技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，特別是一種聚(對苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯(PBAT)基復合材料的制備方法。

背景技術

被廢棄的傳統石油基高分子材料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等)不能降解，對環境造成了嚴重的污染。一般用掩埋或焚燒的方法進行處理。掩埋的方法治標不治本，不能從根本上消除其對環境造成的污染。焚燒后產生的有毒氣體會引起更嚴重的大氣污染。生物降解聚酯材料能被微生物或酯酶降解，降解的最終產物 (二氧化碳和水)是植物光和作用的原料。另外，某些聚酯材料的機械性能可與傳統塑料相媲美。因此聚酯材料有望取代傳統塑料而成為綠色環保材料，已經被開發并廣泛應用在農業、環保、醫學等領域。

聚(對苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯(PBAT)材料是德國巴斯夫公司開發的一種由聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚己二酸丁二醇酯(PBA)組成的共聚酯，已被加工成農用地膜、環保購物袋、保鮮膜等產品。由于其結晶速率慢，嚴重影響了其加工成型及機械性能。加入成核劑到高分子材料中制備復合材料的方法在工業上一直用來改善其結晶性能、熱穩定性、機械性能、透明性等，因為該方法成本低、工藝方法簡單、材料制備周期短、改性效果明顯。目前用于對PBAT材料進行改性的成核劑，改性效果有待提高，或所用的成核劑對環境或生物體有一定的副作用。

苯基磷酸鋅(zinc phenylphosphonate,PPZn)生物相容性好且制備方法簡單。據報道，PPZn作為一種改性效果好的成核劑或添加劑有望用來制備多種有應用潛力的生物醫用材料。因此，本發明用PBAT和PPZn制備一種綠色環保復合材料，使PPZn能大大提高PBAT的結晶速率和結晶溫度，縮短加工周期，節省加工成本。

發明內容

本發明針對技術背景中提出的問題，提出了一種原材料廉價且制備方法簡單易行的一種聚(對苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯基復合材料的制備方法，該制備方法可提高聚酯材料結晶速率和結晶溫度。

本發明的技術方案：

一種聚(對苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯基復合材料的制備方法，包括下述步驟：

1)將苯基磷酸加入去離子水中，苯基磷酸與去離子水的用量比為0.1mol： 200mL，攪拌溶解得到苯基磷酸溶液；將鹵化鋅加入去離子水中，鹵化鋅與去離子水的用量比為0.1mol：100mL，攪拌溶解得到鹵化鋅溶液；將鹵化鋅與苯基磷酸溶液混合并充分攪拌，得到混合液；

2)將上述混合液邊攪拌邊滴加濃度為0.1mol/L的堿性溶液調節pH至5-6，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，堿性溶液的滴加速度為2-5 mL/min，將收集到的沉淀加入去離子水中，沉淀與去離子水的用量比為 1g:100mL，在50℃溫度下攪拌3天，得到沉淀物；

3)將上述沉淀物用去離子水沖洗后，放入40℃的真空箱中干燥1天，然后置于在180-250℃的真空箱中脫去結合水，得到脫水苯基磷酸鋅(PPZn)粉末；

4)用研缽把PPZn粉末進一步碾細，過100目篩，得到碾細后的PPZn備用；

5)將上述碾細后的PPZn粉末與聚(對苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇) 酯(PBAT)塑料混合，混合物中PPZn的質量百分比為0.1-0.5％，然后加入三氯甲烷，混合物與三氯甲烷的用量比為1g:100mL，置于通風櫥中充分攪拌1天以保證PBAT溶解完全和PPZn分散均勻，待三氯甲烷揮發完全后，得到PBAT/PPZn 復合膜；

6)將上述PBAT/PPZn復合膜置于40℃的真空箱中抽真空10小時，得到完全干燥的結晶速率和結晶溫度大大提高的PBAT基復合膜。

所述步驟1)中鹵化鋅為氯化鋅、氟化鋅或溴化鋅；混合液中苯基磷酸和鹵化鋅的摩爾比為1:1。

所述步驟5)中聚(對苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯(PBAT)的分子量為不低于50000道爾頓；聚(對苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯(PBAT) 中的聚己二酸丁二醇酯(PBA)的摩爾百分含量為不高于65％。

本發明的有益效果是：

本方法制備的復合材料結晶溫度大大提高，比純PBAT的結晶溫度提高了近 20℃，等溫結晶時間大大減少，縮短了材料成型加工周期；本方法制備的復合材料工藝簡單、成本低廉、加工時間短，容易推廣應用。

附圖說明

圖1為PPZn的XRD圖。

圖2為純PBAT和PBAT/PPZn的非等溫結晶DSC曲線。