[发明专利]一种高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及聚合物成型加工技术领域，为解决现有聚丁二酸丁二醇酯材料强度较低、韧性不足、耐热性能差的问题，提供了一种高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料的绿色化制备方法，所述绿色化制备方法将聚丁二酸丁二醇酯颗粒料模压成型，进行压力诱导流动成型加工，即得高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料。本发明通过纯物理加工手段在低温下加工，避免了在高温下加工导致聚合物降解的问题，在提高了聚丁二酸丁二醇酯的强度和韧性的同时，还改善了材料的耐热性能。

技术领域

本发明涉及聚合物成型加工技术领域，尤其涉及一种高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着高分子科学与工程学科的快速发展，高分子材料以其低廉的价格、优异的性能和丰富的功能在人们日常生活和生产中占据了不可或缺的地位，但是高分子制品的遗弃也已经成为环境的巨大负担。如何安全、彻底地处理好高分子废弃物，现已成为世界各国学术界和工业界研究的重点领域。

近些年来，随着对环境污染治理的逐渐重视，不断更新的禁塑令让可生物降解塑料加速进入到生产生活中，但是大部分可生物降解塑料并不能完全满足使用需求。目前可生物降解高分子材料包括天然高分子材料、可完全降解生物基塑料、可完全生物降解的石油基材料三类，比如聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯等等。其中，合成主要原料为丁二酸和丁二醇的聚丁二酸丁二醇酯材料，既可以由传统的石油化工路线得到，也可以通过纤维素、葡萄糖、果糖等经生物发酵的途径生产，并且与其它可生物降解塑料相比，聚丁二酸丁二醇酯的断裂伸长率相对较高，较低的熔点和结晶温度也使得其表现出良好的加工性能。但是，聚丁二酸丁二醇酯材料还存在价格相对较高、熔体强度较低、强度和抗冲击强度不足、耐热性较差以及降解速度慢等缺点。综上所述，聚丁二酸丁二醇酯的高性能化(强韧化)变得尤为重要。

为了提高聚丁二酸丁二醇酯材料的性能，目前常用的方法是通过共混、共聚、扩链、交联等途径。共聚改性，可以通过添加脂肪族组分改善材料的脆性和提高生物降解性，而加入芳香族的组分可以增加分子链段的刚性提高强度；扩链或者交联，可以改善材料的耐热性能和提高熔体强度；共混改性，可以根据实际需要采用如大豆蛋白、淀粉、壳聚糖、聚乳酸等材料与聚丁二酸丁二醇酯共混，制备不同性能的材料。然而，在已有的研究中仍然存在着一些问题制约着其应用，比如强韧化程度不够高，以至于无法拓宽聚丁二酸丁二醇酯的应用领域，加入的填料/助剂会影响聚丁二酸丁二醇酯的生物相容性以及降解速度，制备工艺相对复杂难以规模生产，成本过高等。因此，本发明旨在提供了一种简单、绿色及有效的加工方法来提高聚丁二酸丁二醇酯材料的强度、韧性和耐热性，以进一步拓宽聚丁二酸丁二醇酯材料的应用范围。

发明内容

本发明为了克服上述现有聚丁二酸丁二醇酯材料强度低、韧性不足、耐热性能差的问题，提供了一种高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料的制备方法，该方法操作简单、能耗低、绿色无污染、无需添加助剂等优点，仅通过纯物理加工手段在低温下进行加工，避免了在高温下加工导致的聚合物降解、引入助剂填料影响生物相容性、化学反应产生副产物等问题。

本发明还提供了一种由上述方法制得的高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料，该材料在保留聚丁二酸丁二醇酯本身优异性能的基础上，进一步提高了其力学性能(包括拉伸强度和冲击韧性)，同时改善了其耐热性。

本发明还提供了一种高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料在包装领域中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料的制备方法，将聚丁二酸丁二醇酯颗粒料模压成型，再进行压力诱导流动成型加工，即得高强韧耐热聚丁二酸丁二醇酯材料。

本发明所述压力诱导流动成型方法是一种加工温度介于高分子材料玻璃化转变温度和熔融温度之间的，通过模具限制材料形变方向，再辅以施加适当的压力迫使材料沿着一个方向发生固态形变流动的加工方法。