【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可生物降解材料，具体涉及一种高碳酸钙填充pbat生物降解复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着科技的进步和全球人口的增加，塑料材料成为生活和工业中应用最广泛的材料之一，大量使用塑料导致环境污染和不可再生自然资源枯竭开始引起了公众的关注。不仅带来了日益增多的固体废弃物，破坏环境和生物安全，更对于石油资源是巨大的消耗量。因此，用生物基和可生物降解聚合物(生物塑料)替代石油基塑料被视为一个重要的转变，从而减少化石燃料的利用和对填埋场的压力。
2、pbat是己二酸－对苯二甲酸－丁二醇酯的共聚物，是一种可生物降解的芳香族聚酯，在酶存在的条件下，数周内就能够生物降解，而且它也是热塑性聚合物，具有良好的延展性、断裂伸长率、冲击性能和耐热性能，可以作为传统膜、袋类塑料材料的有效替代品，契合政府环保治理思路，有广阔的发展前景，是目前研究最多、产量最大、商业化程度最高的可全降解聚合物之一。
3、pbat虽然性能优良，但价格昂贵，拉伸强度、模量较低等缺陷限制了它的应用范围。碳酸钙来源于自然界，其价格低廉，产量丰富，且种类繁多。将适量的碳酸钙作为pbat改性添加剂，可以有效降低生产成本，同时保持塑料基体良好的力学性能。据研究表明，生物可降解塑料中添加碳酸钙后，碳酸钙颗粒增大了塑料高分子分子间的距离，削弱了高分子链段之间的作用力，阻碍了大分子自由基的再交联，从而加快了生物可降解塑料的降解；在掩埋潮湿环境中，碳酸钙还能发生化学溶蚀，碳酸钙可被某些无机营养型微生物作为碳源直接利用，微生物在土壤中活动时产生的有机酸，以
4、中国专利cn103724950b公开了一种含有pbat的组合物，由pbat、改性纳米碳酸钙、相容剂、抗氧剂和润滑剂组成；以组合物的总重量为基准，pbat的含量为73-95重量％，改性纳米碳酸钙的含量为0.1-22重量％，相容剂的含量为2-3重量％，抗氧剂的含量为0.1-2重量％，润滑剂的含量为0.1-2重量％。该方法对纳米碳酸钙进行了表面改性，改性后的纳米碳酸钙有利于增加碳酸钙颗粒在塑料基体中的分散性和提高材料的力学性能。含量相对较低的纳米碳酸钙充量条件下，纳米碳酸钙粉体在pbat树脂基体中能够得到均匀地分散，由于纳米碳酸钙与pbat树脂基体间有一定的作用，因此可以起到一定的增强作用；但随着纳米碳酸钙粉体量的继续增加，限制了pbat树脂基体分子链的链段的运动，大量粉体在基体中难以分散均匀，从而造成两相间界面结合较弱，因此会造成复合材料的力学性能出现逐渐下降的趋势，也使得复合材料成本不能进一步降低。所以在确保材料其它性能不变的前提下，为了进一步降低pbat生物降解复合材料制造成本，人们尝试各种办法进行最大限度地填充试验。
5、中国专利cn113429751a公开的一种生物降解功能粒料，包括以下质量比成份：纳米碳酸钙50-80份、载体树脂15-20份、分散剂3-5份、偶联剂0.5-2份、润滑剂1-2份、降解活化剂4-6份、抗氧剂0.2-0.5份和多孔填料10-12份；其中，所述的纳米碳酸钙的一次粒径为20-100nm，且纳米碳酸钙经过表面活化处理；该方法对纳米碳酸钙也进行了改性，碳酸钙相对pbat的填充实现了突破，但该产品是一种典型的生物降解母粒。在母粒的生产中，助剂的限度或填料的含量比实际塑料制品中的需要量要高数倍至十几倍，相对而言载体树脂含量较少，下游客户使用时还需与原料混合均匀才可生产，不能实现单独使用。也就是说在成型加工过程中，采用添加母料用于制品生产，需要额外采购原料树脂基，同时还需要增加混料环节，与人工成本，不能实现降低成本的目的，且由于母粒添加的比例不同，制品的性能也有差异，不利于制品质量环节的控制。所以该生物降解功能粒料与直接使用的复合材料有本质区别，且使用不能实现成本降低的目的。
6、随着国家绿色环保政策的推广，生物降解塑料的市场规模不断扩大。pbat成为目前市场上主流的生物降解塑料之一，但是与传统塑料相比它的价格较高，不利于市场推广，还需要进一步降低生产和使用成本。因此，在pbat可生物降解复合材料中，开发出一种具有优良的力学性能和可生物降解性能的高填充纳米碳酸钙pbat生物降解复合材料，进一步降低pbat生物复合材料的生产成本，一直是pbat可降解树脂研究的方向。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术目的在于提供一种高碳酸钙填充pbat生物降解复合材料及其制备方法，在纳米碳酸钙制备中采用了超声分散技术和超重力改性制备方法，实现了纳米碳酸钙改性的目的，同时确保了改性纳米碳酸钙粒径大小及结构形态，有效解决了高含量纳米碳酸钙在pbat基体中难以分散均匀，造成制品力学性能和可生物降解性能下降的问题。该复合材料可达到环保型降解材料的塑料包装袋、购物袋及垃圾袋，地膜等工业生产需求。
2、本专利技术第一方面，提供一种高碳酸钙填充pbat生物降解复合材料，由以下重量份数原料制备而成：pbat30-60份、改性纳米碳酸钙45-80份、偶联剂0.5-3份、钙相容剂0.3-2份、润滑剂0.1-1份、开口剂0.2-1份、抗氧剂0.1-1份。pbat属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，是生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。纳米碳酸钙可以作为补强剂，一定程度增强共混物的力学强度，另外，纳米级碳酸钙在改性过程中可以作为成核剂，有利于pbat加工中结晶，进一步增强其力学性能，同时还能实现显著降低生产成本。
3、所述的pbat熔融指数为3-5g/10min(190℃/2.16kg)。pbat熔融指数表征了pbat树脂加工时的流动性。pbat熔融指数为3-5g/10min(试验温度：190℃，标称负荷：2.16kg)，研究发现，在此条件下的pbat与改性纳米碳酸钙结合更好，可以增强复合材料稳定性，进而加强材料力学性能。
4、所述的改性纳米碳酸钙由立方型改性纳米碳酸钙粉末和针状改性纳米碳酸钙晶须两种组成。两种不同形状的改性纳米碳酸钙复配的组合，有利于材料获得横向和纵向优异的力学性能；
5、所述的改性纳米碳酸钙中立方型改性纳米碳酸钙粉末和针状改性纳米碳酸钙晶须添加比例范围为40-70：0-10，所述针状改性纳米碳酸钙晶须为硼酸酯偶联剂改性后的，长径为2-3μm，直径为100-150nm。合适的改性纳米碳酸钙复配比例，有利于材料横向和纵向力学性能提升。针状改性纳米碳酸钙晶须改性后活化度高，吸油值低，对pbat复合材料增韧效果更好。
6、所述立方型改性纳米碳酸钙粉末的制备工艺包括：
7、(1)物料预混：先将氢氧化钙、氧化钙和碳酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料，其特征在于，由以下重量份数原料制备而成：PBAT30-60份、改性纳米碳酸钙45-80份、偶联剂0.5-3份、钙相容剂0.3-2份、润滑剂0.1-1份、开口剂0.2-1份、抗氧剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料，其特征在于PBAT熔融指数为3-5g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料，其特征在于改性纳米碳酸钙由立方型改性纳米碳酸钙粉末和针状改性纳米碳酸钙晶须一种或两种组成。
4.根据权利要求3所述的一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料，其特征在于改性纳米碳酸钙中立方型改性纳米碳酸钙粉末和针状改性纳米碳酸钙晶须添加比例范围为40-70:0-10，所述针状改性纳米碳酸钙晶须为硼酸酯偶联剂改性后的，长径为2-3μm，直径为100-150nm。
5.根据权利要求3或4所述的一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料，其特征在于立方型改性纳米碳酸钙粉末的制备工艺包括：
6.根据权利要求5所述的
7.根据权利要求1所述的一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料，其特征在于偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂及铝钛复合偶联剂中的一种或多种；开口剂为芥酸酰胺。
8.根据权利要求1所述的一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料，其特征在于钙相容剂为琥珀酸、柠檬酸和马来酸酐中的至少一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料，其特征在于润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙一种或多种。
10.根据权利要求1-9项任一权利要求所述的一种高碳酸钙填充PBAT生物降解复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高碳酸钙填充pbat生物降解复合材料，其特征在于，由以下重量份数原料制备而成：pbat30-60份、改性纳米碳酸钙45-80份、偶联剂0.5-3份、钙相容剂0.3-2份、润滑剂0.1-1份、开口剂0.2-1份、抗氧剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种高碳酸钙填充pbat生物降解复合材料，其特征在于pbat熔融指数为3-5g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种高碳酸钙填充pbat生物降解复合材料，其特征在于改性纳米碳酸钙由立方型改性纳米碳酸钙粉末和针状改性纳米碳酸钙晶须一种或两种组成。
4.根据权利要求3所述的一种高碳酸钙填充pbat生物降解复合材料，其特征在于改性纳米碳酸钙中立方型改性纳米碳酸钙粉末和针状改性纳米碳酸钙晶须添加比例范围为40-70:0-10，所述针状改性纳米碳酸钙晶须为硼酸酯偶联剂改性后的，长径为2-3μm，直径为100-150nm。
5.根据权利要求3或4所述的一种高碳酸钙填充pba...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓玲，黄东，郭玉飞，沈姗姗，王小昌，王明亮，刘征，王志荣，王荣霞，钱俊，喻军，杨晓倩，万亚格，刘朝，王天龙，
申请(专利权)人：新疆天业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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