CN113604010A - 一种生物基材料phbv和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，包括按一定比例混合熔融的改性生物基颗粒和聚酯粒料，其中新型生物基由PHBV粒料经原位化学增熔扩链得到，具有更好的热稳定性，具体为将经真空干燥的PHBV粉料与适量的ADR扩链剂混合，再经双螺杆给料机充分共混并反应，挤出棒状固体样品，经切片得到相应颗粒。本发明针对PHB加工过程中的热降解问题，具体采用ADR 4468扩链剂参与进行扩链改性，其反应位阻作用可有效阻止六元环结构的形成，并加以双螺杆共混熔融挤出方法，改善PHBV加工过程中的热降解问题，提高PHBV的热稳定性，使得PHBV更加稳定、广泛地应用于生物基抗菌抗病毒纤维材料制备中，且能够起到更为持久长效的抗菌消臭抗病毒功能。
Description
技术领域
本发明涉及抗菌抑菌材料技术领域，具体为一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒。
背景技术
PHBV即新型生物高分子3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物，是由细菌发酵合成的热塑性脂肪族聚酯，主要以淀粉为原料，运用发酵工程技术制备的生物材料，具有优异的生物降解性和生物相容性、光学活性等优良特性、但是羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的热稳定性差、加工过程降解严重，在高于熔点温度下即开始降解，随时间推移，分子质量不断减小，导致其物理加工性能下降，难以应用于面料生产中，影响了其市场化推广应用进度。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，改性抗菌消臭抗病毒母粒原料配方按重量比为1％～10％的改性PHBV粒料和90％～99％改性聚酯粒料混合熔融，PHBV粒料和聚酯粒料经改性后具有更好的加工热稳定性。
优选的，改性PHBV粒料由新型生物基由PHBV粉料经原位化学增熔扩链得到，所述改性PHBV粒料制备过程为：将质量比为1:0.2％-1:0.5％经真空干燥的PHBV粒料与固体形式的ADR扩链剂，在高剪切混合机中混合20-40s，并采用冷混合需辅以0.2％的丙烯酸增塑剂，通过温度为220-280℃双螺杆机挤出成型。
其中在真空排气口之前的螺杆组合是让ADR扩链剂和PHBV粒料进行的分散混合，不希望进行反应，同时不要让剪切热造成局部过热；而在自然排气口到机头口模之间则要让ADR扩链剂和PHBV粒料进行充分的反应而达到扩链效果。
为了使ADR扩链剂的扩链效果均匀，建议在模头添加虑网增加回流。
优选的，抗菌消臭抗病毒母粒制备过程如下：利用经增熔扩链得到的PHBV粒料，与干燥过后的聚酯切片混合熔融，通过控制螺杆挤压机将混合熔融的溶体经过喷孔挤出，经水浴冷却后，通过切粒机切成一定规格的改性抗菌消臭抗病毒母粒；切粒机切成后通过真空转鼓干燥机对抗菌涤纶母粒进行干燥。
优选的，所述改性聚酯粒料包括40-70份的PET、15-45份的增强剂、0.3-2份的润滑剂、0.3-1份的抗氧剂、0.2-0.5份ADR 4468扩链剂，将各原料经混合均匀、熔融挤出、造粒即得改性聚酯粒料。
增强剂为用硅烷偶联剂进行表面处理的玻璃纤维，润滑剂为硬脂酸酰胺、PE蜡、油酰胺中的任意一种，抗氧剂为P262、BHT、1010、168中的任意一种。
改性抗菌消臭抗病毒母粒制备过程为：利用经增熔扩链得到的改性PHBV粒料，与干燥过后的改性聚酯粒料混合熔融，通过控制螺杆挤出机将混合熔融的溶体经过喷孔挤出，经水浴冷却后，通过切粒机切成一定规格的改性抗菌消臭抗病毒母粒；切粒机切成后通过真空转鼓干燥机对该母粒进行干燥。
挤出机的螺杆转速：100-400r/min，主喂料转速：20-40r/min，粉末侧喂料转速：3-15r/min，侧喂料转速：5-40r/min。挤出机的温度在220-255℃。
其中PHBV可由A，eutrophus等菌种在氮气环境下(pH值7.O)生成，为等规结构，而化学合成的则另外还有间规立构体。PHBV熔融温度随HV含量增加而下降，在28％(r肿1)时达到最小值84℃，而后又随HV含量增加而增加。因此在制备PHBV过程中，采用将PHBV扩链的方式，增加HV的含量，进而实现提高其热稳定性。
聚酯(PET)属于高分子化合物。是由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)经过缩聚产生聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
原理说明，由于PHBV为热敏材料，在高于熔点温度下即开始降解，随时间推移，分子质量不断减小，熔体扭矩不断下降，而PHBV分子链的酯基部分在高温下易形成六元环结构，进而断链得到含双键和羧基末端基的大单体。因此，本方案的使用ADR 4468扩链剂参与进行扩链反应，反应的位阻作用可有效阻止六元环结构的形成，进而提高PHBV的热稳定性。
(三)有益效果
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具备以下优点：本发明一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，针对PHB加工过程中的热降解，采用反应性加工技术对其进行原位化学扩链，以期提高产物的分子量，进而改善PHBV加工过程中的热降解问题，增加其热稳定性，改善其加工性能，使得PHBV更加稳定的广泛应用于生物基抗菌抗病毒纤维材料制备中，且能够起到更为持久长效的抗菌消臭抗病毒功能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细阐述。
一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，改性抗菌消臭抗病毒母粒原料配方按重量比为1％～10％的改性PHBV粒料和90％～99％改性聚酯粒料混合熔融，PHBV粒料和聚酯粒料经改性后具有更好的加工热稳定性。
PHBV粒料经改性得到新型生物基颗粒，具体为PHBV粒料经原位化学增熔扩链得到，具有更好的热稳定性，具体为将经真空干燥24h的PHBV粉末与适量的ADR 4468扩链剂混合，再经双螺杆给料机充分共混并反应，挤出棒状固体样品，经切片得到相应颗粒。
两者熔融混合时间约在20-40s时，熔体扭矩达到最高点，具有较好的热稳定性。之后随时间推移，分子质量不断减小，熔体扭矩不断下降。
ADR扩链剂的添加量为参与反应的PHBV粒料质量的0.2％-1.5％。
采用螺杆长径比L/D＝37，L/D＝48：1，以保证在较低的温度、较高的产量(较高的螺杆转速)下获得最佳的扩链效果。
经过增熔扩链而改性的PHBV料粒，能够在加工过程中的改善容易热降解问题，进而增加其热稳定性，进而起到更为持久长效的抗菌抗病毒功能。
每个ADR 4468分子上的九个活性环氧基和聚合物发生化学反应，在合成、加工和回收过程中重新链接断链的分子链，恢复或者提高聚合物的分子量和粘度，增大机头压力和改善挤出稳定性，以提高聚合物的熔融强度和分子量，改善聚合物在加工过程的降解，改善加工性能。
ADR扩链剂采用巴斯夫ADR 4468。需注意的是，将固体巴斯夫ADR 4468投入挤出机或注塑机的第一区，建议在比正常温度低20℃至40℃的温度下操作，以防止添加剂过早熔化和结块。巴斯夫ADR 4468反应迅速，在200℃环境中，它至少可以停留120秒，而且其反应将完成99％以上。或者，在280℃下停留30秒，将达到99％的完成率。
利用经增熔扩链得到的改性PHBV粒料，与干燥过后的改性聚酯粒料混合熔融，通过控制螺杆挤出机将混合熔融的溶体经过喷孔挤出，经水浴冷却后，通过切粒机切成一定规格的改性抗菌消臭抗病毒母粒；切粒机切成后通过真空转鼓干燥机对该母粒进行干燥。有关挤出机的使用参数，螺杆转速200r/min，主喂料转速：30r/min，粉末侧喂料转速：7r/min，侧喂料转速：30r/min。挤出机的温度在230℃。
本方案通过增熔扩链后的PHBV改性粒料，加工过程中不易降解，具有更为稳定的热加工性能，制成的抗菌消臭抗病毒母粒，可广泛地应用于生物基抗菌抗病毒纤维材料制备中，且能够起到更为持久长效的抗菌消臭抗病毒功能、
以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项使用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。
Claims (6)
1.一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，其特征在于：改性抗菌消臭抗病毒母粒原料配方按重量比为1％～10％的改性PHBV粒料和90％～99％改性聚酯粒料混合熔融，PHBV粒料和聚酯粒料经改性后具有更好的加工热稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，其特征在于：改性PHBV粒料由新型生物基由PHBV粉料经原位化学增熔扩链得到，所述改性PHBV粒料制备过程为：将质量比为1:0.2％-1:0.5％经真空干燥的PHBV粒料与固体形式的ADR扩链剂，在高剪切混合机中混合20-40s，并采用冷混合需辅以0.2％的丙烯酸增塑剂，通过温度为220-280℃双螺杆机挤出成型。
3.根据权利要求1所述的一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，其特征在于：改性聚酯粒料包括40-70份的PET、15-45份的增强剂、0.3-2份的润滑剂、0.3-1份的抗氧剂、0.2-0.5份ADR 4468扩链剂，将各原料经混合均匀、熔融挤出、造粒即得改性聚酯粒料。
4.根据权利要求3所述的一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，其特征在于：所述增强剂为用硅烷偶联剂进行表面处理的玻璃纤维，润滑剂为硬脂酸酰胺、PE蜡、油酰胺中的任意一种，抗氧剂为P262、BHT、1010、168中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，其特征在于：改性抗菌消臭抗病毒母粒制备过程为：利用经增熔扩链得到的改性PHBV粒料，与干燥过后的改性聚酯粒料混合熔融，通过控制螺杆挤出机将混合熔融的溶体经过喷孔挤出，经水浴冷却后，通过切粒机切成一定规格的改性抗菌消臭抗病毒母粒；切粒机切成后通过真空转鼓干燥机对该母粒进行干燥。
6.根据权利要求5所述的一种生物基材料PHBV和聚酯改性抗菌消臭抗病毒母粒，其特征在于：挤出机的螺杆转速：100-400r/min，主喂料转速：20-40r/min，粉末侧喂料转速：3-15r/min，侧喂料转速：5-40r/min。挤出机的温度在220-255℃。
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