[發(fā)明專利]全降解PBAT阻燃復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112812510A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮才敏;蘇志彬
• 申請（專利權(quán)）人: 南寧綠趣環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L97/02;C08L85/02;C08K3/34;C08K5/134;C08K5/20;C08K5/098;C08K5/526
• 代理公司: 廣州博士科創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44663
• 代理人: 馬天鷹

本發(fā)明公開一種全降解PBAT阻燃復(fù)合材料，包括50?75%的PBAT、9.5?30%的膨脹型阻燃劑、10?20%的植物粉末、5?10%的無機(jī)增強(qiáng)材料、0.1?0.5%的抗氧劑及0.1?3%的潤滑劑。其制備的步驟為：先將10?20%的植物粉末、5?10%的無機(jī)增強(qiáng)材料和9.5?30%的膨脹型阻燃劑在高速混合機(jī)進(jìn)行加熱改性10?15分鐘；然后將50?75%的PBAT及0.1?3%的潤滑劑、0.1?0.5%的抗氧劑投入到高速混合機(jī)中高速分散2?10分鐘，得到膨脹型阻燃混合物；再將膨脹型阻燃混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒或用雙輥混煉機(jī)混合均勻，得到全降解PBAT阻燃復(fù)合材料。本發(fā)明改善了植物粉末的表面極性、吸潮性和相容性，同時提高了阻燃劑的耐熱性、耐水性、疏水性，通過阻燃劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)整，制備高效、低吸潮性的阻燃型全降解PBAT體系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全降解阻燃PBAT復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體來講是一種帶有硅烷偶聯(lián)基團(tuán)的聚合物型單分子的膨脹型阻燃劑的全降解PBAT阻燃復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

PBAT是屬于熱塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有較好的延展性和斷裂伸長率，也有較好的耐熱性和沖擊性能；此外，還具有優(yōu)良的生物降解性，是生物降解塑料研究中非常活躍和市場應(yīng)用最好降解材料之一。PBAT是脂肪族和芳香族的共聚物，綜合了脂肪族聚酯的優(yōu)異降解性能和芳香族聚酯的良好力學(xué)性能。PBAT的加工性能與LDPE非常相似，可用LDPE的加工設(shè)備吹膜。PBAT在一次性餐具、包裝、農(nóng)業(yè)、汽車、醫(yī)療、紡織等領(lǐng)域的應(yīng)用正迎來市場發(fā)展新機(jī)遇。但是，PBAT的成本比較高，在滿足性能的情況下，通過添加木粉、無機(jī)粉體等來降低成本。

然而，PBAT的極限氧指數(shù)較低、易燃，并且燃燒時形成大量的滴落物，限制了航空、電子電器、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用，因此非常有必要對PBAT開展阻燃改性。工業(yè)上較為常用且經(jīng)濟(jì)的方法是使用添加型阻燃劑。最常用于PBAT的阻燃劑可分為三大類，分別是含鹵阻燃劑(尤其是含溴阻燃劑)、金屬氫氧化物和膨脹型阻燃劑。

金屬氫氧化物是最常用最便宜的無鹵阻燃劑，在燃燒過程中釋放出水蒸氣，起到稀釋可燃性氣體，生成的金屬氧化物覆蓋在材料表面，起到阻隔作用，具有無毒、無污染等優(yōu)點(diǎn)；但是它們的阻燃效率低，添加量大，與聚合物基材的相容性差，對材料的力學(xué)性能損害很大，從而限制了其在材料中的應(yīng)用。

含鹵阻燃劑具有良好的阻燃效果，尤其是溴系阻燃劑(如十溴二苯乙烷等)與三氧化二銻(Sb₂O₃)的復(fù)配體系，具有較高的阻燃效率；但是，該類阻燃劑在燃燒時會釋放出大量的鹵代氫和二噁英等有毒有害的氣體，嚴(yán)重危害生命安全和環(huán)境安全。因此，開發(fā)環(huán)保、高效、無鹵、低毒、低煙的阻燃劑顯得尤其重要。

膨脹型阻燃劑(IFR)以磷-氮為主要阻燃元素，在燃燒時能形成膨脹致密的炭層，阻隔空氣、可燃性物質(zhì)和熱量的傳遞，從而實(shí)現(xiàn)揮阻燃作用，是最有發(fā)展前景的環(huán)保型阻燃劑。最早發(fā)現(xiàn)的膨脹型阻燃劑由多聚磷酸銨(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)或者淀粉、木質(zhì)素等符合，對PLA、PEAT等可降解塑料具有良好的阻燃效果。

目前，使用的膨脹型阻燃劑還存在下述缺點(diǎn)：1、與基材的相容性較差，對基材的力學(xué)性能損害較大，需要減少添加量；2、阻燃效率還不夠高，需要制備更有效的復(fù)配體系，提高阻燃效率；3、小分子阻燃劑容易遷移；4、添加植物粉末后，相容性不高，對復(fù)合材料力學(xué)性能影響較大，同時降低阻燃效果。如果阻燃劑具有一定的偶聯(lián)作用，則可以利用阻燃劑的偶聯(lián)作用提高植物粉末、無機(jī)粉體與PBAT樹脂的結(jié)合力，從而改善植物粉末和無機(jī)粉體的分散性，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此，本發(fā)明旨在改善阻燃劑的耐熱性、耐水性、低遷移型的同時，通過阻燃劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)整，使阻燃劑具有較好的阻燃成炭效果，并能發(fā)揮偶聯(lián)的作用，提高植物粉末和無機(jī)粉體的分散性，形成阻燃性能良好的阻燃型全降解PBAT復(fù)合材料。