【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物降解材料，具体涉及一种疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料及其制备方法。
技术介绍
1、生活节奏的加快使一次性塑料制品的消耗量直线升高，这些塑料制品丢弃后在自然界无法分解，导致塑料垃圾逐年增长，环境污染不断加重。随着环保意识的增强，如何解决和抑制塑料垃圾的出现，成为了人们最关心的重要问题之一，可生物降解材料应运而生。生物降解材料可以被自然环境中的微生物分解为水和二氧化碳，对降低塑料污染有着重大意义。塑料膜、塑料袋等制品生活中是应用较为普遍的一次性塑料制品，也是生物降解材料的重要应用领域。
2、可降解高分子材料有脂肪族聚酯、聚酯醚、聚膦腈、聚乳酸、聚碳酸酯、聚酸酐、聚氨基酸等，其中脂肪-芳香共聚酯，例如聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(pbat)、聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯(pbst)、聚对苯二甲酸癸二酸丁二醇酯(pbset)，因特有的韧性、拉伸强度与伸长率、弯曲强度、薄膜撕裂性能以及相对便宜的价格，成为制造生物降解膜袋类产品的基础树脂。
3、然而，脂肪-芳香共聚酯的分子主链上存在大量酯键，缺乏保护的酯键极易水解，容易导致聚合物分子链主链断裂，力学性能下降；同时脂肪-芳香共聚酯多为线性分子，制备所得膜袋制品的抗撕裂性能与传统聚乙烯制备的膜袋相比，仍存在一定的差距。此外，脂肪-芳香共聚酯制品暴露于空气中，会慢慢吸收空气中的水分，使含水率逐步上升到几千ppm，促进水解反应的发生，不可避免地缩短制品的货架期与使用期。因此，如何控制脂肪-芳香共聚酯的水解老化速度，提升其抗撕裂能力，避免其在正常存储、使用期间出
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述技术问题，提供一种疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，通过异氰酸酯，将蓖麻油引入到脂肪-芳香共聚酯分子结构中，提高了脂肪-芳香共聚酯材料的抗水解性能和抗撕裂性能。
2、本专利技术技术方案中的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，包括以下重量份数的原料：90～99份脂肪-芳香共聚酯，0.5～5.0份蓖麻油，0.5～5.0份异氰酸酯。
3、进一步地，脂肪-芳香共聚酯由芳香酸、脂肪酸与醇类化合物经过酯化反应和缩聚反应得到。
4、进一步地，脂肪-芳香共聚酯中芳香酸：脂肪酸的摩尔比为1～50：50～99。
5、进一步地，醇类化合物的摩尔量为芳香酸与脂肪酸摩尔量之和的1.0～5.0倍，优选为1.5～2.0倍。
6、作为优选，芳香酸为芳香族二元酸，包括但不限于对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸中的一种或多种。
7、作为优选，脂肪酸为脂肪族二元酸，包括但不限于丁二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸中的一种或多种。
8、作为优选，醇类化合物为脂肪族二元醇，包括但不限于1,4-丁二醇、1,4-戊二醇、丙二醇、己二醇中的一种或多种。
9、进一步地，酯化反应的温度为200～300℃，优选为230～250℃，反应至无酯化水生成、反应器内物料完全澄清为止。
10、进一步地，缩聚反应的温度为200～300℃，优选为240～260℃，绝压压力为80～120pa，反应时间为1～10h。
11、作为优选，脂肪-芳香共聚酯的制备方法，包括以下步骤：将醇类化合物加入到酯化反应器中，搅拌下依次加入芳香酸、脂肪酸和催化剂，升温进行酯化反应，所得酯化物转移到缩聚反应器中，搅拌升温并缓慢减压后进行缩聚反应；所述催化剂包括但不限于钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、络合钛、ti/si复合物中的一种或多种；所述催化剂的质量为芳香酸、脂肪酸与醇类化合物质量和的0.01～0.03％；搅拌转速为50～100rpm。
12、进一步地，脂肪-芳香共聚酯在190℃、负荷2.16kg下的熔体流动速率(mfr)为20～100g/10min。
13、进一步地，脂肪-芳香共聚酯中羧基的含量≤30mol/t；作为优选，脂肪-芳香共聚酯中羧基的含量为5～30mol/t。
14、上述蓖麻油的主要成分为蓖麻酸三甘油酯，如式(1)所示：
15、
16、蓖麻油三甘油酯中的长碳链疏水基团，可以对脂肪-芳香共聚酯的主链形成保护，减少其吸潮能力，提高其抗水解能力，有利于延长制品的货架区和使用期；同时，蓖麻酸三甘油酯中的三羟基结构，可以通过异氰酸酯与脂肪-芳香共聚酯连接，形成枝化结构或者微交联结构，提高了脂肪-芳香共聚酯制品的强度和抗撕裂性能。
17、进一步地，异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、甲苯二异氰酸酯(tdi)、六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)中的一种或者多种。
18、进一步地，上述疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料还包括0.0～0.5份引发剂。
19、作为优选，疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料中引发剂的用量为0.1～1.0份。
20、脂肪-芳香共聚酯中保留着大量的碳碳双键，在制品加工过程中可以通过预埋的引发剂引发第二次接枝或者交联，进一步提高其强度、抗撕裂性能。
21、进一步地，引发剂为过氧化物类引发剂，包括但不限于二-(叔丁基过氧异丙基)苯(bibp)、过氧化甲乙酮(mekp)、二叔丁基过氧化物(dtbp)、过氧化二异丙苯(dcp)中的一种或多种。
22、本专利技术还提供上述疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：将脂肪-芳香共聚酯加入双螺杆挤出机的喂料仓，将蓖麻油加入到与双螺杆挤出机熔融段相连的储罐a，异氰酸酯加入到与双螺杆挤出机塑化段相连的储罐b，启动双螺杆挤出机进行混合、熔炼、挤出、冷却、切粒。
23、作为优选，引发剂和脂肪-芳香共聚酯一起加入到双螺杆挤出机的喂料仓中。
24、进一步地，双螺杆挤出机进行混合、熔炼、挤出的温度为120～180℃。
25、进一步地，双螺杆挤出机的长径比l/d≥48。
26、相比现有技术，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：
27、(1)通过异氰酸酯，将蓖麻油引入到脂肪-芳香共聚酯分子结构中，提高了脂肪-芳香共聚酯材料的抗水解性能和抗撕裂性能，得到一种疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料；
28、(2)蓖麻油主要成分蓖麻油三甘油酯中的长碳链疏水基团，可以对脂肪-芳香共聚酯的主链形成保护，减少其吸潮能力，提高其抗水解能力，有利于延长制品的货架区和使用期；
29、(3)蓖麻油主要成分蓖麻酸三甘油酯中的三羟基结构，可以通过异氰酸酯与脂肪-芳香共聚酯连接，形成枝化结构或者微交联结构，提高了脂肪-芳香共聚酯制品的强度和抗撕裂性能；
30、(4)脂肪-芳香共聚酯中保留着大量的碳碳双键，在制品加工过程中可以通过共聚酯材料制备过程中预埋的引发剂，引发第二次接枝或者交联，进一步提高制品的强度和抗撕裂性能；
31、(5)疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料的制备方法，简单易本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：90～99份脂肪-芳香共聚酯，0.5～5.0份蓖麻油，0.5～5.0份异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，脂肪-芳香共聚酯由芳香酸、脂肪酸与醇类化合物经过酯化反应和缩聚反应得到。
3.根据权利要求2所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，脂肪-芳香共聚酯中芳香酸：脂肪酸的摩尔比为1～50：50～99。
4.根据权利要求2所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，醇类化合物的摩尔量为芳香酸与脂肪酸摩尔量之和的1.0～5.0倍。
5.根据权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，脂肪-芳香共聚酯在190℃、负荷2.16kg下的熔体流动速率为20～100g/10min。
6.根据权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，脂肪-芳香共聚酯中羧基的含量≤30mol/t。
7.根据权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，异氰酸酯为
8.根据权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，所述疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料还包括0.0～0.5份引发剂。
9.一种如权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将脂肪-芳香共聚酯加入双螺杆挤出机的喂料料仓，将蓖麻油加入到与双螺杆挤出机熔融段相连的储罐A，异氰酸酯加入到与双螺杆挤出机塑化段相连的储罐B，启动双螺杆挤出机进行混合、熔炼、挤出、冷却、切粒。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机进行混合、熔炼、挤出的温度为120～180℃。
...【技术特征摘要】
1.一种疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：90～99份脂肪-芳香共聚酯，0.5～5.0份蓖麻油，0.5～5.0份异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，脂肪-芳香共聚酯由芳香酸、脂肪酸与醇类化合物经过酯化反应和缩聚反应得到。
3.根据权利要求2所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，脂肪-芳香共聚酯中芳香酸：脂肪酸的摩尔比为1～50：50～99。
4.根据权利要求2所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，醇类化合物的摩尔量为芳香酸与脂肪酸摩尔量之和的1.0～5.0倍。
5.根据权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材料，其特征在于，脂肪-芳香共聚酯在190℃、负荷2.16kg下的熔体流动速率为20～100g/10min。
6.根据权利要求1所述的疏水、抗撕裂生物降解共聚酯材...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴清文，应建波，项赛飞，叶专，应家荣，宋少华，
申请(专利权)人：宁波聚泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。