[发明专利]一种快速结晶的PBAT材料及其制备方法

说明书

本发明涉及生物可降解高分子材料改性技术，旨在提供一种快速结晶的PBAT材料及其制备方法。该材料是由聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯与成核剂组成的混合物，在混合物中成核剂的质量百分比含量为0.05～5％；成核剂是三聚氰胺和三聚氰酸的配合物，三聚氰胺和三聚氰酸的摩尔配比为1∶1。本发明采用三聚氰胺/三聚氰酸配合物作为成核剂来促进PBAT的结晶，使PBAT结晶速度、机械性能大幅提升。成核剂在PBAT中用量少、分散性好，可以有效提高PBAT的结晶速度。本发明可提高PBAT的结晶温度，提高其结晶速度，进而使PBAT薄膜在加工过程中不粘附设备，有利于提高PBAT薄膜的加工效率，降低加工成本。制备工艺简单，生产成本低，污染少，易于大规模工业化生产。

技术领域

本发明是关于生物可降解高分子材料改性技术，特别涉及快速结晶的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯及其制备方法。

背景技术

聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是由已二酸、对苯二甲酸及丁二醇的单体聚合而形成的一种生物可降解的无规共聚物，可用于生产柔韧的薄膜或食物容器等。PBAT制品在自然界中可降解，土壤中的大量微生物可以将PBAT分解，自然界中的细菌和菌类中的酶也可以使其分解而回到自然环境中，且PBAT及其降解产品环境友好，无毒无害。同时，PBAT在低于230℃加工时熔体的稳定性较好。PBAT本身具有良好的拉伸性能，能够制成厚度为微米级的薄膜，对水蒸气和氧气具有良好的阻隔性能，因此其可替代不可降解的聚乙烯材料，用于制备可降解地膜。

挤出吹膜法是目前生产农用地膜的主要方式。PBAT作为无规共聚物，其结晶度较低，玻璃化温度在零度以下，远低于室温，结晶温度也偏低，且熔体冷却速率较慢，粘性较大，在吹膜成型的过程中，当膜泡经过牵伸辊挤压时，未能完全冷却定型，将使其容易粘附在设备上，同时前后两层膜紧紧贴合在一起，附着力大，难以分开。另外，结晶不完全的产品在使用周期内，结晶度将受到环境温度的影响而使其性能不稳定。因此寻找合适有效的方法提高PBAT的结晶温度，加快其结晶，将可改善PBAT的吹膜稳定性，对PBAT地膜的工业化制备具有重要意义。

聚合物的结晶受成核和分子链扩散两个过程控制，其中成核包括均相成核和异相成核两种。为了加快异相成核，聚合物加工中通常采用添加成核剂的方法来提高其结晶速度和结晶度。另外，成核剂的加入也可使聚合物球晶微细化，可提高制品的韧性和透明性，并有利于提高产品的强度和模量，缩短成型加工周期，保持最终产品的尺寸稳定性。针对PBAT材料，选择合适的结晶成核剂，能提升其结晶温度和结晶速度，使PBAT在吹膜成型过程中可更快地冷却定型，从而降低粘附作用，改善其成型工艺的稳定性，同时也能提高PBAT的结晶度，从而改善其制品的机械性能和稳定性。

在现有技术中，成核剂已广泛运用于塑料薄膜的制备生产，例如滑石粉、云母、有机磷酸盐等可在聚乙烯和聚丙烯塑料薄膜的挤出吹膜工艺中作为成核剂使用，多酰胺类化合物(商品名TMC328)等可在聚乳酸拉伸薄膜材料中作为成核剂使用(陈哲峰等，高分子学报,2015,(10):1121-1127)。但这些成核剂均无法提高PBAT材料的结晶温度和结晶速度，均不对PBAT结晶具有成核剂的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种快速结晶的PBAT材料及其制备方法。该方法能获得结晶速度更快、机械性能更优的PBAT材料。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种快速结晶的PBAT材料，该材料是由聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯与成核剂组成的混合物，在混合物中成核剂的质量百分比含量为0.05～5％；

所述成核剂是三聚氰胺和三聚氰酸的配合物，其结构式如下：

在该成核剂中，三聚氰胺和三聚氰酸的摩尔配比为1∶1。