一种全降解复合介质材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及复合介质材料技术领域，具体涉及一种用于制备全降解静电膜的全降解复合介质材料及其制备方法。


背景技术：

2.静电保护膜是一种靠产品自身的静电吸附来粘在物品表面起到保护作用的介质薄膜，一般以热塑性聚合物通过熔融吹塑或者流延加工工艺制备而成，也有通过溶液流延工艺制备的，一般用于对胶粘剂残留比较敏感的表面，多用于电子产品、光学仪器设备等较为光滑表面的保护，静电膜作为介质聚合物材料在工业领域的一项重要应用，广泛应用于电子产品及产业链多流程产品的表面保护、光学镜片保护等高亮、高清洁面保护。
3.但是，静电保护膜属于一次性工业塑料制品，使用后会产生巨大的塑料污染，特别是消费者直接使用的电子产品的静电保护膜丢弃之后不易统一回收处理，随着全球范围内对塑料污染治理的政策要求越来越高以及人们的环保意识日益加强，环保型静电膜应用需求日益强烈。
4.目前在世界范围内消费领域塑料薄膜正在逐步转为可降解产品，然而静电保护膜作为用量极大的一次性工业塑料制品尚未有全降解的产品，为了减少工业领域塑料污染，亟需开发能够制备静电膜的全降解复合介质材料。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种全降解复合介质材料，具有力学性能高、静电极化高、薄膜透明度较好且成本低、可降解的优点。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种全降解复合介质材料，其原料按重量份包括有：聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)50-99重量份、聚甲基碳酸酯(ppc)0-10重量份、聚乳酸(pla)0-10重量份、电极化无机粉体材料0.02-20重量份、无机粉体分散剂0.001-1重量份、偶联剂0.001-1重量份、爽滑剂0-0.5重量份。
8.在本发明中，所述pbat属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具pba(聚己二酸丁二醇酯)和pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，是生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一；
9.所述pla是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生，主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料，是公认的环境友好材料；
10.所述ppc为以二氧化碳和环氧丙烷为原料合成的一种完全可降解的新型环保脂肪族聚酯材料，具有良好的降解性能和阻隔性能，还具有透明和无毒等优点；
11.进一步的，所述电极化无机粉体材料包含电气石粉、二氧化钛粉体、钛酸钡粉体、
钛酸钙粉体，所述钛酸钙粉体为具有压电性能的陶瓷粉体中的一种、或多种混合或结构复合的陶瓷粉体。
12.进一步的，所述电极化无机粉体材料优选具有片层装、棒状等具有一定长径比的粉体材料以及具有复杂纤维结构的无机陶瓷粉体。
13.进一步的，所述无机粉体分散剂为丙烯酸酯聚合物、柠檬酸钠中的一种或者二者的复合物。
14.进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂或酞酸酯偶联剂。
15.进一步的，所述爽滑剂为纳米二氧化硅与生物基聚烯烃爽滑剂的复合物。
16.进一步的，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯熔融指数为3-15，聚乳酸熔融指数为20-30、聚甲基碳酸酯熔融指数为5-10。
17.本发明的另一目的是提供一种全降解复合介质材料的制备方法，包括以下步骤：
18.(1)先将电极化无机粉体材料与分散剂按比例置于高速搅拌机，以400-1000rpm的转速高速搅拌混合10-30分钟得到具有较好分散性的电极化无机粉体；
19.(2)在步骤(1)中得到的电极化无机粉体中，按比例加入偶联剂，再以400-1000rpm的转速高速搅拌10-30分钟得到偶联剂包覆改性较好的电极化无机粉体；
20.(3)在步骤(2)中得到的电极化无机粉体中，按比例加入ppc、pla、pbat聚合物颗粒以及爽滑剂，高速搅拌5-20分钟得到混合均匀的有机无机混合料；
21.(4)将步骤(3)中得到的有机无机混合料通过双螺杆造粒机，经过熔融、挤出、拉条、冷却、切粒工序得到全降解复合介质材料颗粒；
22.(5)将步骤(4)中得到的全降解复合介质材料颗粒采用熔融吹膜机或流延机通过吹塑或流延工艺制备得到全降解复合介质薄膜；
23.(6)采用高压极化装置对步骤(4)中得到的薄膜进行极化得到存储大量静电的静电膜，根据使用尺寸要求进行切割得到最终全降解静电膜产品。
24.进一步的，步骤(1)中，所述高速搅拌机内温度不低于80摄氏度。
25.进一步的，步骤(4)中，所述造粒机加工温度区间在130-185摄氏度。
26.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
27.(1)该材料为全生物降解材料，可以实现在土壤中的全降解，使用废弃后不会对土壤造成污染；
28.(2)该全降解复合介质材料采用无机压电材料作为电极化介质，能够实现非常长的极化周期；
29.(3)利用该全降解复合介质材料制备的静电保护膜具有极高的介电常数，具有优异的静电吸附性能。
具体实施方式
30.下面结合实施例，进一步说明本发明的技术方案，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
31.实施例1
32.本实施例中，各原料的质量分数组成为：92份聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、3份聚乳酸(pla)、4.9份聚甲基碳酸酯(ppc)、电气石粉0.05份、分散剂0.015份、偶
30。
47.具体制备工艺为：
48.1.将粒径100nm的钛酸钡粉和分散剂置于温度不低于80℃的高速搅拌机内，以700rpm的转速高速搅拌15分钟；然后加入钛酸酯偶联剂，再以500rpm的转速搅拌10分钟，随后加入pla、pbat聚合物颗粒以及二氧化硅纳米粉爽滑剂，再以300rpm的转速搅拌10分钟得到有机无机混合料。
49.2.将有机无机混合料转移至具有较强分散功能的双螺杆造粒机进料仓，设置造粒机加工温度区间在130-185摄氏度内，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒得到全降解复合介质材料颗粒。
50.进一步地将得到地全降解复合介质材料颗粒经熔融吹塑得到厚度为3μm的薄膜，再将桶膜切成单层膜，将薄膜以卷对卷的连续化工艺通过50kv的静电发生器对薄膜进行极化处理，得到具有静电吸附功能的全降解保护膜。
51.经测试，该静电保护膜的拉伸强度纵向达到32mpa、横向达到30mpa，断裂伸长率纵向和横向均超过350％，介电常数为30。
52.对照例1
53.本对照例中，各原料的质量分数组成为：93份聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、4份聚乳酸(pla)、2.98份聚甲基碳酸酯(ppc)、爽滑剂0.02份，其中，聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)熔融指数为3-8，聚乳酸(pla)熔融指数为20-30、聚甲基碳酸酯(ppc)熔融指数为5-10。
54.具体制备工艺为：
55.1.将pla、pbat、ppc聚合物颗粒以及二氧化硅纳米粉爽滑剂加入告诉俺混料机，以300rpm的转速搅拌10分钟得到混合料。
56.2.将混合料转移至具有较强分散功能的双螺杆造粒机进料仓，设置造粒机加工温度区间在130-175摄氏度内，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒得到全降解复合材料颗粒。
57.进一步地将得到地全降解复合材料颗粒经熔融吹塑得到厚度为3μm的薄膜，再将桶膜切成单层膜，将薄膜以卷对卷的连续化工艺通过50kv的静电发生器对薄膜进行极化处理，得到具有静电吸附功能的全降解保护膜。
58.经测试，该静电保护膜的拉伸强度纵向达到25mpa、横向达到18mpa，断裂伸长率纵向和横向均超过350％，介电常数为1.5。
59.表1.实施例1-3复合介质材料薄膜与对照例薄膜介电常数
[0060][0061]
介电常数是表征薄膜存储电荷能力的物理性能，介电常数越大电荷存储能力越
好，薄膜存储电荷越多其静电吸附效果越好，与被保护物品地结合力越强，如表1所示，通过实施例1-3与对比例材料介电常数测试结果可以清晰地看出由本发明制得的静电膜具有更好地静电吸附性。
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表2实施例1-3复合介质材料薄膜与对照例薄膜介电常数
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拉伸强度是表征薄膜强度的重要参数，静电膜作为一种特殊保护膜，其拉伸强度越高其抗损坏能力越好，能够起到更好地保护功能，如表2所示，通过实施例1-3与对比样品对照，可以看出有机无机复合材料体系的薄膜具有更高的拉伸强度、相同的断裂伸长率，进而具有更好的保护效果。