1.本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种全生物降解复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
2.塑料是人类最伟大的发明之一，其具有质轻、化学稳定性好、加工性好、绝缘性好，以及富于装饰性等优点，惠及人类生活的方方面面，但塑料也是一把双刃剑，带来了严重的白色污染问题，目前，塑料行业污染最为严重的是膜类制品，包括购物袋，包装袋和地膜等，虽然一方面可以通过废弃塑料回收降低污染，但塑料回收率较低，另一方面，废弃塑料的焚烧和填埋处理，进一步加重了环境污染。生物降解塑料给出了治理白色污染的另一条途径。在此背景下，对于生物降解材料的开发成为热点。
3.聚对苯二甲酸
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己二酸丁二酯（pbat）是一类脂肪族/芳香族共聚酯，具有完全生物降解性能。pbat兼具pba和pbt的特性，pbat的抗撕裂强度是聚乙烯的120%，冲击强度是聚乙烯的130%，这些性能是生产高性能膜材的必备条件。pbat是目前生物降解塑料膜材的主要原材料。但是pbat作为膜材料使用时存在模量和屈服强度低，其膜产品的挺度差；pbat粘性较大，吹塑过程中易粘连，难开口，并且pbat的价格贵等问题。
4.cn109810476 a公开了可完全生物降解膜袋材料及膜袋制备方法，采用pbat、聚乳酸（pla）、增塑剂、填料制备而成，此共混物制备工艺简单，pla的加入可改善pbat的低模量和低拉伸强度，以及改善其易粘连问题，填料的混入显著降低了pbat的成本。但增塑剂的加入造成pbat拉伸强度下降，并且增塑剂存在易析出的问题。cn111647183 a公开了一种无机微粉/pbat全降解复合薄膜的制备方法，通过在pbat中加入一定量的无机填料，可以降低可降解复合薄膜的成本，改善其难开口等问题，但未经表面改性的无机填料的大量加入，往往导致大量团聚体的出现，分散性差、表面粗糙、力学性能下降。cn111423703 a公开了一种用于高填充pbat生物降解薄膜的caco3表面处理方法及薄膜的制备，其提供的复合材料可以全生物降解，加工性能好，与生物降解共聚酯基体相容性好，但此种无机填料改性方法较为复杂，采用异丙醇作为溶剂，不利于规模化生产。
5.因此，如何提高pbat的力学性能和加工性能，并降低成本，是扩大生物降解共聚酯pbat应用所必须解决的问题。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于克服pbat力学强度低、无机填料难以分散均匀、产品易粘连等问题，提供一种均匀性好的全生物降解复合材料及其制备方法，通过优化的性能，低廉的成本以及简单的工艺适应大众市场需求。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种全生物降解复合材料包括以下重量份的组分：全生物降解母粒
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5～80份
pbat
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20～95份pbs
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0～50份；其中，所述的全生物降解母粒，包括以下重量份的组分：pbat
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20～80份无机填料
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20～80份润滑剂
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0.1～10份抗氧剂
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0.1～5份扩链剂
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0.1～5份偶联剂
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0.1～5份。
8.所述的无机填料为碳酸钙和滑石粉（talc）中的一种或其组合，粒径为2000～10000目。
9.所述的扩链剂为环氧类丙烯酸共聚物，结构中含有2~15 个环氧基团，摩尔质量为1000～7000g/mol 。
10.所述的润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸及其盐中的一种或其组合。
11.所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的一种或其组合。
12.所述的偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或其组合。
13.所述的全生物降解复合材料的制备方法包括以下步骤：（1）将pbat、pbs于80℃烘干2～12小时；（2）将干燥后的pbat与无机填料、润滑剂、抗氧剂、扩链剂、偶联剂进行机械共混3～10分钟；（3）将步骤（2）混合均匀的物料进行熔融塑化、挤出、造粒，即得全生物降解母粒；（4）将全生物降解母粒与pbat、pbs常温混合 3～10分钟，然后挤出造粒，得到所述的全生物降解复合材料。
14.所述的全生物降解复合材料在制备膜类产品中的应用。
15.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：（1）本发明的全生物降解母粒以pbat作为caco3或talc的基体，填料的加入，大幅度降低了生产成本，更具市场竞争力，同时加入偶联剂，增加了无机填料与基体树脂的相容性，促使无机填料分散均匀，综合考虑了复合材料的成本和性能间的关系得到增强改性的全生物降解母粒；（2）本发明的全生物降解母粒中加入多元环氧基扩链剂，其环氧基团可与pbat的端基，如羟基或羧基反应，达到扩充直链或支链的目的，并且可以改善无机填料的分散性和pbat的力学性能，进一步的可以缓解加工过程中由于pbat的降解反应造成的力学性能降低，得到增强改性的全生物降解母粒；（3）以pbat和pbs作为聚合物基体，pbs具有较高的屈服强度，硬度较好但延伸率较低；pbat韧性突出，但硬度刚性均不及pbs，两种材料性能互补，但其相容性差。将全生物降解母粒添加到pbat/pbs共混物中，其增强改性的pbat母粒与pbat和pbs共混时，增强的pbat母粒对pbat和pbs造成强烈的剪切和破碎效应，起到强迫增容的作用；另一方面，pbat母粒相中没有反应的环氧基团可进一步与pbat和pbs分子链末端基团发生支化反应，原位生成
pbat
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g
‑
pbs嵌段大分子，起到增容作用，迫使组合物相尺寸细化，相界面结合力增强。通过此种方法有效改善pbat/pbs复合材料相容性，促使无机填料均匀分散。
16.（4）本发明通过上述全生物降解母粒的制备，及其与pbat、pbs进行多相复合共混改性，集两次共混过程达到填料均匀分散的效果，以及独特的高剪切细化增容作用，生产工艺简单，易于操作，具有优越的力学性能，制得的全生物降解复合材料特别适用于制成薄膜，包括购物袋、垃圾袋、包装袋等。
具体实施方式
17.为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
18.原料及来源：pbat、pbs均购自新疆蓝山屯河聚酯有限公司。
19.实施例1本发明提供一种全生物降解复合材料及其制备方法和应用，所属材料的制备方法包括：（1）先将pbat、pbs在80℃烘干8小时。
20.（2）将干燥后的pbat颗粒47.5份、3000目caco
3 45份、3000目talc 5份、芥酸酰胺0.5份、环氧类丙烯酸共聚物0.5份、硅烷偶联剂1份、抗氧剂1010 0.25份、抗氧剂168 0.25份在高混机中进行机械共混5分钟，将上述混合均匀后的物料加入双螺杆挤出机中，制成全生物降解母粒。双螺杆挤压的温度为50
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175℃，螺杆转动速度为100
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300r/min，螺杆长径比40。
21.（3）将步骤（2）得到的全生物降解母粒50份与pbat 25份、pbs 25份于高混机中常温混合3分钟，然后加入到双螺杆机中挤出共混造粒，即得全生物降解复合材料。双螺杆挤压的温度为50
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175℃，螺杆转动速度为250
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300r/min，螺杆长径比44。
22.按照gb/t1040.2检测其性能，全生物降解复合材料的屈服强度为16mpa，拉伸强度为30mpa，断裂伸长率为410％。土壤埋藏降解实验，降解时间为一年。
23.实施例2本发明提供一种全生物降解复合材料及其制备方法和应用，所属材料的制备方法包括：（1）先将pbat、pbs在80℃烘干8小时。
24.（2）将干燥后的pbat颗粒47.5份、3000目caco
3 45份、3000目talc 5份、芥酸酰胺0.5份、环氧类丙烯酸共聚物0.5份、硅烷偶联剂1份、抗氧剂1010 0.25份、抗氧剂168 0.25份在高混机中进行机械共混5分钟，将上述混合均匀后的物料加入双螺杆挤出机中，制成全生物降解母粒。双螺杆挤压的温度为50
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175℃，螺杆转动速度为100
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300r/min，螺杆长径比40。
25.（3）将步骤（2）得到的全生物降解母粒60份与pbat 20份、pbs 20份于高混机中常温混合3分钟，然后加入到双螺杆机中挤出共混造粒，即得全生物降解复合材料。双螺杆挤压的温度为50
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175℃，螺杆转动速度为250
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300r/min，螺杆长径比44。
26.按照gb/t1040.2检测其性能，全生物降解复合材料的屈服强度为16mpa，拉伸强度为28mpa，断裂伸长率为355％。土壤埋藏降解实验，降解时间为一年。
27.实施例3本发明提供一种全生物降解复合材料及其制备方法和应用，所属材料的制备方法包括：（1）先将pbat、pbs在80℃烘干8小时。
28.（2）将干燥后的pbat颗粒47.5份、3000目caco
3 45份、3000目talc 5份、芥酸酰胺0.5份、环氧类丙烯酸共聚物0.5份、硅烷偶联剂1份、抗氧剂1010 0.25份、抗氧剂168 0.25份在高混机中进行机械共混5分钟，将上述混合均匀后的物料加入双螺杆挤出机中，制成全生物降解母粒。双螺杆挤压的温度为50
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175℃，螺杆转动速度为100
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300r/min，螺杆长径比40。
29.（3）将步骤（2）得到的全生物降解母粒80份与pbat10份、pbs 10份于高混机中常温混合3~10分钟，然后加入到双螺杆机中挤出共混造粒，即得全生物降解复合材料。双螺杆挤压的温度为50
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175℃，螺杆转动速度为250
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300r/min，螺杆长径比44。
30.按照gb/t1040.2检测其性能，全生物降解复合材料的屈服强度为17mpa，拉伸强度为21mpa，断裂伸长率为260％。土壤埋藏降解实验，降解时间为一年。
31.由实施例1
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3可知，随着全生物降解母粒比例上升，全生物降解复合材料屈服强度有所上升，伸长率下降，可根据这一规律，有选择制成成品。
32.对比例1（1）先将pbat在80℃烘干8小时。
33.（2）将干燥后的pbat 70.5份、3000目caco
3 25份、3000目talc 2份、芥酸酰胺0.5份、硅烷偶联剂1份、抗氧剂1010 0.25份、抗氧剂168 0.25份在高混机中进行机械共混5分钟，将上述混合均匀后的物料加入双螺杆挤出机中，制成全生物降解母粒。双螺杆挤压的温度为50
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175℃，螺杆转动速度为100
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300r/min，螺杆长径比44。
34.按照gb/t1040.2检测其性能，全生物降解母粒的屈服强度为10mpa，拉伸强度为26mpa，断裂伸长率为400％。
35.对比例1中，给出了全生物降解母粒的性能，即未加入pbs，单独对pbat进行填充改性，屈服强度较低，为10mpa，断裂伸长率显著降低至400%。
36.对比例2（1）先将pbat、pbs在80℃烘干8小时。
37.（2）将干燥后的pbat 45.5份、pbs 25份、3000目caco
3 25份、3000目talc 2份、芥酸酰胺0.5份、硅烷偶联剂1份、抗氧剂1010 0.25份、抗氧剂168 0.25份在高混机中进行机械共混5分钟，将上述混合均匀后的物料加入双螺杆挤出机中，即得全生物降解复合材料。双螺杆挤压的温度为50
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175℃，螺杆转动速度为100
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300r/min，螺杆长径比44。
38.按照gb/t1040.2检测其性能，全生物降解复合材料的屈服强度为12mpa，拉伸强度为29mpa，断裂伸长率为390％。
39.对比例2中，所有原料经过共混后，直接经双螺杆挤出机造粒得全生物降解复合材料，加入pbs后，会在一定程度上提高复合材料的屈服强度，但断裂伸长率值有所降低。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。