[发明专利]一种结晶速度快的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，旨在提供一种结晶速度快的PBAT材料及其制备方法。该是聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯与成核剂的混合物，在混合物中成核剂的质量百分比含量为0.1～5％；成核剂是亚二甲苯基双烷基脲，其双烷基在苯环上的位置为对位或间位。本发明采用亚二甲苯基双烷基脲作为成核剂来促进PBAT的结晶，能使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，具体涉及一种结晶速度快的PBAT材料及其制备方法。

背景技术

传统农用地膜材料一般是聚乙烯和聚氯乙烯等，这些材料在自然条件下降解性能极差，地膜使用周期结束后，残留在耕地中，破坏土壤结构，影响农作物的种植与生长；且残膜回收困难，劳动强度大；焚烧废膜又会释放出有害气体，威胁人类健康。因此，生物可降解聚合物作为替代聚乙烯制备可降解地膜的更佳材料而受到广泛关注。目前开发出的生物可降解聚合物主要是脂肪族聚酯和脂肪-芳香族共聚酯，其中脂肪-芳香族共聚酯具备更加优秀的热稳定性、力学性能、加工性能，更加适合用于地膜的生产。在众多脂肪-芳香族共聚酯中，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)具有良好的热稳定性，力学性能适中，价格相对较低，柔软透明，类似低密度聚乙烯，因此在地膜应用上具有良好的前景。

在塑料薄膜的成型方法中，挤出吹膜法是目前大多数包装膜和农用膜的生产方式。而PBAT作为无规共聚物，其结晶度较低，结晶温度也偏低，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其使用周期内，结晶度将受到环境温度的影响而使制品性能不稳定。因此寻找合适有效的方法提高PBAT的结晶温度，加快结晶速度，以改善PBAT的吹膜稳定性，对PBAT地膜的工业化制备具有重要意义。

成核剂是目前公认的最方便有效的聚合物改性助剂之一，也是当前国内外研发的热点。其作用机理主要是：在熔融状态下，由于成核剂能提供结晶所需的晶核，聚合物由原来的均相成核转变成异相成核，从而加速了结晶，提高了结晶度，使晶粒结构细化，并有利于提高产品的刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性，抑制光散射，改善透明性和表面光泽及聚合物的物理机械性能(刚度、模量)，缩短加工周期等。针对PBAT，选择合适的结晶成核剂，能提高PBAT的结晶温度和结晶速度来使其更快的冷却定型，从而减低粘附作用，改善PBAT的吹膜稳定性。

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的结晶具有成核剂作用。目前没有专利文献公开聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的有效成核剂。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结晶速度快的PBAT材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种结晶速度快的PBAT材料，该材料是聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯与成核剂的混合物，在混合物中成核剂的质量百分比含量为0.1～5％；

所述成核剂是亚二甲苯基双烷基脲，其双烷基在苯环上的位置为对位或间位，结构式如下所示：

其中C_nH_2n+1表示烷基链，n的取值范围为1～18。