CN103467941B - 一种透明高韧性聚乳酸膜及其制备方法 - Google Patents

一种透明高韧性聚乳酸膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种透明高韧性聚乳酸膜及其制备方法，按质量百分比，聚乳酸膜由以下组分组成，聚乳酸90%-99%，甲基MQ硅树脂1%-10%。制备方法：将聚乳酸、甲基MQ硅树脂溶于有机溶剂中，搅拌1-2h，得到8g/100mL-12g/100mL的混合溶液，然后将混合溶液于聚四氟乙烯模具上均匀铺展，挥发溶剂，烘干，得到透明高韧性聚乳酸膜；或将聚乳酸和甲基MQ硅树脂加热到170-190℃，搅拌10-90min，然后倒于聚四氟乙烯模具上，热压，即得。本发明方法工艺简单，适于工业化生产；制备的聚乳酸膜具有良好的韧性和透明性。

Description

一种透明高韧性聚乳酸膜及其制备方法
技术领域
本发明属于聚乳酸材料及其制备领域，特别涉及一种透明高韧性聚乳酸膜及其制备方法。
背景技术
聚乳酸是以植物多糖发酵得到的乳酸为原料经聚合得到的线性脂肪族聚酯，是具有热塑性的可生物降解高分子。近年来，作为可再生非石油产品受到越来越广泛的关注。聚乳酸不仅具有良好的生物相容性，而且透气、透明，机械性能及物理性能良好，可塑性强。聚乳酸使用后在自然界中经微生物作用最终降解为二氧化碳和水。因此，聚乳酸材料在包装材料、纤维以及医疗卫生领域有着广泛的应用前景。
然而，聚乳酸虽然具有良好的生物可降解性，可加工性，优良的力学性能，但是其性脆易碎，缺乏弹性和柔韧性，很大程度上限制了聚乳酸的应用。针对改善聚乳酸的脆性，大量研究集中在使用共聚或共混的方法将柔性链段引入聚乳酸分子链中。如孙志丹等（孙志丹,徐阳,陈晓浪,张志斌;高分子材料科学与工程.2013.2,29(2):54-57.）以聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物为增韧改性剂与聚乳酸共混，得到了在80℃下断裂延伸率增加15%的聚乳酸复合材料，韧性得到一定程度上的改善，但其制备过程较为复杂，相对耗用能量和费用值增加；张伟等（Wei Zhang,Long Chen,Yu Zhang；Polymer.2009,50:1311-1315.）通过聚酰胺弹性体与聚乳酸的共混，使聚乳酸柔韧性得到大幅提升，可是却引起了复合材料力学性能的严重下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种透明高韧性聚乳酸膜及其制备方法，该方法的工艺简单，适于工业化生产；制备的聚乳酸膜具有良好的韧性和透明性。
本发明的一种透明高韧性聚乳酸膜，按质量百分比由以下组分组成，聚乳酸90%-99%，甲基MQ硅树脂1%-10%。
所述聚乳酸为D-聚乳酸或L-聚乳酸；聚乳酸分子量为5-30万道尔顿。
所述聚乳酸分子量为10-20万道尔顿。
所述甲基MQ硅树脂的分子量为1000-8000g/mol，M/Q值为0.6-0.9，结构式为[(CH3)3Si1/2]0.9[SiO4/2]、[(CH3)3Si1/2]0.8[SiO4/2]、[(CH3)3Si1/2]0.7[SiO4/2]或[(CH3)3Si1/2]0.6[SiO4/2]。所述甲基MQ硅树脂的M/Q值为0.7-0.8。
本发明的一种透明高韧性聚乳酸膜的制备方法，包括：
将聚乳酸、甲基MQ硅树脂溶于有机溶剂中，搅拌1-2h，得到8g/100mL-12g/100mL的混合溶液，然后将混合溶液于模具上均匀铺展，挥发溶剂，烘干，以除去残存溶剂，得到透明高韧性聚乳酸膜；或将聚乳酸和甲基MQ硅树脂加热到170-190℃，搅拌10-90min，然后倒于模具上，热压，即得透明高韧性聚乳酸膜。
所述聚乳酸、甲基MQ硅树脂，80-100℃于真空烘箱干燥6-8小时，溶于有机溶剂中。
所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的一种或几种。
所述有机溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷。
所述模具为聚四氟乙烯模具。
所述烘干温度为40-100℃，烘干时间为2-10h。
所述烘干温度为60℃，烘干时间为5h。
所述聚乳酸和甲基MQ硅树脂加热到180℃，搅拌20min。
有益效果
（1）本发明的工艺简单，适合工业化生产；
（2）本发明制备的聚乳酸膜具有良好的韧性和透明性，断裂延伸度达到220%以上，透光率80%以上。
附图说明
图1甲基MQ硅树脂与聚乳酸共混物的断裂伸长率曲线；
图2.甲基MQ硅树脂与聚乳酸共混物的透光率曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
取重均分子量为20万的聚乳酸3.92g与甲基MQ(M/Q值0.6)硅树脂0.08g，80℃于真空烘箱干燥8小时；溶于50mL氯仿溶液，充分溶解并搅拌1小时至混合均匀，于20×20cm聚四氟乙烯模具上均匀铺展，膜厚为0.100±0.008mm；得到目标材料后，将其置于真空烘箱60℃，烘干5小时，以去除残存氯仿溶剂。目标材料的拉伸强度为43.99±2.20MPa，断裂伸长度为236±10%，透光率75%。
实施例2
取重均分子量为20万的聚乳酸3.84g与甲基MQ(M/Q值0.6)硅树脂0.08g，80℃于真空烘箱干燥8小时；混合加热到170℃，搅拌20分钟。将混合体倒入于聚四氟乙烯模具上，热压得到透明的复合材料薄膜。目标材料的拉伸强度为43.39±2.17MPa，断裂伸长度为243±10%，透光率76%。
实施例3
取重均分子量为20万的聚乳酸3.76g与甲基MQ(M/Q值0.7)硅树脂0.08g，80℃于真空烘箱干燥8小时；溶于50mL氯仿溶液，充分溶解并搅拌1小时至混合均匀，于20×20cm聚四氟乙烯模具上均匀铺展，在模具上加盖纸质挡板，控制溶剂挥发速率，膜厚为0.100±0.008mm；得到目标材料后，将其置于真空烘箱60℃，烘干8小时，以去除残存氯仿溶剂。目标材料的拉伸强度为43.36±2.17MPa，断裂伸长度为240±10%，透光率74%。
实施例4
取重均分子量为20万的聚乳酸3.85g与甲基MQ(M/Q值0.7)硅树脂0.08g，80℃于真空烘箱干燥8小时；混合加热到180℃，搅拌20分钟。将混合体倒入于聚四氟乙烯模具上，热压得到透明的复合材料薄膜。目标材料的拉伸强度为43.24±2.16MPa，断裂伸长度为232±10%，透光率75%。
实施例5
取重均分子量为10万的聚乳酸3.92g与甲基MQ(M/Q值0.8)硅树脂0.08g，80℃于真空烘箱干燥8小时；溶于50mL氯仿溶液，充分溶解并搅拌1小时至混合均匀，于20×20cm聚四氟乙烯模具上均匀铺展，在模具上加盖纸质挡板，控制溶剂挥发速率，膜厚为0.100±0.008mm；得到目标材料后，将其置于真空烘箱100℃，烘干2小时，以去除残存氯仿溶剂。目标材料的拉伸强度为43.46±2.17MPa，断裂伸长度为235±10%，透光率73%。
实施例6
取重均分子量为10万的聚乳酸3.76g与甲基MQ(M/Q值0.8)硅树脂0.08g，80℃于真空烘箱干燥8小时；混合加热到190℃，搅拌30分钟。将混合体倒入于聚四氟乙烯模具上，热压得到透明的复合材料薄膜。目标材料的拉伸强度为43.31±2.17MPa，断裂伸长度为232±10%，透光率73%。
实施例7
取重均分子量为10万的聚乳酸3.68g与甲基MQ(M/Q值0.9)硅树脂0.08g，80℃于真空烘箱干燥8小时；溶于50mL氯仿溶液，充分溶解并搅拌1小时至混合均匀，于20×20cm聚四氟乙烯模具上均匀铺展，在模具上加盖纸质挡板，控制溶剂挥发速率，膜厚为0.100±0.008mm；得到目标材料后，将其置于真空烘箱60℃，烘干8小时，以去除残存氯仿溶剂。目标材料的拉伸强度为43.24±2.16MPa，断裂伸长度为230±10%，透光率71%。
实施例8
取重均分子量为10万的聚乳酸3.88g与甲基MQ(M/Q值0.9)硅树脂0.08g，80℃于真空烘箱干燥8小时；混合加热到190℃，搅拌20分钟。将混合体倒入于聚四氟乙烯模具上，热压得到透明的复合材料薄膜。目标材料的拉伸强度为43.01±2.15MPa，断裂伸长度为228±10%，透光率72%。
表1聚乳酸/MQ硅树脂复合材料性能

Claims (8)

1.一种透明高韧性聚乳酸膜，其特征在于：按质量百分比由以下组分组成，聚乳酸90％-99％和甲基MQ硅树脂1％-10％；其中聚乳酸为D-聚乳酸或L-聚乳酸；聚乳酸分子量为5-30万道尔顿；甲基MQ硅树脂的分子量为1000-8000g/mol，M/Q值为0.6-0.9，结构式为[(CH3)3Si1/2]0.9[SiO4/2]、[(CH3)3Si1/2]0.8[SiO4/2]、[(CH3)3Si1/2]0.7[SiO4/2]或[(CH3)3Si1/2]0.6[SiO4/2]。
2.根据权利要求1所述的一种透明高韧性聚乳酸膜，其特征在于：所述聚乳酸分子量为10-20万道尔顿。
3.根据权利要求1所述的一种透明高韧性聚乳酸膜，其特征在于：所述甲基MQ硅树脂的M/Q值为0.7-0.8。
4.一种如权利要求1-3任一所述的透明高韧性聚乳酸膜的制备方法，包括：
将聚乳酸、甲基MQ硅树脂溶于有机溶剂中，搅拌1-2h，得到8g/100mL-12g/100mL的混合溶液，然后将混合溶液于模具上均匀铺展，挥发溶剂，烘干，得到透明高韧性聚乳酸膜；或将聚乳酸和甲基MQ硅树脂加热到170-190℃，搅拌10-90min，然后倒于模具上，热压，即得透明高韧性聚乳酸膜。
5.根据权利要求4所述的一种透明高韧性聚乳酸膜的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的一种透明高韧性聚乳酸膜的制备方法，其特征在于：所述模具为聚四氟乙烯模具。
7.根据权利要求4所述的一种透明高韧性聚乳酸膜的制备方法，其特征在于：所述烘干温度为40-100℃，烘干时间为2-10h。
8.根据权利要求4所述的一种透明高韧性聚乳酸膜的制备方法，其特征在于：所述聚乳酸和甲基MQ硅树脂加热到180℃，搅拌20min。
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