CN104650570A - 一种可降解的ppc/hpp/pla交联膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可降解的PPC/HPP/PLA交联膜及其制备方法,属于高分子材料技术领域。PPC/HPP/PLA交联膜由68.6~78.4wt% PPC、19.6~29.4wt% PLA、0.5~1.0 wt% TDI以及1.0~1.5wt%HPP反应而成。其制备方法为:先将PPC、PLA溶解到溶剂中配置成溶液,然后将上述二种溶液混合之后加入适量的TDI及HPP,加热搅拌均匀,将反应体系全部置于平板模具中,干燥,即得交联膜。本发明的交联膜主原料来源广,可以完全降解,产物无污染;相对于普通的PPC/PLA复合膜,不仅力学性能得到改善,玻璃化转变温度有所提高,而且材料的韧性也有所增加;可用于制备可降解泡沫材料、食品包装材料、塑料大棚、地膜等。

Description

一种可降解的PPC/HPP/PLA交联膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可降解的PPC/HPP/PLA交联膜及其制备方法,属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚碳酸亚丙酯PPC(Poly propylene carbonate)是一种新型环保材料,它可以完全降解,具有极大的发展前景。但是PPC分子链的柔性大,力学性能和热性能较差,大大限制了该材料的实际应用。聚乳酸PLA(polylactic acid)也是一种完全生物降解塑料,与柔性的PPC不同,它是分子链刚性较大的结晶高分子。PPC通过PLA改性后,强度增加,玻璃化温度得到提高,但是断裂伸长率会下降,为了获得高强度、高耐热性能、高延伸率的降解膜材或片材,通过引入高柔顺的超支化聚醚多元醇(HPP)作为交联组分,不失为一种较好的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可降解的PPC/HPP/PLA交联膜及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种可降解的PPC/HPP/PLA交联膜,由68.6~78.4wt% PPC、19.6~29.4wt% PLA、0.5~1.0 wt% 甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)以及1.0~1.5wt%超支化聚醚多元醇(HPP)反应而成。
所述可降解的PPC/HPP/PLA交联膜的厚度为0.15mm~0.20mm。
所述可降解的PPC/HPP/PLA交联膜的拉伸强度为25.62~47.61MPa,断裂伸长率为237.13%~302.06%,玻璃转化温度为39.5~45.6℃,热分解温度为156.2~171.6℃。
本发明的另一目的在于提供可降解的PPC/PLA交联膜的制备方法。
先将68.6~78.4wt%的PPC、19.6~29.4wt%的PLA加入有机溶剂中,然后加入0.5~1.0wt%的TDI和1.0~1.5wt%的超支化聚醚多元醇,经加热搅拌均匀后,置于平板模具中干燥,即得可降解的PPC/HPP/PLA交联膜。
所述PPC的分子量为1.3×105~1.8×106,分子量分布为1.05~1.5,PPC中单体二氧化碳含量为38~46wt.%,单体环氧丙烷含量54~62wt.%。
所述PLA的分子量为1.0×105~1.0×106,分子量分布为1.3~1.8。
所述超支化聚醚多元醇代数为四代,黄色粘稠液体,羟基数为48,其分子量为7289,羟值为6.585mmol/g。
所述有机溶剂为氯仿、四氢呋喃中的一种或两种的混合物。
所述加热搅拌的时间为2~2.5h,温度为60℃-70℃。
所述干燥方法为室温干燥24~36h后再置于真空干燥箱中继续干燥2~3h。
所述平板模具为聚四氟乙烯平板或玻璃板。
本发明制备的材料的突出特点是:
1.该材料主要原料来源广泛,价格低廉。
2.该材料相比较于普通的PPC/PLA复合膜,不仅力学性能得到改善(拉伸强度最高可达47.61MPa,同比提高3.5MPa),热分解温度也有所提高(最高可达171.6℃,同比提高13.3℃),而且材料的韧性也有所增加。
3.该材料可完全降解,产物无污染。
4.该材料制备工艺简单,并且加工方便,可操作性强。
5.该材料可用于制备可降解泡沫材料、板材、食品包装材料、地膜等。
具体实施方式
下面通过实施例,进一步阐明本发明的突出特点和显著进步,仅在于说明本发明而决不限制本发明。
实施例1
将3.087克PPC(二氧化碳含量达到38%,环氧丙烷含量为62%,分子量为1.3×105,分子量分布为1.05,质量占复合膜总质量的68.6%),1.323克PLA(分子量为1.0×105,分子量分布为1.3,质量占复合膜总质量的29.4%)溶解于30.1mL氯仿中,然后添加0.045gTDI 和0.045g超支化聚醚多元醇,在集热式恒温加热磁力搅拌器上设置温度为60℃搅拌2小时后,待溶液分布均匀后置于玻璃板上,在室温下干燥24小时后再置于真空干燥箱中继续干燥2h,形成厚度为0.20mm的PPC/HPP/PLA交联膜。对制备的PPC/HPP/PLA交联膜进行拉伸测试、热重分析,测得拉伸强度为47.61MPa,断裂伸长率为237.13%,玻璃转化温度为45.5℃,热分解温度为171.6℃。
实施例2
将3.3075克PPC(二氧化碳含量达到38%,环氧丙烷含量为62%,分子量为1.8×106,分子量分布为1.5,质量占复合膜总质量的73.5%),1.1025克PLA(分子量为1.0×105,分子量分布为1.3,质量占复合膜总质量的24.5%),溶解于32.3mL四氢呋喃中,然后添加0.045gTDI 和0.045g超支化聚醚多元醇,在集热式恒温加热磁力搅拌器上设置温度为60℃搅拌2.5小时后,待溶液分布均匀后置于玻璃板上,在室温下干燥36小时后再置于真空干燥箱中继续干燥2h,形成厚度为0.16mm的PPC/HPP/PLA交联膜。对制备的PPC/HPP/PLA交联膜进行拉伸测试、热重分析,测得拉伸强度为37.34MPa,断裂伸长率为281.47%,玻璃转化温度为41.1℃,热分解温度为161.5℃。
实施例3
将3.1752克PPC(二氧化碳含量达到43%,环氧丙烷含量为57%,分子量为1.2×106,分子量分布为1.2,质量占复合膜总质量的70.56%),1.2348克PLA(分子量为1.0×106,分子量分布为1.8,质量占复合膜总质量的27.44%),溶解于33.2mL氯仿中,然后添加0.045gTDI 和0.045g超支化聚醚多元醇,在集热式恒温加热磁力搅拌器上设置温度为60℃搅拌2小时后,待溶液分布均匀后置于玻璃板上,在室温下干燥24小时后再置于真空干燥箱中继续干燥2h,形成厚度为0.15mm的PPC/HPP/PLA交联膜。对制备的PPC/HPP/PLA交联膜进行拉伸测试、热重分析,测得拉伸强度为43.59MPa,断裂伸长率为251.60%,玻璃转化温度为44.3℃,热分解温度为168.3℃。
实施例4
将3.3516克PPC(二氧化碳含量达到44%,环氧丙烷含量为56%,分子量为1.8×106,分子量分布为1.5,质量占复合膜总质量的74.48%),1.0584克PLA(分子量为1.0×105,分子量分布为1.3,质量占复合膜总质量的23.52%),溶于30.4mL氯仿中,然后添加0.0225gTDI 和0.0675g超支化聚醚多元醇,在集热式恒温加热磁力搅拌器上设置温度为60℃搅拌2小时后,待溶液分布均匀后置于玻璃板上,在室温下干燥24小时后再置于真空干燥箱中继续干燥2h,形成厚度为0.18mm的PPC/HPP/PLA交联膜。对制备的PPC/HPP/PLA交联膜进行拉伸测试、热重分析,测得拉伸强度为33.24MPa,断裂伸长率为269.15%,玻璃转化温度为42.1℃,热分解温度为163.6℃。
实施例5
将3.528克PPC(二氧化碳含量达到40%,环氧丙烷含量为60%,分子量为1.3×105,分子量分布为1.05,质量占复合膜总质量的78.4%),0.882克PLA(分子量为1.0×105,分子量分布为1.3,质量占复合膜总质量的19.6%),溶解于35.0mL氯仿中,然后添加0.045gTDI 和0.045g超支化聚醚多元醇,在集热式恒温加热磁力搅拌器上设置温度为60℃搅拌2小时后,待溶液分布均匀后置于玻璃板上,在室温下干燥26小时后再置于真空干燥箱中继续干燥2.1h,形成厚度为0.18mm的PPC/HPP/PLA交联膜。对制备的PPC/HPP/PLA交联膜进行拉伸测试、热重分析,测得拉伸强度为25.62MPa,断裂伸长率为302.06%,玻璃转化温度为39.6℃,热分解温度为156.4℃。
实施例6
将3.4398克PPC(二氧化碳含量达到43%,环氧丙烷含量为57%,分子量为1.2×106,分子量分布为1.2,质量占复合膜总质量的76.44%),0.9702克PLA(分子量为1.0×106,分子量分布为1.8,质量占复合膜总质量的21.56%),溶解于31.3mL氯仿中,然后添加0.045gTDI 和0.045g超支化聚醚多元醇,在集热式恒温加热磁力搅拌器上设置温度为60℃搅拌2小时后,待溶液分布均匀后置于玻璃板上,在室温下干燥24小时后再置于真空干燥箱中继续干燥2.5h,形成厚度为0.19mm的PPC/HPP/PLA交联膜。对制备的PPC/HPP/PLA交联膜进行拉伸测试、热重分析,测得拉伸强度为31.28MPa,断裂伸长率为287.26%,玻璃转化温度为40.6℃,热分解温度为158.9℃。
实施例7
将3.2634克PPC(二氧化碳含量达到42%,环氧丙烷含量为58%,分子量为1.8×106,分子量分布为1.5,质量占复合膜总质量的72.52%),1.1466克PLA(分子量为1.0×106,分子量分布为1.8,质量占复合膜总质量的25.48%),溶解于34.1mL四氢呋喃中,然后添加0.045gTDI 和0.045g超支化聚醚多元醇,在集热式恒温加热磁力搅拌器上设置温度为70℃搅拌2.5小时后,待溶液分布均匀后置于玻璃板上,在室温下干燥36小时后再置于真空干燥箱中继续干燥2.5h,形成厚度为0.20mm的PPC/HPP/PLA交联膜。对制备的PPC/HPP/PLA交联膜进行拉伸测试、热重分析,测得拉伸强度为38.73MPa,断裂伸长率为255.75%,玻璃转化温度为42.8℃,热分解温度为164.8℃。
实施例8
将3.3075克PPC(二氧化碳含量达到38%,环氧丙烷含量为62%,分子量为1.8×106,分子量分布为1.5,质量占复合膜总质量的73.50%),1.1025克PLA(分子量为1.0×105,分子量分布为1.3,质量占复合膜总质量的24.50%),溶解于32.5mL氯仿中,然后添加0.0225gTDI和0.0675g超支化聚醚多元醇,在集热式恒温加热磁力搅拌器上设置温度为70℃搅拌2小时后,待溶液分布均匀后置于玻璃板上,在室温下干燥24小时后再置于真空干燥箱中继续干燥2h,形成厚度为0.17mm的PPC/HPP/PLA交联膜。对制备的PPC/HPP/PLA交联膜进行拉伸测试、热重分析,测得拉伸强度为36.77MPa,断裂伸长率为263.43%,玻璃转化温度为41.8℃,热分解温度为162.7℃。

Claims (10)

1.一种可降解的PPC/HPP/PLA交联膜,由68.6~78.4wt% PPC、19.6~29.4wt% PLA、0.5~1.0 wt% TDI以及1.0~1.5wt%HPP反应而成。
2.根据权利要求1所述的所述PPC/HPP/PLA交联膜,其特征在于,交联膜的厚度为0.15mm~0.20mm。
3.权利要求1所述的可降解的PPC/HPP/PLA交联膜的制备方法,其特征在于:先将68.6~78.4wt%的PPC、19.6~29.4wt%的PLA加入有机溶剂中,然后加入0.5~1.0wt%的TDI和1.0~1.5wt%的超支化聚醚多元醇,经加热搅拌均匀后,置于平板模具中干燥,即得可降解的PPC/HPP/PLA交联膜。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述PPC的分子量为1.3×105~1.8×106,分子量分布为1.05~1.5,PPC中单体二氧化碳含量为38~46wt.%,单体环氧丙烷含量54~62wt.%。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述PLA的分子量为1.0×105~1.0×106,分子量分布为1.3~1.8。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述超支化聚醚多元醇代数为四代,黄色粘稠液体,羟基数为48,其分子量为7289,羟值为6.585mmol/g。
7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂为氯仿、四氢呋喃中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述加热搅拌的时间为2~2.5h,温度为60℃-70℃。
9.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述干燥方法为室温干燥24~36h后再置于真空干燥箱中继续干燥2~3h。
10.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述平板模具为聚四氟乙烯平板或玻璃板。
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