【技术实现步骤摘要】
本申请属于生物可降解材料，更具体地说，是涉及一种pbat-石墨烯强韧化复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、高分子材料的飞速发展在给人们生产生活带来诸多便利的同时也产生了很多问题。大量合成塑料薄膜制品一次性使用后被丢弃，因难降解而在自然环境中长期积累，造成了严重的“白色污染”，制约了社会的可持续发展。随着环境保护本身的要求以及限塑令相继颁布出台，发展环境友好的生物可降解材料代替传统塑料成为大势所趋。
2、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)是一种合成的脂肪族-芳香族共聚酯，在肥沃的土壤中天然存在的酶的作用下，会在几周内完全降解，pbat既具有脂肪族聚酯的生物降解性，也具有芳香族聚酯良好的机械性能：有较好的延展性、断裂伸长率、耐热性和冲击性能的同时还具有优良的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。但是pbat存在着结晶性较差、熔体强度较低、价格较高等问题，限制了其在更多领域内的应用。因此需要对pbat进行一定改性增强，达到改善其综合性能的目的。
3、石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道构成的一种具有二维蜂窝状结构的碳系纳米材料。石墨烯作为已知最薄的材料，具有导电、导热性能好、比表面积大、热稳定性高、机械强度高等优点，被不断应用到电子、储能、复合材料等方面。但常用的氧化石墨烯制备工艺复杂，产量低，同时与pbat复合时容易发生团聚，难以进行批量化制备。可以大批量生产的机械剥离石墨烯直接与pbat进行复合的效果较差，对pbat各项性能的提升不明显，收益较低。
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5、专利cn113717506 b公开了一种石墨烯-可降解树脂母粒及其制备方法，主要通过将石墨烯与扩链剂同时分散在n,n-二甲基甲酰胺中进行反应，对石墨烯扩链改性后再与生物可降解材料树脂熔融复合。此制备方法中第一步改性氧化石墨烯的制备方法较为复杂，且一次制备的产量较低，无法大规模批量化制备；同时制备过程中使用了较大量的有机溶剂n,n-二甲基甲酰胺，对人体和自然环境都存在一定危害，不符合绿色环保理念。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种pbat-石墨烯强韧化复合材料及其制备方法和应用，制备方法工艺简单，产量大，可以实现石墨烯的批量化制备；且制备的pbat-石墨烯强韧化复合材料所生产的板材或薄膜材料无需后续处理便可具有高强度、高韧性的优点。
2、为实现上述目的，本申请的第一方面，提供了一种pbat-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，该制备方法首先通过液相辅助制备机械剥离石墨烯，冷冻干燥后以相对较高的添加量(2wt％及以上)与pbat生物可降解树脂以及抗氧化剂通过高速混合机预混，高速混合时产生的热量会使石墨烯与抗氧化剂紧密包覆在pbat树脂表面，可使后续的熔融复合更加高效；混合完成后，使用双螺杆挤出机对混合粒料进行熔融复合，利用二次螺杆稀释法挤出造粒，即可得到低石墨烯添加量(1wt％及以下)的pbat-石墨烯复合材料母粒。具体包括以下步骤：
3、s1、使用液相辅助制备机械剥离石墨烯，得到石墨烯产品egr；
4、s2、将所述egr、pbat树脂和抗氧化剂加入高速混合机进行混合，得到egr预包覆pbat树脂；
5、s3、将所述egr预包覆pbat树脂进行第一次熔融复合，挤出造粒后与pbat树脂和抗氧化剂再次通过高速混合机混合均匀得到混合物；
6、s4、将所述混合物进行第二次熔融复合、挤出造粒，得到pbat-石墨烯强韧化复合材料。
7、进一步地，所述egr通过以下方法制备：将分散剂均匀分散到水中，分散均匀后再加入石墨粉，所述石墨粉与所述分散剂的质量比为5～12:1；将分散均匀的溶液进行机械剥离，之后将产物冷冻干燥，得到egr。
8、进一步地，所述分散剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种或几种。
9、进一步地，所述步骤s2、所述步骤s3中的抗氧化剂为ky-7910、ky-7920、bht、mmb中的一种或几种。
10、进一步地，所述步骤s2中，所述egr、pbat树脂和抗氧化剂的质量比为2～10:100:0.01～0.05。
11、进一步地，所述步骤s3中，所述混合物中，所述egr的添加量为0.1～1.0wt％，抗氧化剂的添加量为0.01～0.05wt％。
12、进一步地，所述第一次熔融复合、所述第二次熔融复合的温度为140～160℃。
13、进一步地，所述步骤s2中，高速混合机混合的时间为每次0.5～3min，共3次。
14、本申请的第二方面，提供了一种pbat-石墨烯强韧化复合材料，采用上述任一项所述的制备方法得到。
15、本申请的第三方面，提供了一种pbat-石墨烯强韧化复合材料在制备可降解板材或可降解膜材中的应用。
16、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
17、本申请的一种pbat-石墨烯强韧化复合材料的制备方法首先采用液相辅助制备机械剥离石墨烯(egr)，石墨片层间的范德华力诱导分散剂插入石墨片层之间，在机械反应的连续高密度剪切、界面摩擦和剥削作用下制备出表面吸附了大量分散剂分子的单片层石墨烯。此制备方法工艺简单，产量大，可以实现石墨烯的批量化制备；同时石墨烯表面吸附的分散剂分子为后续与pbat进行熔融复合提供辅助作用。其次，egr、抗氧化剂与pbat树脂首先进行预混合，高速混合时产生的热量会使pbat树脂外层发生部分融化，经过高速搅拌后egr与抗氧化剂紧密的包覆在了pbat树脂表面，为提升熔融复合效率创造先决条件。第一次熔融复合时，石墨烯的添加量较高，其表面吸附的分散剂富含羟基与羧基官能团，在熔融复合时可以与pbat分子的端羟基与端羧基发生反应形成化学交联，同时诱导石墨烯与pbat分子之间的物理交联，通过物理交联与化学交联相结合，有效避免了石墨烯自身的团聚问题。此外，本申请制备方法由于使用双螺杆挤出机进行第一次熔融复合时，样品停留时间较短，熔融复合效果并没有到达最佳效果，需要进行第二次熔融复合；但如果两次熔融复合均为同一批样品，重复的热加工会造成材料本身的性能损失。因此本申请方法采用二次螺杆稀释法，第一次熔融复合时制备出高石墨烯添加量的复合样品，与不同比例的纯pbat树脂混合后使用双螺杆进行二次熔融复合，便得到了低石墨烯添加量的pbat-石墨烯复合材料。同时两次熔融复合均有抗氧化剂的加入，进一步避免了材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述EGr通过以下方法制备：将分散剂均匀分散到水中，分散均匀后再加入石墨粉，所述石墨粉与所述分散剂的质量比为5～12:1；将分散均匀的溶液进行机械剥离，之后将产物冷冻干燥，得到EGr。
3.如权利要求2所述的一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2、所述步骤S3中的抗氧化剂为KY-7910、KY-7920、BHT、MMB中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述EGr、PBAT树脂和抗氧化剂的质量比为2～10:100:0.01～0.05。
6.如权利要求1所述的一种PBAT-石墨烯强韧化
7.如权利要求1所述的一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一次熔融复合、所述第二次熔融复合的温度为140～160℃。
8.如权利要求1所述的一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，高速混合机混合的时间为每次0.5～3min，共3次。
9.一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。
10.如权利要求9所述的一种PBAT-石墨烯强韧化复合材料在制备可降解板材或可降解膜材中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种pbat-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种pbat-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述egr通过以下方法制备：将分散剂均匀分散到水中，分散均匀后再加入石墨粉，所述石墨粉与所述分散剂的质量比为5～12:1；将分散均匀的溶液进行机械剥离，之后将产物冷冻干燥，得到egr。
3.如权利要求2所述的一种pbat-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种pbat-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2、所述步骤s3中的抗氧化剂为ky-7910、ky-7920、bht、mmb中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种pbat-石墨烯强韧化复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤...
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