CN102924883B - 具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜及其制备方法 - Google Patents
具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜及其制备方法,解决了现有技术中没有高热封强度可生物降解薄膜的问题,该薄膜的组成及重量百分比如下:1wt%-80wt%的具有柔韧性的可生物降解高分子材料,1wt%-30wt%的增容共聚物,1wt%-80wt%的线性聚乳酸和多臂支化聚乳酸的一种或两种,0.1wt%-15wt%的含有与端羟基或端羧基反应官能团的小分子化合物或者含有与端羟基或端羧基反应官能团的高分子化合物,0.1wt%-15wt%的增粘剂。本发明的组合物薄膜可完全生物降解,拉伸强度至少为20MPa,断裂伸长率至少为200%,薄膜拉伸断裂时,热封处仍未断裂。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及一种具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜及其制备方法,属于可生物降解高分子材料领域。
背景技术
自20世纪60年代塑料制品大规模进入人们的生活以来,废旧塑料制品的处理一直是一个棘手的问题。塑料制品的使用周期较短,从几年到十几年不等,而塑料的降解却是一个漫长的过程,通常长达数百年。废弃塑料的处理主要以焚烧和填埋为主,塑料的焚烧会产生大量的有毒气体,而填埋的方法又会使本不充裕的土地显得更加紧张。塑料薄膜一般为一次性用品,废弃塑料薄膜如果不能得到较好处理,会造成严重的生态灾难,以及视觉污染,即所谓的“白色污染”。
可生物降解塑料在使用时具有普通塑料的性能,堆肥或自然条件下在较短时间内可降解为对环境无害的小分子,但目前主要商品化的可生物降解材料产品,其作为薄膜使用都有明显缺陷,如聚乳酸(PLA)成本低,但是熔体强度低,在吹膜过程中无法形成稳定膜泡;聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇(PBAT)熔体强度高,但是薄膜的热封性较差,难以做为塑料购物袋或垃圾袋来用;聚丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇(PBSA)具有较好的吹膜加工性以及热封强度,但是降解周期过快影响其推广。
为了弥补上述缺点,通常对可降解树脂的共混薄膜进行共混改性,但是由于聚乳酸质地硬而脆,因此多数研究比较关注薄膜在力学性能方面的表现。如:专利CN03816023.4公布了由聚乙二醇与一种或多种可生物降解聚酯共聚而成的线型或支化共聚物的聚酯共混物的薄膜及制造方法,该混合物经吹塑成型后具有较高的撕裂强度和断裂伸长率;专利CN 200710170576.2公布了一种聚乳酸与聚多元酸多元醇的组合物薄膜,该薄膜在25℃下的动态储能模量可以在200MPa-4000MPa调整。
但在实际应用中,如果可生物降解薄膜作为购物袋等需承重薄膜用途,热封强度就成为必须要考虑的一项指标,但是现有技术中没有具有较高热封强度的可生物降解聚酯薄膜。
发明内容
为了提高可生物降解薄膜的热封强度,本发明提供一种具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜及其制备方法。
本发明提供一种具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其组成及重量百分比如下:1wt%-80wt%的物质A,1wt%-30wt%的物质B,1wt%-80wt%的物质C,0.1wt%-15wt%的物质D,以及0.1wt%-15wt%的物质E;
所述的物质A为一种或多种二元酸与一种或多种二元醇共聚而成的线型聚合物Ⅰ,或者为内酯开环聚合得到的线型聚合物Ⅱ,结构式如下:
式中,x,y,z,p相同或者不同,为1-6的整数,n为10-2000的整数,m
为0或者10-2000的整数,R为C1-18的烷基;
式中,x为1-6的整数,n为200-3000的整数,R为C1-18的烷基;
所述的物质B为B1,B2和 B3中的一种或几种,
所述的B1为聚乳酸与二元醇聚合物合成的二嵌段或多嵌段共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-3000的整数,x为1-6的整数,R为C1-18的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
所述的B2为聚乳酸与二元醇二元酸的聚合物合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-2000的整数,x,y为1-6的整数,p代表共聚物的无规程度,为1-100的整数,R为C1-18的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
所述的B3为聚乳酸与一种内酯合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-2000的整数,x为1-6的整数,p代表共聚物的无规程度,为1-100的整数,R为C1-18的烷基;
所述的物质C为线型聚乳酸或者多臂支化聚乳酸的一种或两种;
所述的物质D为含有与端羟基或端羧基反应的官能团的小分子化合物或者含有与端羟基或端羧基反应的官能团的高分子化合物;
所述的物质E为增黏剂。
优选的是,所述的物质A,物质B和物质C的数均分子量分别为1×104-5×105。
优选的是,所述的物质A为聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯或者聚ε己内酯,尤其优选聚丁二酸丁二醇酯或者聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇。
优选的是,所述的物质B中聚乳酸链段的含量为20-99mol%。
优选的是,所述的物质C的结构式为,式中n为200-3000的整数,m为1≤m<50的整数,R为C1-18的烷基。
优选的是,所述的物质D含有环氧基团,异氰酸酯基团,碳化二亚胺基团或者酸酐基团,尤其优选环氧基团或者异氰酸酯基团。
优选的是,所述的物质D中与端羟基或端羧基反应的官能团含量为0.1-50mol%。
优选的是,所述的增黏剂E为松香类树脂、萜烯类树脂、石油树脂或者改性淀粉,尤其优选松香树脂或者改性淀粉。
本发明还提供一种具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜的制备方法,其特征在于,按比例称取物质A、物质B、物质C、物质D和物质E,混合均匀得到的共混物,将得到的共混物吹塑成型,温度为90-210℃,即得到具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜;
所述的物质A为一种或多种二元酸与一种或多种二元醇共聚而成的线型聚合物Ⅰ,或者为内酯开环聚合得到的线型聚合物Ⅱ,结构式如下:
式中,x,y,z,p相同或者不同,为1-6的整数,n为10-2000的整数,m
为0或者10-2000的整数,R为C1-18的烷基;
式中,x为1-6的整数,n为200-3000的整数,R为C1-18的烷基;
所述的物质B为B1,B2和 B3中的一种或几种,
所述的B1为聚乳酸与二元醇聚合物合成的二嵌段或多嵌段共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-3000的整数,x为1-6的整数,R为C1-18的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
所述的B2为聚乳酸与二元醇二元酸的聚合物合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-2000的整数,x,y为1-6的整数,p代表共聚物的无规程度,为1-100的整数,R为C1-18的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
所述的B3为聚乳酸与一种内酯合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-2000的整数,x为1-6的整数,p代表共聚物的无规程度,为1-100的整数,R为C1-18的烷基;
所述的物质C为线型聚乳酸或者多臂支化聚乳酸的一种或两种;
所述的物质D为含有与端羟基或端羧基反应的官能团的小分子化合物或者含有与端羟基或端羧基反应的官能团的高分子化合物;
所述的物质E为增黏剂。
优选的是,将所述的聚酯组合物薄膜进行热封,热封工艺为:热封温度70-200℃,热封时间0.1-6s,热封压力为0.05-0.7MPa。
本发明的有益效果:
(1)本发明通过在组合物中加入增加热封强度的增黏剂并采用相容化技术增加不同种类可生物降解聚合物之间的相容性,以提高可生物降解薄膜的热封强度;
(2)本发明制得的可生物降解聚酯组合物薄膜具有优异的力学性能,薄膜的拉伸强度至少为20MPa,断裂伸长率至少为200%;
(3)本发明制得的可生物降解聚酯组合物薄膜具有优良的热封强度,热封强度高于其拉伸强度,拉伸强度达到极限时,热封处未断裂;
(4)本发明制得的可生物降解聚酯组合物薄膜可完全降解,且降解周期短;
(5)本发明制得的可生物降解聚酯组合物薄膜具有良好的稳定性,制品的热封强度和拉伸强度可在一年内保持不变;
(6)本发明的制备过程简单易行,环保无污染。
附图说明
图1为本发明具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜取样点示意图。
具体实施方式
具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其组成及重量百分比为:1wt%-80wt%的物质A,1wt%-30wt%的物质B,1wt%-80wt%的物质C,0.1wt%-15wt%的物质D,以及0.1wt%-15wt%的物质E组成;
物质A为具有柔韧性的可生物降解高分子材料,是由一种二元酸和一种二元醇通过缩聚反应共聚而成的线型聚合物,其结构式如下所示:
式中,x,y为1-6的整数,n为聚合物重复单元数,其值为100-2000的整数,R为含有1-18个碳原子的烷基;
或者是由两种二元酸与两种或多种二元醇共聚,多种二元酸与两种或多种二元醇共聚而成的线型聚合物,其结构式如下所示:
式中,x,y,z,p相同或者不同,为1-6的整数,n,m为聚合物重复单元数,其值为10-2000的整数,R为含有1-18个碳原子的烷基;
或者由内酯开环聚合得到的线型聚合物,其结构式如下所示:
式中,x为1-6的整数,n为聚合物重复单元数,其值为200-3000的整数,R为含有1-18个碳原子的烷基;
所述的B为B1、B2和B3中的一种或多种,
B1为聚乳酸与二元醇聚合物合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下所示:
式中,n为聚乳酸段的聚合度,m为二元醇聚合物链段的聚合度,n,m的值为200-3000的整数,R为含1-18个碳原子的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
B2为聚乳酸与二元醇二元酸的聚合物合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下所示:
式中,n为聚乳酸段,m为二元醇二元酸的聚合物链段的聚合度,n,m的值为200-2000的整数,x,y为1-6的整数,p为介于1-100的整数,代表共聚物的无规程度,R为含1-18个碳原子的烷基或者含1-18个碳原子的聚乳酸,
所述的二元醇二元酸的聚合物为二元醇与二元酸聚合而成;
B3为聚乳酸与一种内酯合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下所示:
式中,n聚乳酸段的聚合度,m为聚内酯段的聚合度,n,m的值为200-2000,x为1-6的整数,p为介于1-100的整数,代表共聚物的无规程度,R为含有1-18个碳原子的烷基或者含1-18个碳原子的聚乳酸;
C为线型聚乳酸和多臂支化聚乳酸中的一种或两种,结构式为,式中n为200-3000的整数,m为1≤m<50的整数,R为C1-18的烷基。
物质D为含有与端羟基或端羧基反应的官能团的小分子化合物或者含有与端羟基或端羧基反应的官能团的高分子化合物;
物质E为增加树脂自黏性的增黏剂。
本发明所述的烷基既可以是直链烷基也可以是支链烷基,通常选用直链烷基。
实际应用时,可以根据实际需要调整组合物中各组分的含量,且组合物薄膜的拉伸强度至少为20MPa,断裂伸长率至少为200%,热封强度高于其拉伸强度。
共混组成中各组分的分子量对薄膜的性能有重要影响,各组分的分子量如果太低会降低薄膜的力学强度,如果太高则会导致加工困难,难以得到质感良好的薄膜制品,本发明优选物质A,物质B和物质C的数均分子量分别为1×104-5×105,物质D为高分子化合物时,数均分子量优选为1×104-5×105,物质E数均分子量优选为1×104-5×105。
物质A的制备方法为现有技术。
柔性高分子材料A作为组合物中的一种成分,可以使薄膜具有较好的柔韧性以及延展性,优选聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯或者聚ε己内酯,尤其优选聚丁二酸丁二醇酯或者聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇。
本发明中的薄膜是由不同种类的可生物降解聚合物组成,因此需要通过加入相容剂来增加不同种类聚合物之间的相容性;物质B是由不同结构的聚合物共聚而成,具有两种或多种均聚物的分子结构而起到相容剂的作用,将物质B加入到共混物中,共混物中各组分的相容性能得到明显改观;优选的是,所述的物质B中聚乳酸链段的含量为20-99mol%。
物质B的制备方法为本领域人员公知技术,本发明提供一种物质B的制备方法,在反应装置中加入二元醇聚合物、二元醇二元酸的聚合物或者内酯,以及引发剂和催化剂,搅拌使各组分分散均匀,由室温升至120-140℃并持续搅拌1-3h,在搅拌状态下加入聚乳酸并补充催化剂,升温140-160℃继续反应1-3h,直至反应完成,产物经抽真空,造粒,干燥过程处理后,即得到物质B;
其中,引发剂为含1-18个碳原子的醇,优选十二碳醇,根据目标分子量的不同,其用量为聚乳酸质量的0.1-1%;
催化剂优选辛酸亚锡,初始用量为聚乳酸质量的0.05-0.5%;补充催化剂的量为聚乳酸质量的0.01-0.1%。
物质C中,线型聚乳酸的熔体强度较低,在吹膜加工过程中常常无法形成稳定的膜泡而无法正常成型,支化聚乳酸的加入可以改善聚乳酸的熔体强度,增加吹膜加工过程中膜泡的稳定性,其中,多臂中等分子量的聚乳酸具有最佳的效果,尤其优选五臂支化聚乳酸;多臂支化聚乳酸为现有技术,是以含有多羟基的小分子化合物(其中羟基数量为3-50)为引发剂,经丙交酯聚合而得到,具有多臂的支化结构。
本发明的物质D起到反应型增容剂的作用,对物质B起到辅助增容作用,物质D为含有与端羟基或端羧基反应的官能团的小分子化合物或者含有与端羟基或端羧基反应的官能团的高分子化合物;将具有反应官能团的小分子或高分子化合与可降解聚酯类树脂共混时,该反应官能团可与不同种类高分子材料的末端官能团反应生成嵌段共聚物,进而增加共混物成分之间的相容性;本发明物质D含有的官能团优选为环氧基团、异氰酸酯基团、碳化二亚胺基团或者酸酐基团;尤其优选环氧基团或者异氰酸酯基团;
在本发明的共混体系中能起到良好的相容作用的物质D包括:含有多异氰酸酯基团的化合物,如甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯;含有碳化二亚胺基团的聚合物,如RheinChemie公司商品名为Stabaxol系列的聚合物;商品化高分子化合物,如BASF公司商品名为Joncryl的反应型扩链剂,Arkema公司商品名为Lotader的乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物,杜邦公司商品名为Elvaloy的乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物;常用的反应型偶联剂,如γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷;上述物质D中优选BASF公司的Joncryl扩链剂或者异佛尔酮二异氰酸酯;物质D可以为一种或者多种的混合。
物质E为增加树脂自黏性的增黏剂,优选为松香类树脂,萜烯类树脂,石油树脂或者改性淀粉;所述的松香类树脂包括松香、氢化松香、聚合松香、马来松香、松香甘油酯、氢化松香甘油酯、松香季戊四醇酯、氢化松香季戊四醇酯、松香改性酚醛树脂;所述的萜烯类树脂包括萜烯树脂、β-萜烯树脂、萜烯-酚树脂、萜烯-苯乙烯树脂、萜烯-酚醛树脂;所述的石油树脂包括碳五石油树脂、碳九石油树脂、双环戊二烯石油树脂、C5/C9共聚石油树脂、间戊二烯石油树脂、氢化石油树脂、苯乙烯-茚树脂;所述的改性淀粉包括预糊化淀粉,淀粉磷酸酯、交联淀粉;其中对共混物具有最佳增黏效果的为松香类树脂或者改性淀粉,尤其优选氢化松香季戊四醇酯或者淀粉磷酸酯;物质E为一种或多种的混合。
具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜的制备方法,其特征在于,按比例称取物质A、物质B、物质C、物质D和物质E,混合均匀得到的共混物,将得到的共混物吹塑成型,温度为90-210℃,即得到具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜;
物质A为具有柔韧性的可生物降解高分子材料,是由一种二元酸和一种二元醇通过缩聚反应共聚而成的线型聚合物,其结构式如下所示:
式中,x,y为1-6的整数,n为聚合物重复单元数,其值为100-2000的整数,R为含有1-18个碳原子的烷基;
或者是由两种二元酸与两种或多种二元醇共聚,多种二元酸与两种或多种二元醇共聚而成的线型聚合物,其结构式如下所示:
式中,x,y,z,p相同或者不同,为1-6的整数,n,m为聚合物重复单元数,其值为10-2000的整数,R为含有1-18个碳原子的烷基;
或者由内酯开环聚合得到的线型聚合物,其结构式如下所示:
式中,x为1-6的整数,n为聚合物重复单元数,其值为200-3000的整数,R为含有1-18个碳原子的烷基;
所述的B为B1、B2和B3中的一种或多种,
B1为聚乳酸与二元醇聚合物合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下所示:
式中,n为聚乳酸段的聚合度,m为二元醇聚合物链段的聚合度,n,m的值为200-3000的整数,R为含1-18个碳原子的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
B2为聚乳酸与二元醇二元酸的聚合物合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下所示:
式中,n为聚乳酸段,m为二元醇二元酸的聚合物链段的聚合度,n,m的值为200-2000的整数,x,y为1-6的整数,p为介于1-100的整数,代表共聚物的无规程度,R为含1-18个碳原子的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸,
所述的二元醇二元酸的聚合物为二元醇与二元酸聚合而成;
B3为聚乳酸与一种内酯合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下所示:
式中,n聚乳酸段的聚合度,m为聚内酯段的聚合度,n,m的值为200-2000,x为1-6的整数,p为介于1-100的整数,代表共聚物的无规程度,R为含有1-18个碳原子的烷基;
C为线型聚乳酸和多臂支化聚乳酸中的一种或两种,结构式为,式中n为200-3000的整数,m为1≤m<50的整数,R为C1-18的烷基。
物质D为含有与端羟基或端羧基反应的官能团的小分子化合物或者含有与端羟基或端羧基反应的官能团的高分子化合物;
物质E为增加树脂自黏性的增黏剂。
上述物质A、物质B、物质C、物质D和物质E可以在普通的聚合物加工设备中加工造粒,加工设备包括:密炼机,单螺杆挤出机,双螺杆挤出机等混合设备;由于是多种聚合物混合,因此优选混合效果更好的双螺杆挤出机用于混合造粒。
薄膜制品的加工可以在吹膜机组中进行,该薄膜在吹膜过程中适宜的加工温度区间为:90-210℃,优选加工温度区间为130-180℃,尤其优选加工温度区间为140-160℃。
薄膜的热封条件对制品的热封强度有重要影响,热封温度为70-200℃,优选的150-180℃;热封时间为0.1-6s,优选0.3-0.8s;热封压力为0.05-0.7MPa,优选0.4-0.6MPa。
热封温度,热封时间以及热封压力三者有一定关联,如果选择一个相对较高的热封温度,那么为得到高热封强度的薄膜制品,就需要较短的热封时间和较低的热封压力,反之亦然。
本发明实施例提供厚度为0.02mm的薄膜,但本发明的薄膜厚度并不局限于此,可以根据需要选择不同厚度的薄膜。
本发明所使用的测定方法如下:
拉伸强度:按GB/T 1040.3-2006标准进行,样品长,宽,厚分别为:200mm,15mm,0.02mm,拉伸速率为300mm/min;为便于与热封强度进行比较,本发明实施例仅对薄膜的纵向拉伸强度进行测试。
断裂伸长率:按GB/T 1040.3-2006标准进行,样品长,宽,厚分别为:200mm,15mm,0.02mm;拉伸速率为300mm/min。
热封强度:按QB/T 2358-1998标准进行,样品长,宽,厚分别为:200mm,15mm,0.02mm;拉伸速率为300mm/min。
热封条件:为便于比较,将热封速率固定在0.5秒,热封压力固定在0.5MPa,根据共混组成的不同性质,热封温度为160-170℃。
取样点:将本发明所述的组合物吹制成膜并在不同的条件下热封后,分别在膜的表面不同位置沿纵向取标准尺寸薄膜用于测试,对于热封强度样品,要求所取样品薄膜中的热封处位于样品的中部,如图1所示:图1为本发明具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜取样点示意图,图中阴影部分为热封处,短划线1处为拉伸及断裂伸长率的取样点,长点划线2处为热封强度测试取样点,每组测试取样十个,所得结果取算术平均值。
为了使本领域的技术人员进一步理解本发明,下面结合实施例进一步说明本发明,但本发明不局限于此。
实施例1
将50wt%的聚丁二酸丁二醇酯A,10wt%聚乳酸与聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚物B2,数均分子量为1×105,30wt%线型聚乳酸,数均分子量为1×105,5wt%乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物D,5wt%氢化松香季戊四醇酯E几种物质于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:140℃,160℃,170℃,170℃,165℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
实施例2
将50wt%的聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯A,10wt%聚乳酸与聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯B2,数均分子量为1.5×105,20wt%线型聚乳酸,数均分子量为1×105,10wt%五臂支化聚乳酸,分子量为5×104,5wt%乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物三元共聚物D,5wt%碳五石油树脂E几种物质于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:145℃,165℃,175℃,175℃,170℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
实施例3
将25wt%的聚丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯A,10wt%的聚乳酸与乙二醇的嵌段或无规共聚物B1,数均分子量为3×105,50wt%线型聚乳酸,数均分子量为1.5×105,5wt%三臂支化聚乳酸,分子量为1.5×104,1wt%异佛尔酮二异氰酸酯D,9wt%萜烯树脂E几种物质于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:150℃,170℃,180℃,180℃,175℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
实施例4
将5wt%的聚ε己内酯A,10wt%的聚乳酸聚ε己内酯的二嵌段共聚物B3,数均分子量为3.5×105,60wt%线型聚乳酸,数均分子量为1.5×105,10wt%18臂支化聚乳酸,分子量为1.5×104,1wt%物质D为带有碳化二亚胺基团的聚合物Stabaxol P100,14wt%淀粉磷酸酯E几种物质于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:150℃,170℃,180℃,180℃,175℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
实施例5
将80wt%的聚丁二酸丁二醇酯A,10wt%聚乳酸与聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚物B2,数均分子量为1×105,5wt%线型聚乳酸,数均分子量为1×105,2wt%乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物D,3wt%氢化松香季戊四醇酯E几种物质于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:140℃,160℃,170℃,170℃,165℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
实施例6
将30wt%的聚丁二酸丁二醇酯A,30wt%聚乳酸与聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚物B2,数均分子量为1×105,30wt%线型聚乳酸,数均分子量为1×105,5wt%乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物D,5wt%氢化松香季戊四醇酯E几种物质于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:140℃,160℃,170℃,170℃,165℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
实施例7
将10wt%的聚丁二酸丁二醇酯A,10wt%聚乳酸与聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚物B2,数均分子量为1×105,70wt%线型聚乳酸,数均分子量为1×105,5wt%乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物D,5wt%氢化松香季戊四醇酯E几种物质于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:140℃,160℃,170℃,170℃,165℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
对比例1
将50wt%的聚丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯A,50wt%线型聚乳酸,于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:150℃,170℃,180℃,180℃,175℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
对比例2
将50wt%的聚丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯A,50wt%线型聚乳酸于搅拌机中预混合,然后在双螺杆挤出机中造粒,挤出机温度为:140℃,160℃,165℃,165℃,160℃,然后共混物粒子经吹膜机吹制成薄膜,调整薄膜的厚度为0.02mm左右,收卷,最后在分切机中进行热封,对制品的拉伸强度,热封强度以及断裂伸长率进行测试,测试结果见附表1。
表1 实施例及对比例中吹塑薄膜力学性能及热封性能
拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(%) | 热封强度(MPa) | |
实施例1 | 32.5 | 368 | Not break |
实施例2 | 38.6 | 303 | Not break |
实施例3 | 33.8 | 267 | Not break |
实施例4 | 24.4 | 230.3 | Not break |
实施例5 | 28.5 | 324 | Not break |
实施例6 | 26.8 | 334 | Not break |
实施例7 | 41.3 | 228 | Not break |
比较例1 | 32.0 | 104.3 | 5.3 |
比较例2 | 18.4 | 168.5 | 8.5 |
表中,“Not break”代表在进行热封强度测试时,袋身先于热封处发生破坏,表示热封强度已经高于薄膜本体的强度。
Claims (10)
1.具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其特征在于,该薄膜的组成及重量百分比如下:1wt%-80wt%的物质A,1wt%-30wt%的物质B,1wt%-80wt%的物质C,0.1wt%-15wt%的物质D,以及0.1wt%-15wt%的物质E;
所述的物质A为一种或多种二元酸与一种或多种二元醇共聚而成的线型聚合物Ⅰ,或者为内酯开环聚合得到的线型聚合物Ⅱ,结构式如下:
式中,x,y,z,p相同或者不同,为1-6的整数,n为10-2000的整数,m为0或者10-2000的整数,R为C1-18的烷基;
式中,x为1-6的整数,n为200-3000的整数,R为C1-18的烷基;
所述的物质B为B1,B2和B3中的一种或几种,
所述的B1为聚乳酸与二元醇聚合物合成的二嵌段或多嵌段共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-3000的整数,x为1-6的整数,R为C1-18的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
所述的B2为聚乳酸与二元醇二元酸的聚合物合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-2000的整数,x,y为1-6的整数,p代表共聚物的无规程度,为1-100的整数,R为C1-18的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
所述的B3为聚乳酸与一种内酯合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-2000的整数,x为1-6的整数,p代表共聚物的无规程度,为1-100的整数,R为C1-18的烷基;
所述的物质C为线型聚乳酸和多臂支化聚乳酸的一种或两种;
所述的物质D为含有与端羟基或端羧基反应的官能团的小分子化合物或者含有与端羟基或端羧基反应的官能团的高分子化合物;
所述的物质E为增黏剂。
2.根据权利要求1所述的具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其特征在于,所述的物质A,物质B和物质C的数均分子量分别为1×104-5×105。
3.根据权利要求1所述的具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其特征在于,所述的物质A为聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯或者聚ε己内酯。
4.根据权利要求1所述的具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其特征在于,所述的物质B中聚乳酸链段的含量为20-99mol%。
5.根据权利要求1所述的具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其特征在于,所述的物质C的结构式为式中n为200-3000的整数,m为1≤m<50的整数,R为C1-18的烷基。
6.根据权利要求1所述的具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其特征在于,所述的物质D含有环氧基团、异氰酸酯基团、碳化二亚胺基团或者酸酐基团。
7.根据权利要求1所述的具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其特征在于,所述的物质D中与端羟基或端羧基反应的官能团的含量为0.1-50mol%。
8.根据权利要求1所述的具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜,其特征在于,所述的增黏剂E为松香类树脂、萜烯类树脂、石油树脂或者改性淀粉。
9.具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜的制备方法,其特征在于,按比例称取物质A、物质B、物质C、物质D和物质E,混合均匀得到的共混物,将得到的共混物吹塑成型,温度为90-210℃,即得到具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜;
所述的物质A为一种或多种二元酸与一种或多种二元醇共聚而成的线型聚合物Ⅰ,或者为内酯开环聚合得到的线型聚合物Ⅱ,结构式如下:
式中,x,y,z,p相同或者不同,为1-6的整数,n为10-2000的整数,m为0或者10-2000的整数,R为C1-18的烷基;
式中,x为1-6的整数,n为200-3000的整数,R为C1-18的烷基;
所述的物质B为B1,B2和B3中的一种或几种,
所述的B1为聚乳酸与二元醇聚合物合成的二嵌段或多嵌段共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-3000的整数,x为1-6的整数,R为C1-18的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
所述的B2为聚乳酸与二元醇二元酸的聚合物合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-2000的整数,x,y为1-6的整数,p代表共聚物的无规程度,为1-100的整数,R为C1-18的烷基或含1-18个碳原子的聚乳酸;
所述的B3为聚乳酸与一种内酯合成的嵌段或无规共聚物,其结构式如下:
式中,n,m分别为200-2000的整数,x为1-6的整数,p代表共聚物的无规程度,为1-100的整数,R为C1-18的烷基;
所述的物质C为线型聚乳酸和多臂支化聚乳酸的一种或两种;
所述的物质D为含有与端羟基或端羧基反应的官能团的小分子化合物或者含有与端羟基或端羧基反应的官能团的高分子化合物;
所述的物质E为增黏剂。
10.根据权利要求9所述的具有高热封强度的可生物降解聚酯组合物薄膜的制备方法,其特征在于,将所述的聚酯组合物薄膜进行热封,热封工艺为:热封温度70-200℃,热封时间1-6s,热封压力为0.05-0.7MPa。
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