碳酸钙填充改性的PBAT及其制备方法。
技术背景
[0002]塑料产品已成为人们日常生活中必不可少的用品，在生产、生活中随处可见。相对于金属、石材、木材，塑料制品具有成本低、可塑性强等优点。塑料自身所展现的诸如质量轻、优良的化学稳定性和电绝缘性等性能，使塑料的应用越来越广泛。但是，大部分塑料原料都是不可降解的，在自然界里分解得很慢。现在对塑料的普遍处理方法为焚烧和填埋。焚烧过程产生有害气体和二氧化碳。土地填埋的塑料会长期存在于大自然中，产生的微塑料会造成人体内不可消化物的累积，引起部分病症。环境中的塑料也会对环境造成严重恶劣的影响。2020年1月19日，九部委联合发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，提出分阶段(2020、2022、2025年)限制、禁止使用不可降解塑料产品的行动目标与措施。无论是出于环境保护本身的要求还是政策环境的相继颁布出台，发展环境友好的生物降解材料代替传统塑料都是大势所趋。
[0003]聚对苯二甲酸
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己二酸丁二酯(PBAT)可以完全降解，具有成膜性能好、吹膜方便等优点，广泛应用于一次性包装薄膜和农用薄膜领域，是降解塑料研究和市场应用中最活跃的降解材料之一。但PBAT存在拉伸强度低、薄膜开口性差等缺陷，所制备的膜制品的价格较高，在一定程度上限制了其作为全生物降解材料的拓展应用。PBAT的改性方法主要有填充改性、共混改性、纤维增强改性和化学改性等。PBAT的填充改性可以降低材料成本，提高材料的刚性、硬度、耐热性等。碳酸钙具有来源丰富、价格便宜、白度高、无毒等优点，以碳酸钙作为填充剂是PBAT无机填充改性的研究热点之一。
[0004]PBAT的化学改性方法主要有嵌段和接枝共聚、交联、互穿聚合物网络等。PBAT为线性聚合物，经过适度交联，其在力学性能、弹性、尺寸稳定性、耐溶剂性和热稳定性等方面均有所改善。交联改性主要有硅烷交联法、过氧化物交联法、光交联法、高能辐射交联法、离子交联法和硫化交联法六种。中国专利CN111849132A公开了一种高强度交联PBAT材料及其制备方法，其原料组成质量份如下：PBAT100份，引发剂0.01
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1份，硅烷0.5
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2份，助交联剂0.01
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1份，催化剂0.01
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1份和润滑剂0
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2份。上述一种高强度交联PBAT材料及其制备方法采用硅烷交联改性PBAT，压片测试强度最高为62MPa，热初始分解温度为383.1℃(具体见说明书的实施例5)。该高强度交联PBAT材料的组成90％以上为PBAT，成本较高。
[0005]中国专利CN114213817A公开了一种PBAT/PLA/CaCO3全生物降解复合材料的制备方法，它包括如下步骤：步骤1：将碳酸钙与偶联剂加入高速混合机中，搅拌混合均匀，将碳酸钙活化；步骤2：将聚对苯二甲酸
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己二酸丁二酯树脂和扩链剂混合加入密炼机中，通过密炼得到塑化后的PBAT；步骤3：将塑化后的PBAT和活化后的碳酸钙及聚乳酸混合加入密炼机中，通过密炼得到PBAT/PLA/CaCO3全生物降解复合材料，再经过注塑机注塑得到试样。各原料按质量份数包括如下：聚己二酸
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对苯二甲酸丁二酯60
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80份，碳酸钙20
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40份，聚乳酸5
份，偶联剂0.1
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2份，扩链剂0.1
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2份。上述一种PBAT/PLA/CaCO3全生物降解复合材料的制备方法，其中25份CaCO3经过两次密炼制PBAT/PLA/CaCO3全生物降解复合材料，力学性能测试强度20.25MPa，断裂伸长率为178％(具体见说明书中的实施例8)。该全生物降解复合材料经两次密炼生产，生产工艺复杂、成本较高。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的原料选择造成的成本高问题，提供了一种碳酸钙填充改性的PBAT，以碳酸钙作为PBAT的填充剂降低原料成本，同时对PBAT进行过氧化物交联改性，弥补由于高填充碳酸钙带来的力学性能损失，进而提供一种成本低、拉伸性能好的碳酸钙填充改性的PBAT。
[0007]本专利技术的一个目的在于提供一种碳酸钙填充改性的PBAT的制备方法，通过一次熔融挤出实现PBAT的碳酸钙填充改性和PBAT的交联改性，解决了现有技术存在的生产工艺复杂、生产成本高的问题。
[0008]为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0009]一种碳酸钙填充改性的PBAT，按质量份数计，包括以下组份制成：PBAT50～90份，改性碳酸钙10～50份，润滑剂1～3份，开口剂0.1～1份，抗氧剂0.1～1份，增塑剂1～3份，交联剂0.1～1份，氧化锌0.05～0.5份。本专利技术以改性碳酸钙为填充剂，提高了碳酸钙与PBAT的相容性，降低原料成本；同时，对PBAT进行交联改性，弥补由于高填充碳酸钙带来的力学性能损失。
[0010]所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙中的一种或它们的组合。碳酸钙填充和PBAT的交联改性会降低复合材料熔体的流动性，造成加工困难，甚至影响产品品质。加入润滑剂可以提高流动性、减少摩擦、降低界面粘附性。硬脂酸和硬脂酸钙润滑剂廉价易得，毒性小，更大程度地提升复合材料的加工性能。
[0011]所述开口剂为芥酸酰胺、油酸酰胺中的一种或它们的组合。芥酸酰胺和油酸酰胺具有优良的爽滑性和良好的防粘连性能，使降解塑料的薄膜制品具有良好的开口性。
[0012]所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、甘油、环氧大豆油中的一种或它们的组合。碳酸钙的填充和PBAT的交联改性会降低降解塑料的熔融指数，加入增塑剂可削弱聚合物分子之间的次价键，降低了聚合物分子链的结晶性，增加降解塑料的塑性。
[0013]所述交联剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯中的一种或它们的组合。过氧化二异丙苯和双叔丁基过氧异丙基苯的熔点低、沸点高，混合过程中易熔融混匀，且不易挥发损失；同时在碳酸钙填充改性PBAT的温度条件下，具有较高的活性和适宜的半衰期，通过一次熔融挤出即可完成PBAT的填充改性和交联改性。
[0014]所述改性碳酸钙为碳酸钙与偶联剂混合制得。偶联剂一部分是亲无机基团，可与碳酸钙作用；另一部分是亲有机基团，可与PBAT作用。可以改善PBAT与碳酸钙的界面性能，降低PBAT的粘度，提高碳酸钙的分散度以改善加工性能。
[0015]所述碳酸钙为重质碳酸钙、轻质碳酸钙和纳米碳酸钙中的任意一种。碳酸钙的来源丰富、价格低廉、白度高、无毒，可增加材料的尺寸稳定性、刚度、耐热性能，并降低成本。
[0016]所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或它们的组合。碳酸钙粉体是亲水性无机化合物，其表面有亲水性的羟基。这种亲水疏油的性质使得碳酸
钙与有机高聚物的亲和性差，容易团聚，在PBAT内部分散不均匀，造成两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钙填充改性的PBAT，其特征在于，按质量份数计，包括以下组份制成：PBAT50～90份，改性碳酸钙10～50份，润滑剂1～3份，开口剂0.1～1份，抗氧剂0.1～1份，增塑剂1～3份，交联剂0.1～1份，氧化锌0.05～0.5份。2.根据权利要求1所述一种碳酸钙填充改性的PBAT，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙中的一种或它们的组合。3.根据权利要求1所述一种碳酸钙填充改性的PBAT，其特征在于，所述开口剂为芥酸酰胺、油酸酰胺中的一种或它们的组合。4.根据权利要求1所述一种碳酸钙填充改性的PBAT，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、甘油、环氧大豆油中的一种或它们的组合。5.根据权利要求1所述一种碳酸钙填充改性的PBAT，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯中的一种或它们的组合。6.根据权利要求1所述一种碳酸钙填充改性的PBAT，其特征在于，所述改性碳酸钙为碳酸钙与偶联剂混合制得。7.根据权利要求6所述一种碳酸钙填充改性的PBAT，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓玲，黄东，王小昌，王明亮，杨晓倩，王荣霞，沈姗姗，
申请(专利权)人：新疆天创科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：