CN105623207A - 一种可降解的改性聚酯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解的改性聚酯复合材料及其制备方法，由聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯与热塑性聚酯在添加扩链剂条件下通过平行同向双螺杆挤出机共混挤出得到。该具有柔软性好、可降解，易加工成型，可用来纺制单丝、复丝、假发丝以及3D打印耗材的优点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种可降解的改性聚酯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酯材料如PBT、PTT、PET、PEN等，凭借其优异的性能和低廉的价格，被广泛应用于合成纤维、薄膜工业和工程塑料领域。
PBAT（聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯）是一种脂肪族、芳香族共聚酯，它不仅具备脂肪族聚酯柔顺性好的优点，还具有更好的耐热性和机械性能，它和PLA、PBS一样都具有可生物降解性，是一种很有前景的新型聚合物材料。
众所周知，尽管聚酯材料具有许多优点，但其高模量（弹性模量4000MPa以上）和高结晶温度仍然使其在很多场合的应用受到限制，并且大量的废弃物对环境造成不利影响。
PBAT有优良的柔顺性和可降解性，但机械强度低于聚酯并且成型加工困难，不能用于熔融纺丝，此外其价格昂贵也不利于产品的推广。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有优良的机械性能和PBAT的柔顺性，生产成本低于，具有良好的加工性能，应用范围更加广泛的可降解的改性聚酯复合材料及其制备方法。
本发明采用的技术方案如下：一种可降解的改性聚酯复合材料，所述可降解的改性聚酯复合材料由聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯和热塑性聚酯通过平行同向双螺杆挤出机共混挤出得到；
本发明的进一步改进在于：在聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯与热塑性聚酯共混体系中添加扩链剂；
本发明的进一步改进在于：所述扩链剂为酸酐类、异氰酸酯类或环氧类扩链剂；
本发明的进一步改进在于：所述扩链剂为均苯四甲酸酐、苯酐、MDI、TDI或ADR。
一种制备可降解的改性聚酯复合材料的方法，包括以下步骤：
(1)将干燥后的PBAT和热塑性聚酯、扩链剂、抗氧剂、润滑剂和抗水解剂加入混合机充分混合；
(2)混合好的物料投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为160～280℃，模头温度为235～265℃，螺杆转速为60～250转/分钟，挤出造粒；
其中，按质量份数计算，原料组成为：PBAT：80～20份，聚酯：20～80份，扩链剂：0.1~0.5份、抗氧化剂0.05～0.2份；
本发明的进一步改进在于：所述双螺杆挤出机为平行同向双螺杆并带有真空抽气口，真空度400Pa以下，双螺杆长径比为32∶1～44∶1。
本发明的进一步改进在于：抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（1010）、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（168）中的一种或两种组合物。
本发明的进一步改进在于：所述真空度为150Pa以下。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
制备的改性聚酯复合材料具有柔软性好、可降解，易加工成型等优点，可用来纺制单丝、复丝以及3D打印耗材。
具体实施方式
以下以通过优选实施例对本发明工艺作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
(1)：将60份PBAT在60℃干燥4~6小时，40份特性粘度1.0dl/g的PBT在100℃干燥4~8小时，干燥后的物料加入高速混合机，同时加入0.3份的ADR4300和0.1份抗氧剂1010，在高速混合机中混合5分钟后得到预混料。所述的份数均按质量份数计；
(2)：将以上得到的预混料投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165～245℃，模头温度为240℃，螺杆转速为80转/分钟，真空度100Pa，双螺杆长径比为40∶1，挤出造粒；
得到特性粘度为1.30dl/g的改性聚酯复合材料，其弹性模量746MPa，断裂伸长245%。
实施例2
(1)：将25份PBAT在60℃干燥4~6小时，75份特性粘度1.0dl/g的PBT在100℃干燥4~8小时，干燥后的物料加入高速混合机，同时加入0.3份的ADR4300和0.1份抗氧剂1010，在高速混合机中混合5分钟后得到预混料。所述的份数均按质量份数计；
(2)：将以上得到的预混料投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165～245℃，模头温度为240℃，螺杆转速为80转/分钟，真空度100Pa，双螺杆长径比为40∶1，挤出造粒；
得到特性粘度为1.17dl/g的改性聚酯复合材料，其弹性模量1690MPa，断裂伸长85%。
比较例1
(1)：将25份PBAT在60℃干燥4~6小时，75份特性粘度1.0dl/g的PBT在100℃干燥4~8小时，干燥后的物料加入高速混合机，加入0.1份抗氧剂1010，在高速混合机中混合5分钟后得到预混料。所述的份数均按质量份数计；
(2)：将以上得到的预混料投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165～245℃，模头温度为240℃，螺杆转速为80转/分钟，真空度100Pa，双螺杆长径比为40∶1，挤出造粒；
得到特性粘度为0.99dl/g的改性聚酯复合材料，其弹性模量2130MPa，断裂伸长只有45%。
本发明制得的复合材料兼具聚酯优良的机械性能和PBAT的柔顺性，通过调整两种组分的比例可以控制生物降解速度，而生产成本大大低于PBAT，并且该复合材料具有良好的加工性能，应用范围更加广泛，可用于纺织纤维、单丝、人造发丝、3D耗材等用途。
申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开的范围之内。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可降解的改性聚酯复合材料，其特征在于：所述可降解的改性聚酯复合材料由聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯和热塑性聚酯通过平行同向双螺杆挤出机共混挤出得到。
2.根据权利要求1所述的可降解的改性聚酯复合材料，其特征在于：在聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯与热塑性聚酯共混体系中添加扩链剂。
3.权利要求2所述的可降解的改性聚酯复合材料，其特征在于：所述扩链剂为酸酐类、异氰酸酯类或环氧类扩链剂。
4.根据权利要求3所述的可降解的改性聚酯复合材料，其特征在于：所述扩链剂为均苯四甲酸酐、苯酐、MDI、TDI或ADR。
5.一种制备权利要求1所述的可降解的改性聚酯复合材料的方法，其特征在于：
包括以下步骤：
(1)将干燥后的PBAT和热塑性聚酯、扩链剂、抗氧剂、润滑剂和抗水解剂加入混合机充分混合；
(2)混合好的物料投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为160～280℃，模头温度为235～265℃，螺杆转速为60～250转/分钟，挤出造粒；其中，按质量份数计算，原料组成为：PBAT：80～20份，聚酯：20～80份，扩链剂：0.1~0.5份、抗氧化剂0.05～0.2份。
6.根据权利要求5所述可降解的改性聚酯复合材料的方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机为平行同向双螺杆并带有真空抽气口，真空度400Pa以下，双螺杆长径比为32∶1～44∶1。
7.根据权利要求5所述可降解的改性聚酯复合材料的方法，其特征在于：抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或两种组合物。
8.根据权利要求5所述可降解的改性聚酯复合材料的方法，其特征在于：所述真空度为150Pa以下。
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