[发明专利]一种改性PBAT全生物降解塑料及制备方法

说明书

本发明涉及降解塑料技术领域，特别是涉及一种改性PBAT全生物降解塑料及制备方法。包括以下步骤：将原淀粉、硬脂酸混合粉碎；将预处理细化淀粉高速混合，分批加入聚碳酸酯‑1,6‑己二醇酯二醇，放料，密封包装放置24h以上，与4,4`‑二苯基甲烷二异氰酸酯、扩链剂，高速混合反应，陈放，与单硬脂酸甘油酯混合，粉碎，与无机粉体、分散剂、PBAT高速混合，造粒，得到一种改性PBAT全生物降解塑料。本发明通过对淀粉微细化，淀粉表面渗透聚碳酸酯‑1,6‑己二醇酯二醇，加入4,4`‑二苯基甲烷二异氰酸酯扩链，使微细化淀粉的表面形成紧密包覆聚氨酯层的改性微细淀粉。这一界面层与淀粉连接牢固，不易脱落，使得微细淀粉保持刚性，同时微细淀粉不再团聚，界面相容显著提升。

技术领域

本发明涉及降解塑料技术领域，特别是涉及一种改性PBAT全生物降解塑料及制备方法。

背景技术

随着限塑政策的逐步推行，近几年生物塑料的市场需求明显增加。相关生物塑料技术不断突破瓶颈。通过不断筛选，适合于制作薄膜包装袋的生物塑料PBAT（聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯）得到了快速的发展。PBAT是一种含柔性的脂肪链的生物塑料，具有良好的延展性和成膜性，是目前优选出的最适合制备包装袋的生物塑料。

然而，PBAT受原料供应影响，成本远高于普通塑料薄膜，影响了大规模化的使用。另外，PBAT制备的薄膜由于缺乏刚性，在吹膜、制袋中稳定性较差。根据已公开的技术，为了提高PBAT薄膜的刚性、降低成本，目前主要采用在PBAT中共混碳酸钙、滑石粉等无机填料。但由于碳酸钙、滑石粉容易团聚，在薄膜中容易出现大量的白色晶点，晶点过大会造成破膜严重影响吹膜。而且，在PBAT中共混分散碳酸钙、滑石粉造粒，在存放过程中，随着存放时间延长，同样会出现严重的团聚。

淀粉作为刚性粒子，用于PBAT具有碳酸钙、滑石粉一样的刚性特点，同时可以降低PBAT的成本。最为重要的是淀粉粒子表面具有丰富的羟基基团，可以进行改性处理，以克服普通填料的团聚等问题。因此，淀粉在PBAT中具有巨大的应用潜力。

淀粉从结构上看，是由单一类型的糖单元组成的高聚糖，淀粉邻近分子间多以氢键相互作用形成微品结构的完整颗粒，使得淀粉结晶度高，具有同无机填料一样的刚性。如果将淀粉微细颗粒内的氢键破坏，淀粉分子变构无序化，会形成类似通用塑料的热塑加工特性，这一技术已被很好的证明了技术效果。例如采用水和多元醇甘油等作为增塑剂，在高剪切力和高温作用下渗透淀粉，可以破坏淀粉的微晶，使大分子无序线性排列，从而使就可以使原天然淀粉具有热塑性。

然而,现有热塑性淀粉的耐水性较差、耐温性有限，加工范围有限,热塑性淀粉采用了较多的强极性小分子处理氢键，在高湿环境下增塑剂容易从产品中扩散出来，造成制品发粘和耐水性降低。

如果将淀粉微细化，通过表面改性，一方面可以保持微细淀粉良好的刚性，用于PBAT生物塑料增加薄膜的刚性，另一方面微细淀粉粒子表面具有丰富的羟基基团，可以进行改性处理，不但可以克服填料的团聚问题，而且可以增强与PBAT的相容性、分散性。

现有技术制备微细化改性淀粉主要是采用研磨、气流粉碎等物理破碎和表面偶联改性剂进行处理，微细化淀粉不仅可使淀粉颗粒形状发生较大变化，而且淀粉的许多物性也随之改变，如比表面积增加、分子整体结构松弛、结晶度下降、分子量降低等，从而使淀粉的无序化程度增加，反应活性提高、填充性能得到改善。在将微细化淀粉用于生物塑料时，对淀粉的改性要求较高，简单的偶联难以达到使用要求。微细化淀粉的表面分子链通常处于无序状态，但分子链间很容易借氢键吸引到一起，重新进行有序的排列形成结晶，逐步导致微细淀粉颗粒结团硬化，从而影响在生物塑料中的分散使用。

中国发明专利CN201710353482.2中公开了淀粉改性全生物基PBAT生物降解塑料，虽然该方法制得的淀粉改性全生物基PBAT生物降解塑料，复合改性后符合完全降解的要求，增强了纯PBAT树脂的力学性能，降低了生产成本，但是其改性塑料的相容性差，塑料稳定性能不足。