一種完全生物降解聚酯材料及其製備方法和應用的製作方法

2023-08-02 20:14:16 1

一種完全生物降解聚酯材料及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明屬於生物降解聚酯材料【技術領域】，公開了一種能在堆肥條件下完全生物降解的聚酯材料及其製備方法和應用。該聚酯材料包含以下按質量百分數計的組分：長支鏈化聚酯93～99.5%；擴鏈劑0.1～3%；抗氧劑0.1～1%；潤滑劑0.1～1%；穩定劑0.1～1%；成核劑0.1～1%。本發明利用高效的擴鏈劑同脂肪族-芳香族共聚酯共混，輔佐以各種添加劑，利用獨特的螺杆組合設計和側餵加油設計，改善了PBSA製品的老化性能和加工性能，同時保證了完全生物降解聚酯材料具有優越降解性能和老化性能。其生物降解性能符合生物降解塑料EN13432的使用要求，且在進行吹膜成型加工後能保證優良的膜材力學性能。
【專利說明】一種完全生物降解聚酯材料及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物降解聚酯材料【技術領域】，特別涉及一種能在堆肥條件下完全生物降解的聚酯材料及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]滿足堆肥條件生物降解性能的脂肪族聚酯類樹脂包括聚α -羥基烷基酸酯(如聚乳酸)、聚β_羥基烷基酸酯(如聚β_羥基丁酸酯、β_羥基丁酸酯-β_羥基戊酸酯共聚物)、聚ω-羥基烷基酸酯(如聚己內酸酯)，還包括二元酸二元醇的共聚酯，後者結構當由偶數碳的二元酸和二元醇組成時具有較好的堆肥條件生物降解性能。另外一類具有較大成本優勢的聚酯樹脂材料是一類脂肪族-芳香族共聚酯材料，如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚(己二酸丁二醇酯/對苯二甲酸丁二醇酯)(ΡΒΑΤ)，聚(丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯)(PBSA)等。
[0003]PBS是經典的生物降解材料，具有十分重要的理論研究意義與實際應用價值。PBS基聚酯作為可降解的包裝材料、生物醫用材料，符合國家環境保護與可持續發展戰略要求。但是，二元均聚物合成產物的分子量較低，得到產品的脆性大，機械性能差又由於聚酯結晶度高，導致它在自然環境中的降解性較差，降解速度較慢。
[0004]現有技術中，有從事設計分子結構，使用特定性能的聚酯、聚合單體脂肪族單體或芳香族單體對原聚酯基生物降解材料進行共聚或共混改性；另外一種是在聚合反應的過程中加入擴鏈劑，利用擴鏈劑與聚合物的端基如羥基、羧基等進行擴鏈反應而得到力學性能更好的聚合物。擴鏈劑的加入只是把原聚酯基材料的端基進行縮鏈反應，大幅提高聚酯材料的分子量，提升加工性能，原聚酯的分子鏈結構和分子量分布不會受到改變，從而不會影響到聚酯自身的全生物降解特性。現有技術改性的完全生物降解聚酯材料具有諸多問題，其中首先一個就是成本過高，目前，國內外普遍承認，由於生產工藝與原料成本問題，生物降解塑料價格比同類現行傳統塑料產品要高出許多，同時在工業化加工過程中，脂肪族-芳香族共聚酯因為在加工體系當中`存在著增粘和降解的兩個反應過程，尋找一種合適的加工工藝和經濟的改性配方組合成為了行業內部追逐的熱點。

【發明內容】

[0005]為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種完全生物降解聚酯材料。該材料不僅具有優越降解性能和老化性能，而且具有優良力學性能和吹膜加工性能。
[0006]本發明另一目的在於提供一種上述完全生物降解聚酯材料的製備方法。
[0007]本發明再一目的在於提供上述完全生物降解聚酯材料在薄膜類產品加工中的應用。
[0008]本發明的目的通過下述方案實現:
[0009]一種完全生物降解聚酯材料，包含以下按質量百分數計的組分:[0010]
【權利要求】
1.一種完全生物降解聚酯材料，其特徵在於包含以下按質量百分數計的組分:
2.根據權利要求1所述的完全生物降解聚酯材料，其特徵在於:所述長支鏈化聚酯指長支鏈化脂肪族聚酯和長支鏈化脂肪族-芳香族共聚酯中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的完全生物降解聚酯材料，其特徵在於:所述的擴鏈劑選自1，4-苯基-雙(2-惡唑啉)、雙(2-惡唑啉)、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、二氯甲酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、新型擴鏈劑ADR-4370、異氰尿酸三縮水甘油酯、六亞甲基二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的完全生物降解聚酯材料，其特徵在於:所述的抗氧劑指雙酚A、l，4-雙叔丁基過氧異丙基苯、N，N』 -六亞甲基雙(3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙醯胺)、亞磷酸雙酚A酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、4，4』-雙-(0，α』-二甲基苄基)二苯胺、十二硫代丙酯和1，4-雙叔丁基過氧異丙基苯中的至少兩種。
5.根據權利要求1所述的完全生物降解聚酯材料，其特徵在於:所述的潤滑劑指硬酯醯胺、油酸醯胺、芥酸醯胺、硬脂酸鋅、金屬皂的高分子複合酯、乙撐雙硬脂醯胺和聚乙烯蠟中的至少兩種；所述的穩定劑指硬脂酸鈣、氧化鋅、氧化鎂、二氧化矽、高嶺土和蒙脫土中的至少一種；所述的成核劑指碳酸鋁、對苯二甲酸、滑石粉、氫氧化鋁和氧化鋁中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的完全生物降解聚酯材料，其特徵在於:所述的長支鏈化聚酯指丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物；所述完全生物降解聚酯材料還包含有0.1~3wt%的封端劑、除酸試劑、除水試劑等穩定助劑。
7.一種根據權利要求1~6任一項所述的完全生物降解聚酯材料的製備方法，其特徵在於包含以下步驟:把長支鏈化聚酯93~99.5wt%，擴鏈劑0.1~3wt%，抗氧劑0.1~lwt%,潤滑劑0.1~lwt%,穩定劑0.1~lwt%,成核劑0.1~lwt%加入共混機中混合,餵入雙螺杆擠出機中熔融塑化、擠出造粒，即得到完全生物降解聚酯材料。
8.根據權利要求7所述的完全生物降解聚酯材料的製備方法，其特徵在於:所述雙螺杆擠出機螺杆組合為密煉元件、輸送元件依次組合排列；所述雙螺杆擠出機前段增加側餵加油設計，包括小口徑油嘴，加油位置為雙螺杆擠出機下料處。
9.根據權利要求8所述的完全生物降解聚酯材料的製備方法，其特徵在於:所述密煉元件包括剪切螺紋元件和混合元件；所述輸送元件包括反向螺紋元件和輸送螺紋元件；當所用長支鏈化聚酯分子量分布較窄時，所述雙螺杆擠出機螺杆組合為設置有大量的輸送元件和反向螺紋元件的螺杆組合；當所用長支鏈化聚酯分子量分布較寬時，所述雙螺杆擠出機螺杆組合為設置有較多的高剪切螺紋元件的螺杆組合。
10.根據權利要求1~6任一項所述的完全生物降解聚酯材料在製備薄膜產品中的應用。
【文檔編號】C08K13/02GK103665789SQ201310632253
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】鍾宇科, 焦建, 苑仁旭, 趙巍, 徐依斌, 曾祥斌, 蔡彤旻, 夏世勇 申請人:金髮科技股份有限公司