CN104744898A - 一种全生物降解薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高韧性全生物降解薄膜组成及制备方法,该薄膜是有聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和热稳定剂组成,采用双螺杆制的共混改性切片,采用单螺杆吹塑成型,制得的薄膜具有优异的韧性和全生物降解性,同时还具有较低的成本,是现有不可降解薄膜包装材料的理想替代品。
Description
技术领域
本发明涉及一种高韧性全生物降解薄膜组成及制备方法,具体涉及一种以聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)为原料制备的全生物降解薄膜及其制备方法。
背景技术
塑料薄膜包装材料在日常生活和生产中,起到巨大作用,然而目前所采用的塑料包装薄膜绝大多数为非降解或光降解产品(聚乙烯)。大量薄膜材料的使用,造成大量白色污染,带来大量环境问题,以生物降解材料代替目前的聚乙烯产品,是解决白色污染的重要手段。
迄今为止已规模化生产的全生物降解材料有聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚丁二醇-丁二酸/己二酸共聚酯(PBSA)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)及聚羟基脂肪酸酯(PHA)(塑料科技,35(7),92~97,2007;聚酯工业,21(3),3~8,2008)等,然而PBS、PBSA、PGA、PCL等材料虽然成膜性好,但价格较高,用于做普通包装材料成本难以接受;PPC和PLA材料价格较低,但单独制备的薄膜韧性较差,无法满足日常包装需要。
中国专利申请号CN201210297866公布了一种采用聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和改性淀粉为原料的全生物降解复合材料,但当PBAT含量较低时,依然较脆,PBAT含量较高时,性能较好,但价格较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全生物降解薄膜及其制备方法,以解决现有技术中所存在的上述问题。
一种全生物降解薄膜,其由按重量份数计的如下组分组成:
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯: 35~80份;
聚乳酸: 10~35份;
聚碳酸亚丙酯: 10~35份;
稳定剂: 0.5~2份。
本发明采用PBAT、PLA、PPC三元共混体系,一方面,由于PPC、PLA价格较低,能够保持最终产品的价格,另一方面,PPC由于分子量较高,在改性和吹膜过程中能够起到提高溶体强度和促进PLA和PBAT相容性的作用,从而保证最终制品的力学性能。
作为优选方案,所述的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯重均分子量为 30~200kDa,分子量分布为1.5~4。当分子量大于200kDa时,价格较高,当分子量小于30kDa时,材料强度较差,影响薄膜性能。
作为优选方案,所述的聚乳酸重均分子量为30~300kDa,分子量分布为1.5~5。当分子量大于300kDa时,材料加工温度较高,,容易造成相分离,影响薄膜性能,当分子量小于30kDa时,材料较脆,影响薄膜韧性。
作为优选方案,所述的聚碳酸亚丙酯重均分子量为400~900kDa,分子量分布为2~6.5。由于聚碳酸亚丙酯具有较高的分子量,熔体粘度较大,能够有效提高膜泡的稳定性,并对聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸的共混起到增容作用,从而提高薄膜的性能。
作为优选方案,所述的稳定剂为硬脂酸、抗氧剂、抗老化剂、扩链剂的一种或几种。
一种如本发明所述的全生物降解薄膜的制备方法,其是先采用双螺杆挤出机制备改性生物降解树脂切片,采用单螺杆吹膜成型工艺制备薄膜包装材料,具体过程如下:
烘料——共混——改性造粒——干燥——吹塑成型——包装。
作为优选方案,所述烘料的具体操作为:
将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸在80℃气流的干燥条件下干燥至水含量低于100ppm,将聚碳酸亚丙酯在40℃真空条件下干燥至挥发分含量低于300ppm。
作为优选方案,所述共混选用长径比为30~50的双螺杆挤出机,控制各段温度在90~220℃。
作为优选方案,所述吹塑成型用长径比为15~34的单螺杆挤出机,控制各段温度为90~170℃,薄膜吹胀比为2~5:1,薄膜厚度6um~50um。
本发明的优点是制备的薄膜具有优异的韧性和全生物降解性,同时还具有较低的成本,是现有不可降解薄膜包装材料的理想替代品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述,但本发明的保护范围不仅局限于实施例。
实施例1
PBAT: 重均分子量 40kDa;分子量分布:1.9 35份
PLA: 重均分子量 110kDa;分子量分布:2.2 35份
PPC: 重均分子量 540kDa;分子量分布:3.4 29份
稳定剂:硬脂酸 1份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比2.8:1,膜厚25um。
实施例2
原料:
PBAT: 重均分子量 60kDa;分子量分布:2.8 50份
PLA: 重均分子量 170kDa;分子量分布:3.3 25份
PPC: 重均分子量 660kDa;分子量分布:4.1 24份
稳定剂:硬脂酸 1份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比2.5:1,膜厚20um。
实施例3
原料:
PBAT: 重均分子量 40kDa;分子量分布:1.9 60份
PLA: 重均分子量 170kDa;分子量分布:3.3 20份
PPC: 重均分子量 540kDa;分子量分布:3.4 19份
稳定剂:硬脂酸 1份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比3:1,膜厚18um。
实施例4
原料:
PBAT: 重均分子量 60kDa;分子量分布:2.8 80份
PLA: 重均分子量 110kDa;分子量分布:2.2 30份
PPC: 重均分子量 660kDa;分子量分布:4.1 29份
稳定剂:硬脂酸 1份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比4.2:1,膜厚8um。
实施例5
原料:
PBAT: 重均分子量 60kDa;分子量分布:2.8 50份
PLA: 重均分子量 110kDa;分子量分布:2.2 35份
PPC: 重均分子量 540kDa;分子量分布:3.4 14份
稳定剂:硬脂酸 1份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比2.8:1,膜厚50um。
实施例6
原料:
PBAT: 重均分子量 60kDa;分子量分布:2.8 60份
PLA: 重均分子量 170kDa;分子量分布:3.3 20份
PPC: 重均分子量 660kDa;分子量分布:4.1 19份
稳定剂:硬脂酸 1份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比3.5:1,膜厚25um。
实施例7
原料:
PBAT: 重均分子量 60kDa;分子量分布:2.8 60份
PLA: 重均分子量 170kDa;分子量分布:3.3 20份
PPC: 重均分子量 660kDa;分子量分布:4.1 19份
稳定剂:抗氧化 1份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比3.5:1,膜厚25um。
实施例8
原料:
PBAT: 重均分子量 60kDa;分子量分布:2.8 50份
PLA: 重均分子量 110kDa;分子量分布:2.2 35份
PPC: 重均分子量 540kDa;分子量分布:3.4 14份
稳定剂:抗老化剂2份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比2.8:1,膜厚50um。
实施例9
原料:
PBAT: 重均分子量 60kDa;分子量分布:2.8 80份
PLA: 重均分子量 110kDa;分子量分布:2.2 30份
PPC: 重均分子量 660kDa;分子量分布:4.1 29份
稳定剂:扩链剂 0.5份
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比4.2:1,膜厚8um。
对比例
原料:
低密聚乙烯
方法:原料干燥后,采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒,粒料干燥后,采用长径比为18的单螺杆挤出机吹膜,吹胀比2.8:1,膜厚20um。
各实施例以及对比例制备的薄膜性能见表1
表1 薄膜性能
从表1中可以看出,与普通低密度聚乙烯比较,相同厚度的全生物降解薄膜落镖冲击强度提高30%以上,全生物降解薄膜具有优异的韧性。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案;因此,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (9)
1.一种全生物降解薄膜,其特征在于,由按重量份数计的如下组分组成:
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯: 35~80份;
聚乳酸: 10~35份;
聚碳酸亚丙酯: 10~35份;
稳定剂: 0.5~2份。
2.根据权利要求1所述的全生物降解薄膜,其特征在于:所述的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯重均分子量为 30~200kDa,分子量分布为1.5~4。
3.根据权利要求1所述的全生物降解薄膜,其特征在于:所述的聚乳酸重均分子量为30~300kDa,分子量分布为1.5~5。
4.根据权利要求1所述的全生物降解薄膜,其特征在于:所述的聚碳酸亚丙酯重均分子量为400~900kDa,分子量分布为2~6.5。
5.根据权利要求1所述的全生物降解薄膜,其特征在于:所述的稳定剂为硬脂酸、抗氧剂、抗老化剂、扩链剂的一种或几种。
6.一种如权利要求1所述的全生物降解薄膜的制备方法,其特征在于:采用双螺杆挤出机制备改性生物降解树脂切片,采用单螺杆吹膜成型工艺制备薄膜包装材料,具体过程如下:
烘料——共混——改性造粒——干燥——吹塑成型——包装。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述烘料的具体操作为:
将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸在80℃气流的干燥条件下干燥至水含量低于100ppm,将聚碳酸亚丙酯在40℃真空条件下干燥至挥发分含量低于300ppm。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述共混选用长径比为30~50的双螺杆挤出机,控制各段温度在90~220℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述吹塑成型用长径比为15~34的单螺杆挤出机,控制各段温度为90~170℃,薄膜吹胀比为2~5:1,薄膜厚度6um~50um。
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