[發明專利]可塑性淀粉改性PBAT生物全降解材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210553133.2
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103044866A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 張勇;羅煜;張須臻;邢瀟;管麗敏
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;大河寶利材料科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L3/02;C08K5/20;C08K5/053;C08K5/21
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明涉及一種生物全降解材料的制備方法，尤其是涉及一種可塑性淀粉改性PBAT生物全降解材料的熔融制備及加工方法。

背景技術

近年來，由于環保意識的增強，生態環保成為新材料發展主流方向，因此，生物可降解材料的研發與生產在各大科研機構及跨國企業紛紛普及。PBS、PHB、PHBV、PLA、PBSA等在日常用品、汽車內飾等方面都得到了成功的應用。

盡管如此，生物可降解材料之所以遲遲不能取代聚烯烴類產品，在通用塑料市場中無法占有主導地位，是因為其生產成本比較高，且力學性能遠不如PP、PE等已經發展成熟的聚烯烴產品。在生物可降解材料中，PBS(聚丁二酸丁二醇酯)相較于其他材料在力學性能方面有著絕對的優勢，且其熱穩定性也優于PHB等材料，但相較于PP而言，該材料斷裂伸長率仍顯不足。在此基礎上，科研人員在PBS分子鏈中嵌段己二酸成功制備PBSA，實現了力學性能的進一步優化。但與此同時，PBSA在應用過程中也暴露出使用壽命過短，性能穩定性不足等缺點，因此，為了進一步提高線性聚酯的性能，對苯二甲酸被引入PBSA分子鏈中形成PBAT分子(聚(對苯二甲酸-丁二酸丁二酯))，以彌補PBSA的不足。

淀粉是一種全生態材料，因來源廣泛且可再生而價格低廉。淀粉按照分子鏈結構可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種類型，由于含有大量羥基，形成大量內部氫鍵而高度結晶，從而宏觀成顆粒狀，不能作為連續相，因此也就失去了作為通用塑料的價值。江曉翊等(江曉翊.淀粉/PBS共混改性及降解塑料的制備與性能研究[D]；黑龍江大學，2010.)曾嘗試采用宏觀性能與微觀機理相結合的研究方法，通過對比不同配方所得的可塑性淀粉的流變性能、外觀顏色、力學性能來選擇復合增塑劑的配方，實驗結果表明采用甲酰胺、甘油和尿素作為復合增塑劑的效果較好。這是由于甘油含有大量的羥基，可以較為容易地破壞淀粉的內部氫鍵，而甲酰胺和尿素上的氨基由于極性較強，與淀粉從自身氫鍵中分離出來的羥基形成新的氫鍵后不易斷裂，從而使得糊化后的淀粉不易“回生”，性能比較穩定。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種是以脂肪族聚酯PBAT為基材，引入淀粉/增塑劑制備的可塑性淀粉，經過塑性淀粉的制備、可塑性淀粉與PBAT熔融共混、改性材料加工三個步驟，制備得到力學性能優異的生物全降解材料。該制品淀粉回生率低，回生淀粉顆粒粒徑為1～50nm且在基體中分散均勻；拉伸強度10～15MPa，斷裂伸長率100～700％，熔指(150℃，2160g)≥1g/10min；在堆肥條件下，保持20～50℃，濕度30～60％材料保持30天可降解50～75％。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

可塑性淀粉改性PBAT生物全降解材料的制備方法，在一定溫度下，以一定比例的復合增塑劑對淀粉進行增塑制備可塑性淀粉，再經過真空干燥處理后在一定溫度下通過熔融共混的方式與PBAT基體進行復配并擠出造粒，制備得到可塑性淀粉改性PBAT生物全降解材料。

所述的復合增塑劑為甲酰胺、甘油、尿素、去離子水中的一種或幾種混合得到的復合物，復合增塑劑占生物全降解材料總含量的5～15wt％，其中甲酰胺的含量為0～7wt％，甘油的含量為0～15wt％，尿素的含量為0～15wt％，去離子水的含量為0～7wt％，上述原料含量不同時為0。

所述的淀粉為食品級淀粉，包括玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉或小麥淀粉，淀粉占占生物全降解材料總含量的10～30wt％。

制備可塑性淀粉是在80～130℃，控制螺桿轉速為10～50r/min的條件下將復合增塑劑及淀粉通過雙螺桿擠出機擠出得到。

所述的真空干燥是指將可塑性淀粉及PBAT分別置于真空度為1～1.3kPa，溫度80～90℃烘箱中干燥，保持9～12h。

所述的復配是在115～150℃，轉速為10～50r/min的條件下將真空干燥后的可塑性淀粉與PBAT基體通過雙螺桿擠出機共混擠出并切片造粒。

所述的PBAT基體的M_w為130000～160000，150℃，2160g時熔指為0.5～3g/10min。

所述的復合增塑劑、淀粉、PBAT基體還可以同時混合并進行雙螺桿共混擠出造粒，制備可塑性淀粉改性PBAT生物。

制備得到的可塑性淀粉改性PBAT生物可以通過注塑成型、澆鑄成型、流延成膜或擠出成型方式進行加工處理。