【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料，具体而言，涉及一种高效增容和填料分布受控的pla-pbat生物降解薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、随着塑料工业的迅速发展，塑料薄膜也大量应用，其在对农业、林业、包装行业带来极大的方便的同时，也给自然界带来了严重的白色污染，使人类的生存环境面临严峻的考验。传统的塑料薄膜由于使用后不能生物降解，因此只能通过焚烧进行处理，焚烧产生的有毒气体会对空气和环境造成严重的污染。随着世界上绿色环保意识的不断增强，人们开始规范塑料制品的使用，同时，科研人员也在不断努力研究新型的可降解材料来代替传统的塑料材料。
2、近年来，生物基可再生和环境友好的生物降解高分子材料引起了广泛关注， 尤其聚酯类聚合物（如聚乳酸(pla)、聚己内酯（pcl）、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（pbat）、聚丁二酸丁二醇酯（pbs））由于良好的生物降解性能和加工性能而具有广泛应用前景，不过单一的生物降解聚合物通常存在机械性能不足、热稳定性差、成本较高等问题，目前常见的解决策略是将不同种可生物降解聚合物复配使用。其中高强度高模量的pla和高柔韧性的pbat由于互补的基础性能，匹配的加工窗口以及在生物塑料中接近40%的产能占比而被广泛研究。但pla和pbat在热力学上并不相容，二者的直接共混物往往难以体现出互补的力学性能优势，目前最常用的策略是使用化学相容剂或无机填料增强共混物性能，但是现有技术在制备时都是将所有原料直接共混，相容剂除了在界面反应增容之外，大部分会在基体内部发生反应，从而使基体自身扩链或者交联，虽然能够起到增加相容性的作用，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一高效增容和填料分布受控的pla-pbat生物降解薄膜及其制备方法，其可通过密炼过程中逐步升温来实现相容剂在两相界面处高效增容，通过加料顺序和剪切时间的控制来实现增强填料在界面处集中分布从而有效承担载荷和传递应力，通过双轴拉伸及受限退火工艺调控来实现薄膜取向结构的固定和结晶形貌的完善，所制得的薄膜具有较高的力学性能。
2、本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：
3、一种高效增容和填料分布受控的pla-pbat生物降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.将pla、pbat和无机填料在真空条件下干燥一段时间；
5、s2.基于润湿系数ω的预测先将pla和无机填料复配后使用双螺杆挤出机进行熔融共混，得到共混物一；
6、s3.将上述共混物一在pla熔点以下、pbat熔点以上的初始密炼温度下密炼软化，随后加入pbat和生物质相容剂预混物，保持较低转速并在上述温度下继续密炼一段时间，随后升温至180℃并提高剪切转速，升温后再密炼一段时间，停止密炼剪切，得到共混物二；
7、s4.将上述共混物二模压成型为膜材，将膜材进行双向拉伸，得到预薄膜，将预薄膜在不同温度下进行退火处理，冷却后即得所述生物降解薄膜。
8、本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
9、1、本专利技术首先采用逐步升温的方法来控制相容剂的反应场所，使其尽可能多的在两相界面处反应，在低相容剂含量的使用下获得更高效的增容效果。此外通过控制加料顺序和剪切共混时间，能够有效调控填料分布位置，当无机填料集中分散在两相界面处时其能够有效承担和传递载荷，在较少的填料用量下实现力学性能显著增强，最后基于双轴拉伸工艺使聚合物分子取向，并通过后退火工艺的设置来实现取向形貌的固定和结晶程度的增加，从而使pla/pbat薄膜具有优异的机械性能。
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1.一种高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，S1中，在50-70℃下真空干燥5-7h。
3.根据权利要求2所述的高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，S2中，熔融共混时，料斗到口模挤出温度依次为100℃、140℃、160℃、180℃，螺杆转速为180-220rpm。
4.根据权利要求3所述的高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，S3中，初始密炼温度为140-150℃，软化时间1-3 min，同时控制第一转速为20-30rpm。
5.根据权利要求4所述的高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，S3中，升温至180℃后，密炼时间为2-6min，同时控制第二转速为50-60rpm。
6.根据权利要求1所述的高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备
7.根据权利要求6所述的高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，S2中，所述润湿系数ω为：
8.根据权利要求1所述的高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，S4中，双向拉伸时：拉伸腔体温度为90-110℃，拉伸倍率为3-8倍，拉伸速率为5-50mm/s。
9.根据权利要求1所述的高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，S4中，退火处理时：退火温度为100-110℃，退火时间为5-10min。
10.一种高效增容和填料分布受控的PLA-PBAT生物降解薄膜，其特征在于，由权利要求1-9任一项制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种高效增容和填料分布受控的pla-pbat生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高效增容和填料分布受控的pla-pbat生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，s1中，在50-70℃下真空干燥5-7h。
3.根据权利要求2所述的高效增容和填料分布受控的pla-pbat生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，s2中，熔融共混时，料斗到口模挤出温度依次为100℃、140℃、160℃、180℃，螺杆转速为180-220rpm。
4.根据权利要求3所述的高效增容和填料分布受控的pla-pbat生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，s3中，初始密炼温度为140-150℃，软化时间1-3 min，同时控制第一转速为20-30rpm。
5.根据权利要求4所述的高效增容和填料分布受控的pla-pbat生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，s3中，升温至180℃后，密炼时间为2-6min，同时控制第二转速为50-...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇，艾进翔，郭少云，庞雨岑，曾兵兵，夏明欣，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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