:本发明涉及生物降解材料,具体涉及一种以pbs为基体制备可生物降解材料的方法。
背景技术
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背景技术:
1、生物降解材料是指在适当和可表明期限的自然环境条件下,能够被微生物(如细菌、真菌和藻类等)完全分解变成低分子化合物的材料。生物降解材料按其生物降解过程大致可分为两类。一类为完全生物降解材料,如天然高分子纤维素、人工合成的聚己内酯等,其分解作用主要来自:①由于微生物的迅速增长导致塑料结构的物理性崩溃;②由于微生物的生化作用、酶催化或酸碱催化下的各种水解;③其他各种因素造成的自由基连锁式降解。另一类为生物崩解性材料,如淀粉和聚乙烯的掺混物,其分解作用主要由于添加剂被破坏并削弱了聚合物链,使聚合物分子量降解到微生物能够消化的程度,最后分解为二氧化碳和水。
2、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)是由丁二酸和丁二醇通过缩聚反应而得,pbat是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。pbs和pbat都属于生物降解材料,各自具有突出的特性。pbs硬度好、强度高但延伸率差,适合注塑而不适合成膜;pbat成膜性好、韧性强,但硬度和刚性不如pbs。pbs与pbat性能互补,但相容性较差,容易产生相分离,导致pbs与pbat无法充分发挥其优势。
技术实现思路
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技术实现要素:
1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种以pbs为基体制备可生物降解材料的方法,通过pbat和生物质的添加来改善pbs所存在的性能缺陷,同时降低成本,适用于可生物降解塑料制品的加工。
2、本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现:
3、本发明的目的之一是提供一种以pbs为基体制备可生物降解材料的方法,包括以下步骤:
4、(1)按重量配比将pbs、pbat、生物质和相容剂加入高速混合机中混合均匀,得到预混料;
5、(2)将上述预混料加入到双螺杆挤出机中进行熔融塑化并挤出造粒,得到可生物降解材料。
6、优选地,所述生物质为木质素粉、秸秆粉、竹粉、木粉、稻壳粉中的一种或几种。通过生物质的添加来减少树脂用量,降低成本,提高复合材料的可生物降解性能,实现生物质的资源化利用。
7、优选地,所述pbs、pbat、生物质和相容剂的重量比为100:(10~100):(10~50):(5~20)。以pbs为基体,添加适量的pbat来改善pbs的应用性能,并通过相容剂的添加来解决pbs与pbat、生物质之间共混相容性差的问题。
8、优选地,所述高速混合机的转速为1000~2000r/min。通过高速混合实现物料的预混,高速混合可在室温下进行,也可在加热条件下进行。
9、优选地,所述双螺杆挤出机的螺杆各区温度为150~180℃,机头温度为175~180℃,螺杆转速为50~100rpm。
10、优选地,所述相容剂是由n-boc-乙烯胺和乙烯基三甲氧基硅烷通过共聚反应制得,数均分子量为2000~3000。
11、进一步优选地,所述n-boc-乙烯胺与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为(3~5):l。
12、进一步优选地,所述共聚反应在无水条件下进行。乙烯基三甲氧基硅烷在有水条件下会发生水解,因此需要在无水条件下进行共聚反应。
13、进一步优选地,所述共聚反应在油溶性引发剂的作用下进行。油溶性引发剂包括偶氮类引发剂、有机过氧化物引发剂等。
14、本发明所述相容剂可以同时解决pbs与pbat的共混相容性差以及pbs、pbat与生物质的共混相容性差的问题,简化pbs/pbat复合材料的原料配方,保证pbs/pbat复合材料的可生物降解性能,获得综合性能优异的pbs/pbat复合材料。
15、本发明的目的之二是提供一种通过上述方法制备得到的pbs/pbat复合材料。
16、pbat能够明显提高pbs/pbat共混物的熔体粘度,提高熔体强度,有利于吹塑和流延加工工艺的实现;
17、虽然pbs具有较高的拉伸强度,但呈一定的脆性,pbat的加入可调控pbs结晶速度,使结晶温度变宽,结晶度降低,提高pbs/pbat共混物的冲击强度和断裂伸长率。
18、本发明的有益效果是:本发明以pbs为基体,利用共混改性的方式来弥补pbs所存在的性能缺陷;同时通过生物质的添加来减少树脂用量,降低成本,实现生物质的资源化利用;并且通过相容剂的添加来解决pbs与pbat、生物质之间共混相容性差的问题,使pbs、pbat、生物质各自发挥其性能优势,最终得到可生物降解性的pbs/pbat复合材料。
1.一种以pbs为基体制备可生物降解材料的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述生物质为木质素粉、秸秆粉、竹粉、木粉、稻壳粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述pbs、pbat、生物质和相容剂的重量比为100:(10~100):(10~50):(5~20)。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述高速混合机的转速为1000~2000r/min。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述双螺杆挤出机的螺杆各区温度为150~180℃,机头温度为175~180℃,螺杆转速为50~100rpm。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述相容剂是由n-boc-乙烯胺和乙烯基三甲氧基硅烷通过共聚反应制得,数均分子量为2000~3000。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述n-boc-乙烯胺与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为(3~5):l。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述共聚反应在无水条件下进行。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述共聚反应在油溶性引发剂的作用下进行。
10.通过权利要求1~9任意一项所述的方法得到的pbs/pbat复合材料。