增强型PBAT及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了增强型PBAT及其制备方法和应用，该增强型PBAT制备的方法步骤如下：S1：将PBAT与复合扩链剂混合进行扩链反应；S2：将S1扩链后的产物与复合交联剂混合进行交联反应，即得增强型PBAT；复合扩链剂由六亚甲基二异氰酸酯和4

【技术实现步骤摘要】
增强型PBAT及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及增强型PBAT及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着科技的进步，高分子材料尤其是合成高分子如塑料、树脂等在给人们生活带来便利的同时，其废弃物却成为“白色污染”的源泉，严重影响环境和人类可持续发展的。为了从根本上解决日益严竣的白色污染和其他环境污染问题，发展生物可降解高分子材料成为当今研究热点。聚对苯二甲酸
‑
己二酸丁二醇酯(PBAT)是其中一种技术成熟且可以工业化生产的生物降解材料，可以采用注塑、挤塑、吹塑等多种形式进行加工，广泛用于片材、地膜、包装及发泡材料的生产。但是，PBAT存在结晶性差、熔体强度低以及拉伸强度低等问题，限制了其更为广泛的应用，因此，需要通过对PBAT进行改性以改善其综合性能。
[0003]目前，通过扩链(ChainExtension)改性和交联(Cross
‑
linking)改性是增强PBAT常用的改性方法。扩链改性PBAT过程中常用的扩链剂为环氧类扩链剂与异氰酸酯类扩链剂，专利CN115948033A中以含有多环氧官能团的物质作为环氧类扩链剂，提高PBAT力学性能。然而，环氧类扩链剂只与PBAT端羧基发生反应，扩链效果有限。交联改性主要以化学交联为主，通过添加交联剂，在PBAT分子间形成交联结构，改善PBAT性能。专利CN111849132A中以BPO作为交联剂，通过交联改性过的PBAT拉伸强度和热稳定性得到了大幅度的提高。但是，BPO分解温度较低，不适合双螺杆挤出的高温反应；而且，在双螺杆挤出过程中不同温区对交联剂活性影响较大，单一交联剂难以在挤出全过程保持高活性。此外，固体扩链剂与树脂混合均匀性较差，导致产品性能降低。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了增强型PBAT及其制备方法和应用，显著提高了PBAT的力学性能以及加工性能。
[0005]本专利技术提出的增强型PBAT的制备方法，方法步骤如下：
[0006]S1：PBAT的扩链
[0007]将PBAT与复合扩链剂混合进行扩链反应；
[0008]S2：PBAT的交联
[0009]将S1扩链后的产物与复合交联剂混合进行交联反应，即得增强型PBAT。
[0010]优选地，S1中复合扩链剂由六亚甲基二异氰酸酯和4
‑
环己烯
‑
1,2
‑
二羧酸二缩水甘油酯按0.5
‑
1:1的质量比混合。
[0011]优选地，S1中PBAT与复合扩链剂的质量比为500:1
‑
3。
[0012]优选地，S1中扩链反应通过双螺杆挤出机进行扩链挤出，双螺杆挤出机温区设置为175、180、185、190、195、195、190、185℃，转速设置为40
‑
80r/min，喂料速度设置为1
‑
3r/min。
[0013]优选地，S2中复合交联剂由过氧化二异丙苯、过氧化环己酮和二叔丁基过氧化物
按0.5
‑
0.75:0.25
‑
0.5:1的质量比混合。
[0014]优选地，S2中扩链后的PBAT与复合交联剂的质量比为100:0.9
‑
1.5。
[0015]优选地，S2中交联反应通过双螺杆挤出机进行交联挤出，双螺杆挤出机温区设置为160、170、180、185、190、190、185、175℃，转速设置为60
‑
100r/min，喂料速度设置为1
‑
3r/min。
[0016]本专利技术提出的上述方法制备的增强型PBAT。
[0017]本专利技术提出的上述增强型PBAT在可降解聚酯中的应用。
[0018]本专利技术的有益技术效果：
[0019](1)本专利技术以HDI和TPDE为原料制备复合扩链剂，其中HDI与PBAT的端羟基(
‑
OH)反应，TPDE与PBAT的端羧基(
‑
COOH)反应，克服了单一扩链剂只能与单一官能团反应的缺点，协同增加PBAT分子链长度；此外，TPDE还具有C＝C双键，在进行扩链反应后在PBAT长链上仍然保留双键官能团，在后续的交联反应中经过引发剂作用，将扩链后的长链大分子接枝在PBAT分子链上，提升了PBAT支化程度，交联网状结构更广。
[0020](2)本专利技术以DCP、CP和DTBP为复合交联剂，在体系中形成氢键，使复合交联剂之间存在氢键相互作用，抑制了交联剂刚进入螺杆时在高温下的分解，降低交联剂的损耗，提高交联效率；CP与DCP在低温段活性高，在挤出前期分解形成自由基，并对PBAT起到交联作用，而DTBP分解温度较高，在高温段的交联反应发挥主要作用，形成“低温
‑
高温”连续高活性交联反应；此外，CP还可以作为辅助交联剂，促进交联反应的进行。
[0021](3)本专利技术以DCP、CP和DTBP为为原料制备复合交联剂，其中DTBP与CP为液体，在氢键体系下DCP可在DTBP和CP中均匀分散，三组分交联剂相互作用紧密，均匀性更高，与树脂混合时分散效果更好，避免了传统固体交联剂与树脂混合均匀性差的问题。
[0022](4)本专利技术通过先对PBAT进行扩链，然后再进行交联，即“扩链
‑
交联”两步法工艺，能够增加分子链长度并在分子链之间交联形成网状结构，其网状结构更广，交联化程度更深，能够进一步提升PBAT熔体强度以及力学强度。制备的PBAT树脂的熔融指数由31.76g/10min降低到3.75g/10min，拉伸强度由14.19Mpa增加到26.86Mpa，弯曲强度由2.79Mpa增加到4.08Mpa，断裂伸长率由477％增加到644％。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提出的DCP、CP与DTBP氢键作用机理图；
[0024]图2为本专利技术提出的TPDE存在下，含有双键官能团PBAT接枝机理图；
[0025]图3为本专利技术提出的“扩链
‑
交联”机理，其中(a)为复合扩链剂先扩链机理，(b)为复合交联剂再交联机理。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0027]本专利技术实施例中的PBAT、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、4
‑
环己烯
‑
1,2
‑
二羧酸二缩水甘油酯(TPDE)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化环己酮(CP)和二叔丁基过氧化物(DTBP)均为市售。
[0028]实施例1
[0029]本专利技术提出的增强型PBAT的制备方法步骤如下：
[0030]S1：复合扩链剂的制备
[0031]称取3gHDI与3gTPDE均匀混合。
[0032]S2：E
‑
PBAT的制备
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.增强型PBAT的制备方法和应用，其特征在于，方法步骤如下：S1：PBAT的扩链将PBAT与复合扩链剂混合进行扩链反应；S2：PBAT的交联将S1扩链后的产物与复合交联剂混合进行交联反应，即得增强型PBAT。2.根据权利要求1所述的增强型PBAT的制备方法，其特征在于，S1中复合扩链剂由六亚甲基二异氰酸酯和4
‑
环己烯
‑
1,2
‑
二羧酸二缩水甘油酯按0.5
‑
1:1的质量比混合。3.根据权利要求1所述的增强型PBAT的制备方法，其特征在于，S1中PBAT与复合扩链剂的质量比为500:1
‑
3。4.根据权利要求1所述的增强型PBAT的制备方法，其特征在于，S1中扩链反应通过双螺杆挤出机进行扩链挤出，双螺杆挤出机温区设置为175、180、185、190、195、195、190、185℃，转速设置为40
‑
80r/min，喂料速度设置为1

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祥迎，姚远，胡彬，刘慧，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：