【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于可降解材料領(lǐng)域，尤其涉及一種改性二氧化硅和制備方法，以及該改性二氧化硅在制備機械增強型高阻水、耐光老化、可降解pbat復合薄膜中的應用。
技術(shù)介紹
1、目前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域大部分使用pe農(nóng)膜，價格親民，機鋪機械性能好。但在長時間使用后易風化破碎，人工回收工作量大，成本高，且其自然生物降解周期過長，對生態(tài)環(huán)境存在一定影響。
2、聚己二酸丁二酯(pbat)因其優(yōu)異的延展性、良好的加工性、完全的生物利用度和環(huán)境友好性被認為是傳統(tǒng)一次性塑料的有前途的替代品。然而，pbat單獨使用時存在一些缺點，如薄膜剛度不足，紫外線吸收嚴重，往往會導致機械性能不足和使用壽命不可控。并且pbat薄膜水蒸氣透過率較大，無法滿足農(nóng)業(yè)種植中保溫保墑需求，導致灌溉用水量增加，使用者意愿較低。
3、專利cn113372594a以pbat、pe、鐵基蒙脫土、改性聚硅氧烷制備了具有穩(wěn)定均勻的力學性能、可降解性能的可降解塑料地膜，并且在極端氣候條件下，幾乎不會發(fā)生相分離。但其引入了不可降解成分pe不符合現(xiàn)有g(shù)b/t?35795-2017《全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜》概念。專利cn113667168a以共混法、流延法、涂布法制備耐水阻隔的可降解抗菌包裝復合膜，生產(chǎn)過程較繁瑣，產(chǎn)業(yè)自動化成本高。專利cn105109165b主要基于光穩(wěn)定劑與抗氧劑的協(xié)同作用，選擇復配型穩(wěn)定劑以賦予薄膜更好的耐紫外性，且通過多層復合薄膜制備形式提高薄膜本體強度。
4、因此，精簡生產(chǎn)過程降低成本，提高pbat可降解薄膜的水蒸氣阻隔性、機械以及抗紫外性
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本專利技術(shù)目的之一在于提供一種改性二氧化硅和制備方法，是通過溶膠-凝膠法制備聚丙烯酸摻雜納米sio2，然后高溫燒結(jié)進行改性制得。所述改性二氧化硅可用于pbat改性，能夠改善二氧化硅與聚合物基體之間的界面附著力，并提高分散均勻性及其與其他助劑間的結(jié)合力。
2、本專利技術(shù)的目的之二在于提供一種可降解pbat薄膜及制備方法，采用本專利技術(shù)上述改性二氧化硅，制備得到的可降解pbat薄膜，同時具有增強的機械強度，優(yōu)異的阻水和抗光老化性能。
3、為實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
4、第一方面，本專利技術(shù)提供一種改性二氧化硅的制備方法，包括以下步驟：
5、(1)將聚丙烯酸與氨水混合，然后加入到醇溶劑中，再向其中加入硅酸酯，進行水解反應，得到聚丙烯酸摻雜納米sio2；
6、(2)步驟(1)的聚丙烯酸摻雜納米sio2采用醇洗，然后在氮氣氣氛下燒結(jié)，得到改性二氧化硅。
7、在一些具體示例中，步驟(1)所述聚丙烯酸與氨水的體積比為1：1-30例如1：1、1：5、1：10、1：15、1：20、1：25、1：30，優(yōu)選1：3-10；
8、優(yōu)選地，所述氨水濃度為5-40wt％例如5、10、15、20、25、30、35、40wt％，優(yōu)選為20-30wt％；
9、優(yōu)選地，所述聚丙烯酸與氨水混合后采用連續(xù)加料方式，優(yōu)選滴加加入到醇溶劑中；優(yōu)選地，滴加時間為5-30min例如5、10、15、20、25、30min，優(yōu)選10-20min。
10、在一些具體示例中，步驟(1)所述醇溶劑的用量為聚丙烯酸和氨水總體積的10-40倍例如10、15、20、25、30、35、40倍，優(yōu)選20-30倍；
11、優(yōu)選地，所述醇溶劑選自c1-c6的醇類，優(yōu)選甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇等中的一種或多種，更優(yōu)選乙醇。
12、在一些具體示例中，步驟(1)所述硅酸酯的用量為醇溶劑質(zhì)量的0.5-5％例如0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0％，優(yōu)選0.5-2％；
13、優(yōu)選地，所述硅酸酯選自正硅酸四甲酯(tmos)、正硅酸四乙酯(teos)、正硅酸四丙酯(tpos)中的一種或多種，更優(yōu)選正硅酸四乙酯；
14、優(yōu)選地，所述硅酸酯采用連續(xù)加料方式，優(yōu)選滴加加入到體系中；優(yōu)選地，滴加時間為10-60min例如10、20、30、40、50、60min，優(yōu)選20-40min，所述滴加時間不計入水解反應時間內(nèi)。
15、在一些具體示例中，步驟(1)所述水解反應，溫度為40-100℃例如40、50、60、70、80、90、100℃，優(yōu)選50-70℃，時間為1-12h例如1、3、5、7、9、11、12h，優(yōu)選5-10h。
16、在一些具體示例中，步驟(2)所述醇洗，其中的醇為c1-c6的醇類，優(yōu)選甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇等中的至少一種，更優(yōu)選乙醇；
17、所述醇洗為領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)處理方法，對該操作沒有特別要求，例如可以用丙烯酸摻雜納米sio21-10倍體積的醇進行洗滌，也可以洗滌3-6次。
18、在一些具體示例中，步驟(2)所述燒結(jié)溫度為300-900℃例如300、400、500、600、700、800、900℃，優(yōu)選300-600℃，燒結(jié)時間0.5-5h例如0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0h，優(yōu)選1-3h。
19、第二方面，本專利技術(shù)提供一種由上述方法制備的改性二氧化硅產(chǎn)品。
20、第三方面，本專利技術(shù)還提供了上述改性二氧化硅產(chǎn)品在制備pbat復合薄膜中的應用。
21、本專利技術(shù)通過控制聚丙烯酸摻雜納米sio2在氮氣氛中燒結(jié)，制備得到具有sio2與炭層形成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的改性二氧化硅，同時存在部分中空納米球殼層結(jié)構(gòu)，能夠使制備的改性可降解薄膜填充密度降低，為低成本生產(chǎn)提供優(yōu)勢。改性二氧化硅中的炭層結(jié)構(gòu)一方面可以作為sio2保護殼防止高溫燒結(jié)團聚，保持良好的本體機械性能，并通過與sio2相結(jié)合提供了良好的界面附著力，提高分散均勻性及其與其他助劑間的結(jié)合力，能夠在復合薄膜表面形成致密的疏水層，同時薄膜中其他助劑成分可以填充于改性二氧化硅的多孔結(jié)構(gòu)中進一步提升pbat復合薄膜的阻隔性能。其中的炭層結(jié)構(gòu)另一方面還提供了良好的抗光老化性能，制得的可降解地膜具有高阻水、耐光老化及優(yōu)異機械性能，無需人工回收，可廣泛應用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
22、作為優(yōu)選，本專利技術(shù)提供一種可降解pbat復合薄膜，所述可降解pbat復合薄膜原料中采用如上所述的改性二氧化硅，具體包括以下質(zhì)量百分含量的原料組分：
23、
24、
25、以上述各原料組分的質(zhì)量百分含量之和為100％計。
26、在一些具體示例中，所述pbat樹脂對其來源沒有特別要求，可以為直接縮聚法制備得到的pbat或兩步擴鏈法制備得到的pbat或其混合物，優(yōu)選兩步擴鏈法制備得到的pbat；所述制備方法具體操作均可以參考現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)不做具體限定；
27、優(yōu)選地，所述pbat樹脂在190℃，2.16kg條件下測試的熔融指數(shù)為2.5-4g/10min例如(2.5、3.0、3.5、4.0)g/10min，優(yōu)選3.0-3.5g/10min；
28、優(yōu)選地，所本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種改性二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述聚丙烯酸與氨水的體積比為1：1-30，優(yōu)選1：3-10；
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述醇洗，其中的醇為C1-C6的醇類，優(yōu)選甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇中的一種或多種，更優(yōu)選乙醇；和/或
4.一種由權(quán)利要求1-3任一項所述方法制備的改性二氧化硅。
5.由權(quán)利要求1-3任一項所述方法制備的改性二氧化硅在制備PBAT復合薄膜中的應用。
6.一種可降解PBAT復合薄膜，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3任一項所述方法制備的改性二氧化硅，包括以下質(zhì)量百分含量的原料組分：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可降解PBAT復合薄膜，其特征在于，所述PBAT樹脂在190℃，2.16kg條件下測試的熔融指數(shù)為2.5-4g/10min，優(yōu)選3.0-3.5g/10min；
8.一種可降解PBAT復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的制備方法，其特征在于，步驟2)所述吹膜機的螺桿溫度為130-180℃，優(yōu)選140-160℃；轉(zhuǎn)速為5-30Hz，優(yōu)選10-20Hz。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種改性二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述聚丙烯酸與氨水的體積比為1：1-30，優(yōu)選1：3-10；
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述醇洗，其中的醇為c1-c6的醇類，優(yōu)選甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇中的一種或多種，更優(yōu)選乙醇；和/或
4.一種由權(quán)利要求1-3任一項所述方法制備的改性二氧化硅。
5.由權(quán)利要求1-3任一項所述方法制備的改性二氧化硅在制備pbat復合薄膜中的應用。
6.一種可降解pbat復合薄膜，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3任一項所述方法制備的改性...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：歐陽洋子，詹佐民，黃建，林躍，袁天楠，陳英烜，吳俊，吳志超，張謙，彭水嬌，何亞洲，王文博，
申請(專利權(quán))人：萬華化學集團股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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