CN104031363A - 一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法。该生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜由以下原料组成(按质量份数计算)：聚乳酸30-90，增韧剂1-50，相容剂0.1-10，增塑剂1-30。本发明中使用的增韧剂均为生物可降解类高分子材料，所使用的相容剂相容性好，所使用的增塑剂效率高、安全无毒。本发明所提供的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜的制备工艺简单，薄膜不仅具有很好的力学性能，而且表现出很好的透明性和柔软性。本发明中的聚乳酸薄膜具有可生物降解的特点，该薄膜可以广泛应用于商场购物袋、生活垃圾袋，特别适合应用在对柔性和透明性有较高要求的食品包装、电子产品包装等领域。

Description

一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法

背景技术

塑料因其质轻、强度高、价廉等特性，自20世纪70年代以来就在包装领域得到了快速发展和广泛应用，如塑料袋、食物包装盒和饮料包装等。然而，传统的石油化工塑料制品在焚烧时易产生大量有害物质，且填埋后极难降解，严重破坏生态平衡。随着以保护生态环境为核心的绿色浪潮的呼声日益高涨，“绿色包装”就是其中重要的组成部分，主要体现为包装材料的绿色化。生物降解塑料是一类可被环境中的细菌、霉菌、藻类等微生物分解，最终生成对环境无污染的物质的塑料，其中聚乳酸以其优良的性能和潜在的成本优势倍受人们的关注。

聚乳酸是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提炼出的淀粉原料制成，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利。其机械性能及物理性能良好，加工方便，具有良好的抗拉强度及延展度。

公开号为CN1305940C的中国专利公开了一种聚乳酸树脂双轴定向膜，该专利公布的聚乳酸薄膜具有较高的弹性模量，但是对于常温玻璃态薄膜的性能影响有限，不能赋予薄膜较好的柔性，无法满足软包行业需求。另外，公开号为CN101328308A和公开号为CN102453319A的中国专利均公开了一种聚乳酸树薄膜及其制备方法，但是由于制备中添加了无机填料等不透明材料，所以薄膜透明性较差。同时，公开号为CN101328308A的中国专利只能通过溶剂流延成膜的方式，加大了生产成本和对特定设备的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，来改善日益严重的能源危机和“白色污染”。

本发明采用普通塑料薄膜最常用的成型方法和高分子材料增韧改性技术，生产出了生物可降解的柔性高透明聚乳酸薄膜。该薄膜可以广泛应用于商场购物袋、生活垃圾袋，特别适合应用在对柔性和透明性有较高要求的食品包装、电子产品包装等领域。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，各组分及质量分数为：

所说的聚乳酸数均分子量为10～30万。

所说的增韧剂选自醋酸乙烯酯乙烯共聚物、聚羟基脂肪酸酯、聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯中的一种或几种。

所说的相容剂选自大分子相容剂(本公司自制，杭州旭昇新材料科技有限公司，马学所，专利申请号：201310310723.7)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物中的一种或几种。

所说的增塑剂选自乙二醇醚己二酸酯、环氧大豆油、烷基苯磺酸酯、己二酸二丁基二甘酯中的一种或几种。

一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，所说的制备方法包括以下几个步骤：

(1)将聚乳酸和增韧剂干燥处理；

(2)按照各组分质量分数，称取各组分原料，将聚乳酸、增韧剂、相容剂、增塑剂混合均匀。

(3)将混合好的各组分原料加入双螺杆挤出机中熔融共混、挤出造粒。

(4)将造粒好的共混料干燥处理。

(5)将经干燥处理后的共混粒料加入到单螺杆挤出机中，挤出吹塑，得到生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜。

所说的步骤(1)中聚乳酸、增韧剂的干燥温度为50-100℃，干燥时间为2-12小时，干燥设备为真空烘箱或者鼓风干燥箱。

所说的步骤(3)中双螺杆挤出机温度为150-190℃，螺杆转速为50-800rpm，螺杆长径比L／D为30-50∶1。

所说的步骤(4)中造粒好的共混物的干燥温度为50-100℃，干燥时间为2-12小时，干燥设备为真空烘箱或者鼓风干燥箱。

所说的步骤(5)中单螺杆挤出机温度为130-180℃，螺杆转速为90-350rpm，螺杆长径比L／D为20-40∶1，吹胀比为3-5∶1，拉伸比为4-7∶1。

本发明所提供的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜的制备工艺简单。薄膜不仅具有很好的力学性能，而且表现出很好的透明性和柔软性。本发明中的聚乳酸薄膜具有可生物降解的特点，该薄膜可以广泛应用于商场购物袋、生活垃圾袋，特别适合应用在对柔性和透明性有较高要求的食品包装、电子产品包装等领域。

具体实施方式

力学性能采用《塑料拉伸性能试验方法》(GB／T1040-92)标准测试。温度室温，拉伸速度为50mm／min，传感器为10KN。

实施例1

先将聚乳酸(美国NATUREWORKS公司生产的牌号4032D)和增韧剂放在80℃的鼓风干燥箱中干燥处理5小时，然后按照下列比例称取各组分原材料：

将上述称取好的各组分原材料在高速搅拌机中混合均匀，然后将得到的混合物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆各区温度为：一区145℃、二区155℃、三区160℃、四区165℃、五区170℃、六区170℃、七区170℃、八区165℃、九区155℃，机头155℃，螺杆转速155rpm，长径比L／D=40∶1。将造粒好的共混物放在80℃鼓风干燥箱中干燥5小时，然后将干燥好的共混物粒料加入到单螺杆挤出机中挤出吹塑，单螺杆各区温度为一区140℃、二区150℃、三区160℃、四区160℃、五区170℃、六区170℃、机头175℃；螺杆转速120rpm，长径比L／D=25∶1，吹胀比为3∶1，拉伸比为5∶1。

实施例2

先将聚乳酸(美国NATUREWORKS公司生产的牌号4032D)和增韧剂放在80℃的鼓风干燥箱中干燥处理5小时，然后按照下列比例称取各组分原材料：

将上述称取好的各组分原材料在高速搅拌机中混合均匀，然后将得到的混合物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆各区温度为：一区150℃、二区160℃、三区160℃、四区165℃、五区170℃、六区170℃、七区170℃、八区175℃、九区175℃，机头175℃，螺杆转速200rpm，长径比L／D=40∶1。将造粒好的共混物放在80℃鼓风干燥箱中干燥5小时，然后将干燥好的共混物粒料加入到单螺杆挤出机中挤出吹塑，单螺杆各区温度为一区140℃、二区150℃、三区160℃、四区160℃、五区170℃、六区170℃、机头165℃；螺杆转速150rpm，长径比L／D=25∶1，吹胀比为4∶1，拉伸比为4∶1。

实施例3

先将聚乳酸(美国NATUREWORKS公司生产的牌号4032D)和增韧剂放在100℃的鼓风干燥箱中干燥处理2小时，然后按照下列比例称取各组分原材料：

将上述称取好的各组分原材料在高速搅拌机中混合均匀，然后将得到的混合物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆各区温度为：一区150℃、二区150℃、三区155℃、四区160℃、五区160℃、六区160℃、七区155℃、八区155℃、九区150℃，机头150℃，螺杆转速200rpm，长径比L／D=40∶1。将造粒好的共混物放在100℃鼓风干燥箱中干燥2小时，然后将干燥好的共混物粒料加入到单螺杆挤出机中挤出吹塑，单螺杆各区温度为一区140℃、二区150℃、三区160℃、四区160℃、五区170℃、六区170℃、机头165℃；螺杆转速150rpm，长径比L／D=20∶1，吹胀比为3∶1，拉伸比为5∶1。

实施例1-3制得的聚乳酸薄膜的力学性能测试如下表1：

表1

性能	实施例1	实施例2	实施例3
				拉伸强度／MPa	23	25	23
断裂伸长率／％	304	201	264

Claims (10)

1.一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征在于，各组分及质量分数为：

2.根据权利要求1所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征在于，所说的聚乳酸数均分子量为10～30万。

3.根据权利要求1所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征在于，所说的增韧剂选自醋酸乙烯酯乙烯共聚物、聚羟基脂肪酸酯、聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征在于，所说的相容剂选自大分子相容剂(本公司自制，杭州旭昇新材料科技有限公司，马学所，专利申请号：201310310723.7)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征在于，所说的增塑剂选自乙二醇醚己二酸酯、环氧大豆油、烷基苯磺酸酯、己二酸二丁基二甘酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征在于，所说的制备方法包括以下几个步骤：

(1)将聚乳酸和增韧剂干燥处理；

(2)按照权利要求1所说的各组分质量分数，称取各组分原料，将聚乳酸、增韧剂、相容剂、增塑剂混合均匀。

(3)将混合好的各组分原料加入双螺杆挤出机中熔融共混、挤出造粒。

(4)将造粒好的共混料干燥处理。

(5)将经干燥处理后的共混粒料加入到单螺杆挤出机中，挤出吹塑，得到生物可降解柔性聚乳酸薄膜。

7.根据权利要求6所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征在于，所说的步骤(1)中聚乳酸、增韧剂的干燥温度为50-100℃，干燥时间为2-12小时，干燥设备为真空烘箱或者鼓风干燥箱。

8.根据权利要求7所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征 在于，所说的步骤(3)中双螺杆挤出机温度为150-190℃，螺杆转速为50-800rpm，螺杆长径比L／D为30-50∶1。

9.根据权利要求7所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制各方法，其特征在于，所说的步骤(4)中造粒好的共混物的干燥温度为50-100℃，干燥时间为2-12小时，干燥设备为真空烘箱或者鼓风干燥箱。

10.根据权利要求7所述的一种生物可降解柔性高透明聚乳酸薄膜及其制备方法，其特征在于，所说的步骤(5)中单螺杆挤出机温度为130-180℃，螺杆转速为90-350rpm，螺杆长径比L／D为20-40∶1，吹胀比为3-5∶1，拉伸比为4-7∶1。