一种聚酯组合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子材料，更具体地，涉及一种聚酯组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、地膜在提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构，预防病虫害等方面发挥了重要作用，有效稳定了作物产量，扩大了作物种植范围和时间跨度。目前传统地膜主要以聚乙烯为原材料，其不可降解性导致在土壤中的积累逐渐增多，带来了农田白色污染，逐渐影响到农业环境的可持续发展。因此，以可生物降解材料为基础制备地膜受到了人们的广泛关注。

2、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(pbat)是目前应用最为广泛的全生物降解材料之一，然而其分子结构特点使得其水蒸气透过率与聚乙烯存在两个数量级的差距，因而制得的地膜保墒性能差，不利于作物的生长。为改善pbat基地膜的保墒性能，人们引入具有高阻隔性的树脂，如聚碳酸亚丙酯(ppc)，有效降低了地膜的水蒸气透过率。然而pbat-ppc地膜存在尺寸稳定性的问题，在机械播种打孔后，随着时间的推移以及环境光、热等因素的作用，预置孔发生收缩、变形，不利于出苗，诱导期缩短，严重影响了作物的产出。

3、现有技术公开了一种花生种植用全生物降解地膜，包括耐热层、阻隔层和耐水解层，其阻隔层的原料成分包括pbat40-70份、改性ppc 0-30份、pla3-10份、无机填料5-30份、扩链剂0.3-2份、光稳定剂0.2-3份、抗氧剂0.1-0.5份、开口剂0.1-2份、爽滑剂0.2-3份。然而，该地膜并没有针对解决尺寸稳定性的问题，尤其并没有针对地膜预置孔收缩率的问题给出相应解决方案。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有用于制备地膜的聚酯聚合物的尺寸稳定性差、尤其并没有针对地膜预置孔收缩率较大的问题进行相关改善的缺陷和不足，提供一种聚酯组合物，具有优异的尺寸稳定性，制备成地膜后尤其能够有效降低预置孔收缩率。

2、本发明的另一目的在于提供一种聚酯组合物的制备方法。

3、本发明的又一目的在于提供一种聚酯组合物在制备可生物降解地膜中的应用。

4、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

5、一种聚酯组合物，按重量份数计，包括如下组分：

6、基于脂肪族和/或芳香族二羧酸和基于脂肪族二羟基化合物的共聚酯50～93份，聚碳酸亚丙酯5～35份，聚羟基烷酸酯2～12份，片状填料0.5～10份，加工助剂0～3份；

7、其中，所述片状填料的平均直径为3～15μm，径厚比为5～1000。

8、本发明中，基于脂肪族和/或芳香族二羧酸和基于脂肪族二羟基化合物的共聚酯可以为50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、93份。

9、聚碳酸亚丙酯可以为5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份。

10、聚羟基烷酸酯可以为2份、4份、6份、8份、10份、12份。

11、片状填料可以为1份、2份、4份、6份、8份、10份。

12、本发明中，所述片状填料的平均直径可以为3μm、3.5μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm，径厚比可以为5、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000。

13、聚羟基烷酸酯的结构如下：

14、

15、其中m为大于等于0的整数，n为大于等于1的整数，r为氢、甲基、乙基或碳原子数量≤12的饱和烃链及其异构体；且聚羟基烷酸酯的两个末端基团分别为羟基和羧基。

16、本发明的发明人发现，通过聚酯组合物的聚羟基烷酸酯和平均直径为3～15μm，径厚比为5～1000的片状填料，可以在吹膜拉伸过程中，由于异相成核作用，促进聚酯取向结晶，可以有效提高聚酯组合物的结晶温度，从而提高组合物的耐冲击强度和尺寸稳定性。该聚酯组合物制备成地膜后，能够降低预置孔收缩率。

17、径厚比的测试方法为：按照jc/t 2063-2011标准方法测定。

18、平均直径的测试方法为：采用扫描电子显微镜测试，具体测试方法为，取聚酯组合物制成10±2μm的薄膜，贴附于样品台，用离子溅射仪对样品处理，使用扫描电子显微镜对样品描述片状物进行观察，并使用nano measurer软件尺寸分布进行统计分析，统计范围为200ⅹ200μm的典型视野，计算片状填料的平均直径。

19、本发明的共聚酯中，来自脂肪族二羧酸单元和来自芳香族二羧酸单元的摩尔比为(0.5～3)：1。

20、本发明的共聚酯的熔体质量流动速率为1～20g/min。测试方法为gb/t3682-2000，测试条件为190℃、2.16kg。

21、本发明的聚碳酸亚丙酯的熔体质量流动速率1～20g/min。测试方法为gb/t3682-2000，测试条件为190℃、2.16kg。

22、本发明的聚羟基烷酸酯的熔体质量流动速率1～30g/min。测试方法为gb/t3682-2000，测试条件为190℃、2.16kg。

23、优选地，所述片状填料的径厚比为100～1000。

24、更优选地，所述片状填料的径厚比为300～800。

25、更优选地，所述片状填料的平均直径为6～8μm，径厚比为300～800。

26、优选地，本发明所述聚酯组合物的结晶温度大于60℃

27、更优选地，本发明所述聚酯组合物的结晶温度为65～100℃。

28、结晶温度的测试方法为：用差示扫描量热仪(dsc)进行测试，将聚酯组合物装入铝坩埚制样，在氮气保护下进行扫描，扫描速度10℃/min，进行1.5个循环，测试结束后在第一个降温段第一个峰值读取结晶温度。

29、结晶温度较高，则有利于地膜加工冷却后快速结晶，在应用过程中大幅减少产生重新结晶的情况，也就不容易变形收缩。

30、优选地，所述聚羟基烷酸酯的拉伸强度≥31mpa。聚羟基烷酸酯的拉伸强度可以反映其结晶度，从而影响聚酯组合物的结晶性能。

31、本发明中，聚羟基烷酸酯的拉伸强度的测试标准为iso 527-1:2012。

32、更优选地，所述聚羟基烷酸酯的拉伸强度为35～42mpa。

33、优选地，所述片状填料为滑石粉、蒙脱土、云母粉、高岭土中的一种或几种。

34、优选地，所述聚羟基烷酸酯包括聚乳酸(pla)、聚乙醇酸(pga)、聚羟基丁酸酯(phb)、聚羟基丁酸共聚酯(phbv)、聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯(phbhhx)、聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯的共聚物(p3hb4hb或p34hb)中的至少一种。

35、优选地，基于脂肪族和/或芳香族二羧酸和基于脂肪族二羟基化合物的共聚酯包括己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(pbat)、癸二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(pbset)中的至少一种。

36、加工助剂的份量优选为1.5～3份。

37、优选地，所述加工助剂包括抗水解剂、抗氧化剂或光稳定剂中的一种或几种。

38、抗水解剂包括单体型碳二亚胺、聚合型碳二亚胺中的一种或几种。抗水解剂可以为0.05～1份。

39、抗氧化剂包括酚类、亚磷酸酯类或硫代酯类中的一种或几种。抗氧化剂可以为0.05～1份。

40、光稳定剂包括受阻酚类、受阻胺类或三嗪类中的一种或几种。光稳定剂可以为0.05～1份。

41、所述共聚酯在聚酯组合物中的重量百分含量不低于40％。

42、本发明还保护上述任一项所述聚酯组合物的制备方法，包括如下步骤：

43、将各组分混合，经熔融塑化、挤出、造粒，得到聚酯组合物；

44、其中，熔融塑化、挤出、造粒的设定温度为90～200℃。

45、在实际应用中，所述聚酯组合物的制备方法可以包括如下步骤：

46、将各组分混合，经熔融塑化、挤出、造粒，得到聚酯组合物；其中，熔融塑化、挤出、造粒的设定温度为90～200℃。本发明还保护上述任一项所述聚酯组合物在制备可生物降解地膜中的应用。

47、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

48、本发明公开了一种聚酯组合物，通过聚羟基烷酸酯和特定的片状填料，提高组合物的结晶温度，改善聚酯组合物结晶度低、结晶温度低、尺寸稳定性差的问题，尤其适用于地膜的制备，能够有效降低预置孔收缩率，而且制备得到的地膜具有较低的水蒸气透过率，能够有效提高地膜的保墒性能。