一种PBAT/塑化淀粉复合材料及制备方法

本发明涉及复合材料，尤其涉及一种pbat/塑化淀粉复合材料及制备方法。

背景技术：

1、随着环境污染和能源消耗的日益严重，环境友好型高分子材料引起了学术界和工业界的广泛关注。pbat(英文全称：poly(butyleneadipate-co-terephthalate，中文名称：聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯)是一种由己二酸、对苯二甲酸和丁二醇共聚得到的脂肪族-芳香族共聚酯，其断裂伸长率≥600％，具有良好的柔韧性和可加工性，已经被广泛应用于制造农用地膜或环保垃圾袋等产品。

2、与传统的不可生物降解的商品塑料相比，pbat价格较高，这导致pbat不能广泛应用到生活中。为使pbat基塑料更具成本效益，可将tps(英文全称：plasticized starch，中文名称：塑化淀粉)或其他可降解材料与pbat适当比例混合。然而，pbat与tps之间的相容性不好，导致制备的材料力学性能差。

3、为解决pbat与tps之间相容性不好的问题，现代对于tps/pbat复合材料的研究主要集中在添加第三组分和不同助剂来改善材料相容性。如，中国专利201310338187.1公开了一种全生物降解薄膜的制备方法，该方法中选用亚磷酸二烃基酯为增塑剂来提高材料的界面相容性，制备薄膜制品。中国专利201810119939.8公开了一种可生物降解包装材料及其制备方法，在tps和pbat共混体系中加入了偶联剂来提高共混体系中两组分的界面相容性，进而组合物的断裂伸长率有所提高。然而，通过添加第三组分或不同助剂来改善材料相容性的方法所制备的材料，其断裂拉伸应变改善并不明显。

技术实现思路

1、本发明提供一种pbat/塑化淀粉复合材料及制备方法，以解决现有pbat与tps之间相容性差的问题。

2、本发明提供一种pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，该方法为：马来酸酐单体对pbat进行化学接枝改性，得到改性pbat；将tps与改性pbat熔融共混得到pbat/塑化淀粉复合材料。

3、具体的，将tps与pbat共混之前，先使用马来酸酐单体(英文全称：maleicanhydride；英文简称：mah)对pbat进行化学接枝改性。化学接枝改性能够使得pbat链段上携带mah所含的官能团，进而便于pbat与tps之间发生聚合反应。化学接枝改性的原理如下：

4、

5、改性后的pbat与tps按一定比例配比后进行熔融共混，熔融共混的温度为180℃，共混时间为5min，共混转速为80rpm。较为优选地，tps与改性pbat的质量比为1:1。在本申请中，熔融共混可以采用任何适宜的熔融加工工艺，如转矩流变仪熔融共混，也可以采用双螺杆挤出机共混。经检测，制备得到的pbat/塑化淀粉复合材料的断裂拉伸应变为425.38-497.13％。

6、tps与改性pbat熔融共混的过程中，携带mah官能团的pbat与tps聚合时能够通过两者之间的官能团反应来提高共混物的相容性，以达到提高拉伸性能的目的。tps与改性pbat之间酯交换反应的原理如下：

7、

8、在本申请中，pbat的接枝改性包括：

9、将马来酸酐单体、pbat和2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(英文全称：2,5-dimethyl-2,5-bis{tetra-butyl-peroxy}hexane；缩略写为：l1010)按照质量比熔融共混，得到改性pbat。其中，pbat、马来酸酐单体和2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷的质量比为100：(1-4)：(0.1-0.4)。熔融共混的共混温度为180℃、反应时间为5min、转速为80rpm。

10、在本申请中，tps的制备方法包括：

11、将淀粉与甘油按照质量比65:35混合均匀；静置24h后熔融共混。其中，淀粉与甘油熔融共混的温度为150℃，共混时间为8min，共混转速为80rpm。

12、基于本申请提供的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，本申请还提供一种pbat/塑化淀粉复合材料，该复合材料由上述制备方法制备而成。

13、本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

14、本发明提供一种pbat/塑化淀粉复合材料及制备方法，该方法在tps与pbat共混之前，先使用mah对pbat进行化学接枝改性，以使pbat链段上携带mah所含的官能团，进而便于pbat与tps之间发生聚合反应。接枝改性后的pbat与tps之间的相容性得到有效改善，且大大提高pbat/塑化淀粉复合材料的断裂拉伸应变。另外，本申请提供的制备方法简单，能够使用更少类别的样品制备出性能更优异的复合材料。

15、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

技术特征：

1.一种pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述马来酸酐单体对pbat进行化学接枝改性，得到改性pbat包括：将马来酸酐单体、pbat和2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷按照质量比熔融共混，得到改性pbat。

3.根据权利要求2所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融共混的温度为180℃，共混时间为5min，共混转速为80rpm。

4.根据权利要求2所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述pbat、所述马来酸酐单体和所述2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷的质量比为100：(1-4)：(0.1-0.4)。

5.根据权利要求1所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述tps的制备方法包括：将淀粉与甘油按照质量比65:35混合均匀；静置24h后熔融共混。

6.根据权利要求5所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述淀粉与所述甘油熔融共混的温度为150℃，共混时间为8min，共混转速为80rpm。

7.根据权利要求1所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述tps与所述改性pbat熔融共混的温度为180℃，共混时间为5min，共混转速为80rpm。

8.根据权利要求1所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述tps与所述改性pbat的质量比为1:1。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法制备得到的pbat/塑化淀粉复合材料的断裂拉伸应变为425.38-497.13％。

10.一种pbat/塑化淀粉复合材料，所述复合材料由权利要求1-9中任意一项所述的pbat/塑化淀粉复合材料的制备方法制备而成。

技术总结
本发明提供一种PBAT/塑化淀粉复合材料及制备方法，该方法在TPS与PBAT共混之前，先使用MAH对PBAT进行化学接枝改性，以使PBAT链段上携带MAH所含的官能团，进而便于PBAT与TPS之间发生聚合反应。接枝改性后的PBAT与TPS之间的相容性得到有效改善，且大大提高PBAT/塑化淀粉复合材料的断裂拉伸应变。另外，本申请提供的制备方法简单，能够使用更少类别的样品制备出性能更优异的复合材料。

技术研发人员：赵桂艳,张广翔,毕研峰,杨可,周正
受保护的技术使用者：辽宁石油化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13