一种阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于传统塑料的不可降解性，其制品给人们生活、工业生产带来了便利的同时也带来了越来越严重的环境污染问题，可降解塑料是解决这一问题的重要途径。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种具有完全生物降解性能的半晶质热塑性树脂，也是目前发展较快的完全降解塑料之一，恪点114°C，根据分子量的高低和分子量分布的不同，结晶度在25?45%之间。聚丁二酸丁二醇酯的加工性能良好，可以在普通加工成型设备上进行成型加工，加工温度范围130?180°C。可以用注塑、吹塑、吹膜、吸塑、层压、发泡、纺丝等成型方法进行加工，可制备一次性购物袋、生物医用高分子材料、包装瓶等。聚丁二酸丁二醇酯制品废弃物在泥土或者水中能够很快地降解，其降解产物无毒，原料丁二酸可由农作物生物发酵获得，是一种生态可循环的高分子合成材料。
[0003]然而相比通用塑料，聚丁二酸丁二醇酯价格较贵，一般价格为6万/吨。而且PBS热稳定性差，易燃，且在燃烧过程中容易产生熔融滴落现象，可能会引燃他物从而造成火灾。因此，PBS在某些场合，尤其是用于电子电器、交通工具等工业领域或者作为(泡沫)包装材料使用时，具有很大的火灾危险性。目前有关PBS阻燃的技术鲜见相关专利和文献的报道。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种成本较低、具有阻燃性能的聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是:
[0006]提供一种阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料，制备该复合材料的原材料各组分及其质量配比为:
[0007]甘油糊化淀粉12.1-19.3%
[0008]聚丁二酸丁二醇酯64.4-72.8%
[0009]膨胀阻燃剂15.0-17.7%。
[0010]按上述方案，所述甘油糊化淀粉制备方法如下:将淀粉、甘油按质量体积比Ig:2?5mL混合均匀，于80?120°C反应0.5?2h，得到甘油糊化淀粉。
[0011 ] 按上述方案，所述淀粉为可溶性淀粉。
[0012]按上述方案，所述聚丁二酸丁二醇酯为丁二酸与1，4- 丁二醇直接缩聚制得，其分子量为5?8W。
[0013]按上述方案，所述膨胀阻燃剂由酸气源与补加气源按质量比3?5:1组成，其中酸气源为聚磷酸铵，补加气源为三聚氰胺，所述聚丁二酸丁二醇酯和甘油糊化淀粉为炭源。
[0014]本发明还提供上述阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料的制备方法，其步骤如下:将干燥处理后的聚丁二酸丁二醇酯放入密炼机中，密炼机温度设为125?145°C，转速设为25?40r/min，密炼时间为2?4min，然后加入甘油糊化淀粉，密炼时间为2?5min，再加入膨胀阻燃剂，密炼时间为3?5min，然后在密炼机中进行剪切熔融共混、下料，即得到阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料，制备复合材料的原材料各组分的质量配比为:甘油糊化淀粉12.1-19.3%，聚丁二酸丁二醇酯64.4-72.8%，膨胀阻燃剂15.0-17.7%。
[0015]按上述方案，所述甘油糊化淀粉制备方法如下:将淀粉、甘油按质量体积比Ig:2?5mL混合均匀，于80?120°C反应0.5?2h，得到甘油糊化淀粉。
[0016]按上述方案，所述淀粉为可溶性淀粉。
[0017]按上述方案，所述聚丁二酸丁二醇酯为丁二酸与1，4- 丁二醇直接缩聚制得，其分子量为5?8W。
[0018]按上述方案，所述膨胀阻燃剂由酸气源与补加气源按质量比3?5:1组成，其中酸气源为聚磷酸铵，补加气源为三聚氰胺，所述聚丁二酸丁二醇酯和甘油糊化淀粉为炭源。
[0019]本发明的有益效果在于:1、本发明由于选用低成本的甘油糊化淀粉，优选其与聚丁二酸丁二醇酯的混合比例，并选用密炼机共混的方法制备复合材料，极大地降低了完全降解塑料PBS的成本，并且制备方法工艺简单，无污染；2、采用本发明方法制备的阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料由于酸气源、炭源和气源的合理选择及优化的添加比例，提高了聚丁二酸丁二醇酯的阻燃性，另外，由于以聚酯和淀粉作为炭源，降低了材料制备的成本，提高了材料的耐水性，解决了一般炭源与聚酯相容性不好的问题，并且在燃烧过程中具有抗滴落性，提高了材料的火灾安全性；3、采用本发明方法制备的阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料具有优良的阻燃性能和热稳定性，可用于发泡材料或家电、药品、食品的包装材料。
【附图说明】
[0020]图1为对比例I所制备的未添加阻燃剂的聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料在600°C高温燃烧下得到的炭层高分辨透射电镜照片；
[0021]图2为实施例1所制备的阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料在600°C高温燃烧下得到的炭层的高分辨透射电镜照片。
【具体实施方式】
[0022]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0023]本发明实施例所用聚丁二酸丁二醇酯为丁二酸与1，4-丁二醇直接缩聚制得，分子量为5?8W。
[0024]对比文件I
[0025]首先称取1g可溶性淀粉置于烧杯中，加入30mL甘油，于80°C下恒温搅拌糊化I小时得到甘油糊化淀粉。聚丁二酸丁二醇酯在70°C干燥12小时，膨胀型阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺)在80°C干燥12小时。
[0026]将干燥处理后的50g聚丁二酸丁二醇酯(干燥处理条件为:60-80°C下烘8_12h)在密炼机里熔融(温度设为135°C，转速设为30r/min)，密炼时间设为3min，然后加入1g甘油糊化淀粉，密炼时间设为3min，然后完成密炼机剪切熔融共混，下料，即得到聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料。
[0027]如图1所示为本对比例所制备的聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料在未添加阻燃剂的条件下，在600°C高温燃烧下得到的炭层高分辨透射电镜照片，炭层的扫描电镜图片显示炭层不致密，气泡松散。其氧指数为22，通过垂直燃烧测试标准UL-94V2级。经力学性能测试，此材料的断裂伸长率为205.36%，拉伸强度为80.7MPa，弯曲强度为24.66MPa。
[0028]实施例1
[0029]首先称取1g可溶性淀粉置于烧杯中，加入30mL甘油，于80°C下恒温搅拌糊化I小时得到甘油糊化淀粉。聚丁二酸丁二醇酯在70°C干燥12小时，膨胀型阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺)在80°C干燥12小时。
[0030]将干燥处理后的50g聚丁二酸丁二醇酯(干燥处理条件为:60-80°C下烘8_12h)在密炼机里熔融(温度设为135°C，转速设为30r/min)，密炼时间设为3min，然后加入1g甘油糊化淀粉，密炼时间设为3min，再加入2.1g三聚氰胺、10.5g聚磷酸铵，密炼时间设为4min，完成密炼机剪切熔融共混，下料，即得到阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料。
[0031]如图2所示为本实施例所制备的阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料在600°C高温燃烧下得到的炭层高分辨透射电镜照片，炭层的扫描电镜图片显示形成了致密的膨胀炭层，且有较多完整气泡。其氧指数达38，通过垂直燃烧测试标准UL-94V0级。经力学性能测试，此材料的断裂伸长率可达228.42%，拉伸强度可达100.8MPa，弯曲强度可达23.2MPa0
[0032]实施例2
[0033]首先称取可1g溶性淀粉置于烧杯中，加入20mL甘油，于120°C下恒温搅拌糊化0.5小时得到甘油糊化淀粉。聚丁二酸丁二醇酯在70°C干燥12小时，膨胀型阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺)在80°C干燥12小时。
[0034]将经上述干燥的处理的50g聚丁二酸丁二醇酯在密炼机里熔融(温度设为125°C，转速设为40r/min)，密炼时间设为3min，然后加入15g甘油糊化淀粉，密炼时间设为3min，再加入2.1g三聚氰胺、10.5g聚磷酸铵，密炼时间设为5min，完成密炼机剪切熔融共混，下料，即得到本发明的阻燃聚丁二酸丁