[发明专利]一种PBAT共聚酯组合物及其制备方法和所用成核剂

说明书

本发明公布了一种用于PBAT共聚酯的成核剂，该成核剂为埃洛石、热活化埃洛石或有机改性埃洛石，所述成核剂的中值粒径为0.01～20μm，优选为0.1～1.2μm；所述成核剂的长径比为5～50。本发明还公布了含有上述成核剂的PBAT共聚酯组合物及其制备方法，该组合物包括PBAT共聚酯和所述成核剂，所述成核剂重量占所述组合物重量的0.1～70％。本发明所述成核剂易于均匀分散在PBAT共聚酯基体中，可以非常有效地提高PBAT共聚酯的结晶温度，降低晶体尺寸，提升结晶速率；有利于提高材料的透明度，缩短制品的成型周期；同时所述成核剂成本低，具有应用优越性。

技术领域

本发明属于共聚酯制备领域，具体涉及一种PBAT共聚酯组合物及其制备方法和所用成核剂。

背景技术

脂肪族-芳香族共聚酯聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)是一种代表性的全生物可降解高分子。PBAT具有良好的延展性和断裂韧性、优异的加工性以及可调节的生物降解性，有望成为聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等石油基塑料的主要替代材料。但PBAT材料加工为薄膜制品时，比传统聚乙烯薄膜的透光率低，作为农膜使用时会降低光线透过率，影响作物生长；在注塑加工PBAT制件时，其成型周期较长，影响了大规模应用。无论是注塑、挤出还是吹膜得到的纯PBAT制品其结晶度均较低(20％)，会影响制品的力学性能。上述应用中的不足，与PBAT的结晶行为有关，如结晶形态和结晶动力学。高分子结晶学研究表明，结晶单元的形态结构能够影响聚合物产品的物理性能。通过调节聚合物中晶区和非晶区的含量、晶体的数量和尺寸可提高材料本体的物理性能。其中受结晶度和形态结构影响的物理性能有光学性能、力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐磨性、表面硬度等。结晶动力学，如结晶温度、结晶速率等可影响制品的加工效率。

因此，为了使聚合物制品，如PBAT薄膜等，获得最佳的物理性能，期望根据不同的应用领域，生产出高结晶度的材料，或结晶致密，晶体尺寸较小且粒径均一的形态结构，或缩短原有材料的加工周期，提高效率。因此为了解决PBAT上述中的不足，采用成核剂从结晶形态和动力学上调节PBAT的结晶温度、结晶时间、晶体大小以及结晶度显得尤为必要和具有应用价值。

成核剂作为调控聚合物形态结构和结晶动力学的方法已被广泛研究，尤其对于聚乙烯，聚丙烯和聚酯材料。例如，美国应用矿物公司申请的应用于聚乙烯的成核剂(CN201180051447)，纳幕尔杜邦公司申请了将二羧酸一钠盐作为PTT聚酯成核剂的专利(US[31]60/100847)，清华大学郭宝华研究团队发现聚富马酸二元醇酯及其共聚酯可作为PBS聚酯的成核剂(CN 201210000829.2)，上海杰士杰公司发现了用于提高聚乳酸透明性的有机成核剂(CN201210402334.2)，中科院化学所披露了一种用于PET聚酯的小分子羧酸盐成核剂(CN 96109004.9)。由此可见，每种材料均有自己适用的成核剂。从理论上讲，成核剂是为材料提供吸附和结晶的表面，降低其成核位垒，因此，成核剂材料的表面特性及其与作用对象间的相互作用是决定其是否可作为成核剂的关键评价指标。换言之，成核剂不具有普适性，它对于每种材料具有选择性。已公开的文献显示蒙脱石[Chivrac F,Pollet E,Avérous L.Nonisothermal crystallization behavior of poly(butylene adipate‐co‐terephthalate)/clay nano‐biocomposites[J].Journal of Polymer Science Part B:Polymer Physics,2007,45(13):1503-1510.]、石墨烯[Feng S,Wu D,Liu H,etal.Crystallization and creep of the graphite nanosheets based poly(butyleneadipate-co-terephthalate)biocomposites[J].Thermochimica Acta,2014,587:72-80.]对PBAT具有一定的成核作用，但对成型周期影响较小，同时也存在难以分散和剥离的问题。