CN113444346A - 有机和无机填充的pbat完全生物降解材料组合物及其制得的粒子及薄膜 - Google Patents

有机和无机填充的pbat完全生物降解材料组合物及其制得的粒子及薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及完全生物降解材料领域，公开了一种有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物及其制得的粒子及薄膜。按重量份计，该组合物包括：PBAT50‑80重量份，PVA3‑8重量份，滑石粉2‑8重量份，淀粉10‑30重量份，增塑剂1‑5重量份，润滑剂0.1‑1重量份，相容剂0.1‑0.5重量份，扩链剂0.1‑1重量份。采用本发明提供的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，能够实现连续化造粒和吹塑，且薄膜的性能较好。

Description

有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物及其制得的 粒子及薄膜
技术领域
本发明涉及全降解材料领域，具体涉及有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物及其制得的粒子及薄膜。
背景技术
随着社会的发展，人们生活水平的提升，塑料袋的使用随处可见，可以方便我们的生活，给我们的生活带来便利，但随着塑料使用量的增加，随处可见丢弃的废旧塑料袋，既影响了坏境的美观，也使得我们的生活环境受到污染；同时，塑料袋的使用，也使得海洋，陆地的动物得生存受到了威胁；正因为如此，使用可降解的塑料制品迫在眉睫。
PBAT具有优异的柔韧性、热稳定性，但PBAT自身的强度较低，不能满足生产生活的需求。
因此，希望提供一种能够充分发挥PBAT材料优势，同时能够满足生产需求的薄膜。
发明内容
本发明的目的是为了克服PBAT材料强度低，无法满足需求等问题，提供一种有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物及其制得的粒子及薄膜。采用本发明提供的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，能够实现连续化造粒和吹塑，制得的薄膜强度高、色泽较好。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，按重量份计，该组合物包括：PBAT 50-80重量份，PVA 3-8重量份，滑石粉2-8重量份，淀粉10-30重量份，增塑剂1-5重量份，润滑剂0.1-1重量份，相容剂0.1-0.5重量份，扩链剂0.1-1重量份。
第二方面，本发明提供了一种有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解粒子的制备方法，采用本发明所述的组合物，按照下述方法进行制备：
将淀粉以及增塑剂加入到搅拌机中以200-300r/min进行混合搅拌，待淀粉塑化完全，再将PBAT、PVA、滑石粉以及其它助剂加入与其共混搅拌，使用平行双螺杆造粒机组挤出造粒。
第三方面，本发明提供了由本发明所述的方法制得的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解粒子。
第四方面，本发明提供由本发明所述的粒子经吹塑制得有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解薄膜。
本发明提供的薄膜，高强度、色泽较好、对环境无危害、可降解，且可实现连续化生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供一种有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，按重量份计，该组合物包括：PBAT 50-80重量份，PVA3-8重量份，滑石粉2-8重量份，淀粉10-30重量份，增塑剂1-5重量份，润滑剂0.1-1重量份，相容剂0.1-0.5重量份，扩链剂0.1-1重量份。
在本发明中，优选地，按重量份计，该组合物包括：PBAT 65-80重量份，PVA3-5重量份，滑石粉2-5重量份，淀粉10-20重量份，增塑剂2-4重量份，润滑剂0.1-0.6重量份，相容剂0.1-0.3重量份，扩链剂0.1-0.5重量份。
在本发明中，优选地，所述PBAT的熔体流动速率为2.99g/10min。
在本发明中，所述PVA，为部分醇解型的PVA，优选地，所述PVA的聚合度为500-2400，醇解度为88％，粒径为100-200目。例如，可以为牌号为0388、0588、1788、2088、2288、2488中的一种或多种。
在本发明中，优选地，所述滑石粉的粒径为500-800目。
在本发明中，优选地，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉和玉米淀粉中的一种或多种。
在本发明中，优选地，所述增塑剂为乙二醇、甘油、山梨醇、甘露醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、四羟甲基丙烷、一缩二乙醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、二乙醇胺、三乙醇胺、二聚甘油、三聚甘油、五聚甘油、十聚甘油和二甘醇中的一种或多种。
在本发明中，优选地，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬化油、三聚甘油单硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸钙中的一种或多种。
在本发明中，优选地，所述相容剂为铝酸脂偶联剂、钛酸酯偶联剂、SEBS、SEBS-g-GMA、SEBS-g-MAH、烯烃-GMA、POE-g-GMA、St-AN-GMA、无水柠檬酸、E-MA-GMA和E-BA-GMA中的一种或两种。
在本发明中，优选地，所述扩链剂为聚氨酯类扩链剂。例如，可以为ADR4368或ADR4370。
第二方面，本发明提供了一种有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解粒子的制备方法，其特征在于，采用上述的组合物，按照下述方法进行制备：
将淀粉以及增塑剂加入到搅拌机中以200-300r/min进行混合搅拌，待淀粉塑化完全，再将PBAT、PVA、滑石粉以及其它助剂加入与其共混搅拌，使用平行双螺杆造粒机组挤出造粒。
在本发明的具体实施方式中，按照下述步骤进行制备：
(1)将淀粉以及增塑剂加入到搅拌机中，以200-300r/min进行混合搅拌，待淀粉塑化完全；
(2)再将PBAT、PVA、滑石粉以及其它助剂加入与其共混搅拌；
(3)将搅拌均匀的混合料使用平行双螺杆造粒机组挤出造粒；
设置双螺杆挤出机各区温度为75-165℃：一区75℃、二区95℃、三区110℃、四区125℃、五区135℃、六区140℃、七区145℃、八区145℃、九区150℃、十区150℃、十一区155℃、十二区160℃、十三区165℃、机头160℃；设置螺杆转速350-400r/min。
第三方面，本发明提供了由上述的方法制得的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解粒子。
第四方面，本发明提供由上述粒子吹塑制得有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解薄膜。
在本发明的具体实施方式中，上述粒子经吹塑制得有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解薄膜；吹塑机各温区的设置：一区135℃、二区138℃、三区145℃、四区148℃、五区155℃，上模头温度为160℃，下模头温度为160℃。
下面通过实施例对本发明进行详细地说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例1
一种有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物，包括以下重量份原料：
PBAT 69重量份，PVA 05885重量份，滑石粉3重量份，玉米淀粉20重量份，甘油3重量份，季戊四醇硬脂酸酯0.4重量份，无水柠檬酸0.2重量份，扩链剂ADR43680.3重量份。
实施例2
一种有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物，包括以下重量份原料：
PBAT 69重量份，PVA 05885重量份，滑石粉3重量份，玉米淀粉20重量份，甘油3重量份，硬脂酸0.4重量份，无水柠檬酸0.2重量份，扩链剂ADR43680.3重量份。
实施例3
一种有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物，包括以下重量份原料：
PBAT 69重量份，PVA 05885重量份，滑石粉3重量份，玉米淀粉20重量份，甘油3重量份，硬脂酸0.2+季戊四醇硬脂酸酯0.2重量份，无水柠檬酸0.2重量份，扩链剂ADR43680.3重量份。
对比例1
一种有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物，包括以下重量份原料：
PBAT 69重量份，PVA 05885重量份，滑石粉3重量份，玉米淀粉20重量份，甘油3重量份，铝酸脂偶联剂0.4重量份，无水柠檬酸0.2重量份，扩链剂ADR43680.3重量份。
对比例2
一种有机和无机填充的PBAT完全生物降解材料组合物，包括以下重量份原料：
PBAT 69重量份，PVA 05885重量份，滑石粉3重量份，玉米淀粉20重量份，甘油3重量份，钛酸酯偶联剂0.4重量份，无水柠檬酸0.2重量份，扩链剂ADR43680.3重量份。
制备例
(1)将淀粉以及增塑剂加入到搅拌机中，以250r/min进行混合搅拌，待淀粉塑化完全；
(2)再将PBAT、PVA、滑石粉以及其它助剂加入与其共混搅拌；
(3)将搅拌均匀的混合料使用平行双螺杆造粒机组挤出造粒后经吹塑机吹塑制膜；
设置双螺杆挤出机各区温度为75-165℃：一区35℃、二区45℃、三区75℃、四区125℃、五区135℃、六区140℃、七区145℃、八区145℃、九区150℃、十区150℃、十一区155℃、十二区160℃、十三区165℃、机头160℃；设置螺杆转速380r/min；
吹塑机各温区的设置：一区135℃、二区138℃、三区145℃、四区148℃、五区155℃，上模头温度为160℃，下模头温度为160℃。
测试例
对上述制得的薄膜进行测试，结果见下述表1。
性能评价方式：
拉伸强度、撕裂强度、提吊：按照相应国家标准测试方法进行测试。
拉伸性能测试：按照GB/T 1040.3-2006测试，试样采用2型，长度为150mm，宽度为15mm，试验速度为200mm/min。检测样品纵向和横向两个方向的数据；
提吊性能测试，按GB/T 21661-2008的规定进行。
拉伸强度单位为MPa，断裂伸长率单位为％。
表1
Figure BDA0003139196820000071
通过表1可知：本发明提供的有机和无机填充的PBAT完全生物降解薄膜，力学性能优异，适用于各种包装袋。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其特征在于，按重量份计，该组合物包括：PBAT50-80重量份，PVA3-8重量份，滑石粉2-8重量份，淀粉10-30重量份，增塑剂1-5重量份，润滑剂0.1-1重量份，相容剂0.1-0.5重量份，扩链剂0.1-1重量份。
2.根据权利要求1所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，按重量份计，该组合物包括：PBAT65-80重量份，PVA3-5重量份，滑石粉2-5重量份，淀粉10-20重量份，增塑剂2-4重量份，润滑剂0.1-0.6重量份，相容剂0.1-0.3重量份，扩链剂0.1-0.5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，所述PBAT的熔体流动速率为2.99g/10min。
4.根据权利要求1或2所述的所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，所述PVA的聚合度为500-2400，醇解度为88％，粒径为100-200目。
5.根据权利要求1或2所述的所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，所述滑石粉的粒径为500-800目。
6.根据权利要求1或2所述的所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉和玉米淀粉中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，所述增塑剂为乙二醇、甘油、山梨醇、甘露醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、四羟甲基丙烷、一缩二乙醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、二乙醇胺、三乙醇胺、二聚甘油、三聚甘油、五聚甘油、十聚甘油和二甘醇中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬化油、三聚甘油单硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸钙中的一种或多种。
9.根据权利要求1或2所述的所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，所述相容剂为铝酸脂偶联剂、钛酸酯偶联剂、SEBS、SEBS-g-GMA、SEBS-g-MAH、烯烃-GMA、POE-g-GMA、St-AN-GMA、无水柠檬酸、E-MA-GMA和E-BA-GMA中的一种或两种。
10.根据权利要求1或2所述的所述的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解材料组合物，其中，所述扩链剂为聚氨酯类扩链剂。
11.一种有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解粒子的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-10中任意一项所述的组合物，按照下述方法进行制备：
将淀粉以及增塑剂加入到搅拌机中以200-300r/min进行混合搅拌，待淀粉塑化完全，再将PBAT、PVA、滑石粉以及其它助剂加入与其共混搅拌，使用平行双螺杆造粒机组挤出造粒。
12.由权利要求11所述的方法制得的有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解粒子。
13.由权利要求12所述的粒子经吹塑制得有机和无机混合填充的PBAT完全生物降解薄膜。
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