[發明專利]一種高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202110671338.X
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113459483B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 況太榮;曾潤杭;劉通;陳楓;楊晉濤;鐘明強
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B29C51/08
• 分類號: B29C51/08;B29C51/18;B29C51/30;B29C51/46
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 李博

本發明涉及聚合物成型加工技術領域，為解決現有聚丁二酸丁二醇酯材料強度較低、韌性不足、耐熱性能差的問題，提供了一種高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料的綠色化制備方法，所述綠色化制備方法將聚丁二酸丁二醇酯顆粒料模壓成型，進行壓力誘導流動成型加工，即得高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料。本發明通過純物理加工手段在低溫下加工，避免了在高溫下加工導致聚合物降解的問題，在提高了聚丁二酸丁二醇酯的強度和韌性的同時，還改善了材料的耐熱性能。

技術領域

本發明涉及聚合物成型加工技術領域，尤其涉及一種高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料及其制備方法、應用。

背景技術

隨著高分子科學與工程學科的快速發展，高分子材料以其低廉的價格、優異的性能和豐富的功能在人們日常生活和生產中占據了不可或缺的地位，但是高分子制品的遺棄也已經成為環境的巨大負擔。如何安全、徹底地處理好高分子廢棄物，現已成為世界各國學術界和工業界研究的重點領域。

近些年來，隨著對環境污染治理的逐漸重視，不斷更新的禁塑令讓可生物降解塑料加速進入到生產生活中，但是大部分可生物降解塑料并不能完全滿足使用需求。目前可生物降解高分子材料包括天然高分子材料、可完全降解生物基塑料、可完全生物降解的石油基材料三類，比如聚乳酸、聚羥基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內酯等等。其中，合成主要原料為丁二酸和丁二醇的聚丁二酸丁二醇酯材料，既可以由傳統的石油化工路線得到，也可以通過纖維素、葡萄糖、果糖等經生物發酵的途徑生產，并且與其它可生物降解塑料相比，聚丁二酸丁二醇酯的斷裂伸長率相對較高，較低的熔點和結晶溫度也使得其表現出良好的加工性能。但是，聚丁二酸丁二醇酯材料還存在價格相對較高、熔體強度較低、強度和抗沖擊強度不足、耐熱性較差以及降解速度慢等缺點。綜上所述，聚丁二酸丁二醇酯的高性能化(強韌化)變得尤為重要。

為了提高聚丁二酸丁二醇酯材料的性能，目前常用的方法是通過共混、共聚、擴鏈、交聯等途徑。共聚改性，可以通過添加脂肪族組分改善材料的脆性和提高生物降解性，而加入芳香族的組分可以增加分子鏈段的剛性提高強度；擴鏈或者交聯，可以改善材料的耐熱性能和提高熔體強度；共混改性，可以根據實際需要采用如大豆蛋白、淀粉、殼聚糖、聚乳酸等材料與聚丁二酸丁二醇酯共混，制備不同性能的材料。然而，在已有的研究中仍然存在著一些問題制約著其應用，比如強韌化程度不夠高，以至于無法拓寬聚丁二酸丁二醇酯的應用領域，加入的填料/助劑會影響聚丁二酸丁二醇酯的生物相容性以及降解速度，制備工藝相對復雜難以規模生產，成本過高等。因此，本發明旨在提供了一種簡單、綠色及有效的加工方法來提高聚丁二酸丁二醇酯材料的強度、韌性和耐熱性，以進一步拓寬聚丁二酸丁二醇酯材料的應用范圍。

發明內容

本發明為了克服上述現有聚丁二酸丁二醇酯材料強度低、韌性不足、耐熱性能差的問題，提供了一種高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料的制備方法，該方法操作簡單、能耗低、綠色無污染、無需添加助劑等優點，僅通過純物理加工手段在低溫下進行加工，避免了在高溫下加工導致的聚合物降解、引入助劑填料影響生物相容性、化學反應產生副產物等問題。

本發明還提供了一種由上述方法制得的高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料，該材料在保留聚丁二酸丁二醇酯本身優異性能的基礎上，進一步提高了其力學性能(包括拉伸強度和沖擊韌性)，同時改善了其耐熱性。

本發明還提供了一種高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料在包裝領域中的應用。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料的制備方法，將聚丁二酸丁二醇酯顆粒料模壓成型，再進行壓力誘導流動成型加工，即得高強韌耐熱聚丁二酸丁二醇酯材料。

本發明所述壓力誘導流動成型方法是一種加工溫度介于高分子材料玻璃化轉變溫度和熔融溫度之間的，通過模具限制材料形變方向，再輔以施加適當的壓力迫使材料沿著一個方向發生固態形變流動的加工方法。