[发明专利]一种含椰壳粉的改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可生物降解的高分子复合材料，尤其涉及一种含椰壳粉的改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料及其制备方法。

背景技术

伴随着全球经济的飞速发展，世界各国对石油资源的需求不断递增，石油基聚合物材料的应用正逐步渗透到国民经济的各个领域和人类生活的各个方面。然而与此同时石油危机日益严峻，不可降解的石油基塑料也给世界各国带来了严重的环境污染问题。面对资源短缺和环境污染两大问题，开发来自可再生资源的生物降解高分子材料已成为塑料和包装工业领域的研究热点，更是实现全球经济可持续发展的战略选择。在大量可生物降解的合成聚合物材料中，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯是一种兼具脂肪族聚酯优异生物降解性能和芳香族聚酯优异力学性能的脂肪族/芳香族共聚酯，该共聚酯具有能与普通塑料相媲美的优良物理性能和加工性能。与通用高分子材料类似，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯也可以通过注塑、挤出、吹塑、模压、流延成膜及吹膜等手段进行加工制备。目前国外一些大公司已经将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯实现了商业化生产并推出一系列相关产品，如德国巴斯夫公司(BASF)的Ecoflex商品，美国伊士曼公司(Eastman)的Eastar Bio商品，美国杜邦公司(Dupond)的Biomax商品等。由于聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯具有可再生性、可降解性、可加工性能优越、韧性好、耐高温性、力学性能优越等优点，其制品在工业包装，农林业生产等领域具有广泛的应用价值。但是由于芳香族链段的存在，致使聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的降解速率相对较慢。同时其拉伸强度不大也限制了该材料在力学性能要求较高领域的应用。此外，该材料的成本相对较高，限制了其市场化应用的推广。因此为了改善聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯材料的综合性能并降低生产成本，对其进行改性显得尤为必要。

椰子属于棕榈科椰子属，是热带地区主要的木本油料作物之一，综合利用经济效益高，故享有“宝树”的美誉。椰子在我国的种植历史已有2000多年，其种植地域主要集中在海南和云南等南部省份。椰子近似球形，由外果皮、中果皮、内果皮、种皮、种仁(胚乳)、胚、椰汁等部分组成。椰子的外果皮及中果皮俗称椰衣，约占椰子总质量的33-35％；内果皮俗称椰壳，约占椰子总质量的12-15％，成熟椰子的椰壳成棕褐色，质地十分坚硬。利用椰壳坚硬的质地，可将其雕刻成工艺品或加工成乐器、碗、勺等用具；国内外科学家的目光正集中于将椰壳干馏成木炭，再经活化处理制成优质活性炭；国外研究人员也将椰壳粉掺入混凝土中，以减轻混凝土的重量并降低建筑物的成本；椰壳粉还可用作暗色塑料和硬质橡胶制品的填料。椰壳粉的主要成分是天然植物纤维，质地较为致密坚硬，具有比强度高，可降解，来源广泛价格低廉等优点，因而受到国内外科学家的广泛关注。目前，国外研究利用椰壳粉的相关技术相对成熟，利用率相对较高。国外研究者将椰壳的粉碎物(椰壳粉)用于化纤工业的填料、农药冲淡剂、表面液体吸收剂、胶印和沥青产品表面处理剂、电焊条表面涂剂、复合板材填充剂、铸模剂、活塞吹净剂和蚁香掺合剂等。CN 103030870 A公开了一种聚乙烯/POM包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料及其制备方法，该方法制得的材料质轻柔软、强度高、回弹性好。CN 101186755 A公开了一种椰衣与热塑性塑料复合材料的制备方法，该方法解决了椰衣纤维与热塑性塑料的相容性及原料表面处理技术等问题。阮林光等(塑料，2008年04期由此可见，使用椰壳纤维制作符合材料具有良好的市场前景。但在国内，椰壳粉仍属椰雕工艺品或其它装饰品生产中的废弃物，其综合利用率较低。长期堆置于自然环境中，也会形成不可忽视的生态压力。因此将废弃的椰壳精加工成椰壳粉，对其进行回收利用，开发可再生资源含椰壳粉的复合材料具有客观的经济效益与社会价值，同时现阶段聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的成本还相对较高，椰壳粉的引入可以降低该材料制品的生产成本。从而开发此类可完全生物降解，低成本的椰壳粉改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料具有显著的社会意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种含椰壳粉的改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)复合材料及其制备方法，在聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯基体中载入偶联剂改性椰壳粉、润滑剂及热稳定剂经挤出造粒和注塑成型制备得到含椰壳粉改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，可以解决上述单一聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的拉伸强度小，降解速率慢，成本高等缺点，含椰壳粉改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料比单一聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯材料具有更大的拉伸强度和更快的降解速率，同时，由于引入可回收利用、可再生的椰壳资源，因此还具有生产成本低的特点。