CN106566210B - 生物可降解气泡膜及其制备方法 - Google Patents

生物可降解气泡膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物可降解气泡膜及其制备方法。一种生物可降解气泡膜按照质量份数计，包括以下组分：聚乳酸5‑40份；聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯60‑95份；增塑剂0.5‑2.0份；相容剂0.5‑2.0份；扩链剂0.2‑0.5份；爽滑剂0.1‑0.5份；所述扩链剂选自乙烯‑丙烯酸甲酯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,3‑苯基‑双(2‑恶唑啉)中的至少一种。上述生物可降解气泡膜的力学性能较好。

Description

生物可降解气泡膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种生物可降解气泡膜及其制备方法。
背景技术
气泡膜又称气珠缓冲膜，经高温挤出吸塑而成，中间充满空气。气泡膜具有轻量、透明、隔音、防震等特点，利用其弹性和耐磨性能可形成缓冲保护层，可防止主要由压缩、震动所引起的损坏，而且形成的包装具有质轻、透明、无害等优点，并耐酸、碱、油和其他化学品以及水和潮气。气泡膜被广泛用于电子电器、仪表仪器、玻璃陶瓷、艺术品、五金机械、家具家私等抗震性缓冲包装。同时还可制成气泡袋、气泡牛皮纸信封袋、隔热坐垫、隔热保温资料等。
但是，在石油资源日益枯竭和“白色污染”日益严重的今天，传统石油基包装材料势必不是未来发展的趋势所在。环境友好的可降解包装材料将是解决石油资源枯竭与“白色污染”的首选材料。然而，现阶段可降解气泡膜材料的力学性能较差。
发明内容
基于此，有必要提供一种生物可降解气泡膜及其制备方法，以解决现阶段可降解气泡膜材料力学性能不佳的问题。
一种生物可降解气泡膜，按照质量份数计，包括以下组分：
所述扩链剂选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,3-苯基-双(2-恶唑啉)中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述聚乳酸的重均分子量为30000-200000Da。
在其中一个实施例中，所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯的重均分子量为20000-120000Da。
在其中一个实施例中，所述增塑剂选自柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油及己二酸二辛脂中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述相容剂选自聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-3000、聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000、聚乙二醇-8000、聚乙二醇-10000及聚乙二醇-20000中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述爽滑剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺及乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。
如上述任一项所述的生物可降解气泡膜的制备方法，包括以下步骤：
将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、增塑剂、相容剂、扩链剂和爽滑剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料；
将所述粒料制成气泡膜。
在其中一个实施例中，在所述将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、增塑剂、相容剂、扩链剂和爽滑剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料的步骤之前还包括步骤：将聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在60℃～90℃下干燥2～8小时。
在其中一个实施例中，所述双螺杆挤出机的温度为120℃～190℃，螺杆的转速为150rpm～350rpm，螺杆的长径比为32～40。
在其中一个实施例中，将所述粒料采用气泡膜机流延制成气泡膜，所述的气泡膜机的温度为150℃～220℃，转速为180rpm～350rpm。
上述生物可降解气泡膜，以聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯为原材料，同时在体系中加入0.2～0.5份的乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,3-苯基-双(2-恶唑啉)中的至少一种作为扩链剂，扩链剂与其他组分配合能有效提高气泡膜的力学性能；上述生物可降解气泡膜的制备方法简单，易操作，成本低。
具体实施方式
下面主要结合具体实施例对生物可降解气泡膜及其制备方法作进一步详细的说明。
一实施方式的生物可降解气泡膜，按照质量份数计，包括以下组分：
其中，扩链剂选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,3-苯基-双(2-恶唑啉)中的至少一种。
上述生物可降解气泡膜，以聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯为原材料，由于聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯均为可降解材料，通过两者的合理配比，制备的生物可降解气泡膜具有较好的可降解性能；同时在体系中加入0.2～0.5份的乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,3-苯基-双(2-恶唑啉)中的至少一种作为扩链剂，上述扩链剂与其他助剂配合，对聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯有较好的化学结合作用，能有效提高气泡膜的力学性能。
在其中一个实施例中，聚乳酸的重均分子量为30000-200000Da。聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯的重均分子量为20000-120000Da。
在其中一个实施例中，增塑剂选自柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、己二酸二辛脂中的至少一种。可以认为，增塑剂可以只选用其中的一种，也可以是其中的两种及两种以上配合使用，当选择两种及两种以上的增塑剂配合使用时，可以发挥增塑剂之间的相互作用，起到更好的增塑效果。
在其中一个实施例中，相容剂为聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-3000、聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000、聚乙二醇-8000、聚乙二醇-10000及聚乙二醇-20000中的至少一种。
在其中一个实施例中，爽滑剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。爽滑剂能防止聚合物粘着料筒，抑制摩擦生热，减小混炼转矩和负荷，从而防止聚合物材料的热劣化；同时爽滑剂的加入可提高流动性，改善聚合物料与料筒和模具的黏附性，防止并减少滞留物；另外还能改善气泡膜的外观和光泽。
上述生物可降解气泡膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S10、将聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯进行干燥处理。
该步骤中，将聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在60℃～90℃下干燥2～8小时。当然，在其中一个实施例中，也要相容剂和扩链剂进行干燥处理，干燥处理的温度为50～70℃，干燥处理的时间为2～3小时。
在其中一个实施例中，干燥处理采用真空烘箱或者鼓风干燥箱。
步骤S20、将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、增塑剂、相容剂、扩链剂和爽滑剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料。
在其中一个实施例中，混合处理在高速搅拌机中进行，将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料。双螺杆挤出机的温度为120℃～190℃，螺杆的转速为150rpm～350rpm，螺杆的长径比为32～40。双螺杆挤出机温区区分不同，有五温区、七温区、十温区的。此处双螺杆挤出机的温度是指从进料口到机头的温区范围。
在其中一个实施例中，双螺杆挤出机的具体参数为，一区温度135℃、二区温度160℃、三区温度175℃、四区温度180℃、五区温度185℃、六区温度185℃、七区温度175℃、机头温度170℃，螺杆转速200rpm。
步骤S30、将挤出的粒料在60℃～90℃下干燥2～8小时。干燥处理可以采用真空烘箱或者鼓风干燥箱。
步骤S40、将挤出的粒料制成气泡膜。
将干燥处理后粒料采用气泡膜机流延成气泡膜。气泡膜机的温度为150℃-220℃，转速为180rpm-350rpm。
气泡膜机炮筒温度为：150℃、175℃、180℃、185℃、185℃；连接头温度为：220℃；口模温度为200℃、195℃、190℃、185℃、185℃、190℃、195℃、200℃；螺杆转速为250rpm。
上述生物可降解气泡膜的制备方法简单，易操作，成本低。
需要说明的是，步骤S10可以省略，当省略步骤S10时，直接进行步骤S20。步骤S30也可以省略，当省略步骤S30后，步骤S20中得到的粒料直接加入气泡膜机中流延成气泡膜。
以下为具体实施例部分：
具体实施例中所使用的原料信息如表1：
表1
原料名称 厂商 牌号
聚乳酸 美国NatureWorks 4032D
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯 德国巴斯夫 C1200
实施例1
将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在80℃下干燥4小时，然后按照以下质量份数称取各组分原料：
将上述物料在高速搅拌机中搅拌均匀，然后将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒。双螺杆挤出机从下料口到模头温度分别为：135℃、160℃、175℃、180℃、185℃、185℃、175℃、170℃，螺杆转速200rpm，长径比40:1。将经挤出机造粒后的共混物在80℃下干燥4小时，然后经气泡膜机流延吸塑成生物可降解气泡膜。气泡膜机炮筒温度为：150℃、175℃、180℃、185℃、185℃；连接头温度：220℃；口模温度：200℃、195℃、190℃、185℃、185℃、190℃、195℃、200℃；螺杆转速250rpm。制备的气泡膜的气泡的直径为10mm，气泡的高度为4.0mm。
实施例2
将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在85℃下干燥3小时，然后按照下列质量分数称取各组分原料：
将上述物料在高速搅拌机中搅拌均匀，然后将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒。双螺杆挤出机从下料口到模头温度分别为：135℃、160℃、175℃、185℃、190℃、190℃、175℃、170℃，螺杆转速230rpm，长径比40:1。将经挤出机造粒后的共混物在80℃下干燥4小时，然后经气泡膜机流延吸塑成生物可降解气泡膜。气泡膜机炮筒温度为：150℃、175℃、180℃、185℃、185℃；连接头温度：220℃；口模温度：200℃、195℃、190℃、185℃、185℃、190℃、195℃、200℃。螺杆转速250rpm。制备的气泡膜的气泡的直径为10.0mm，气泡的高度为4.0mm。
实施例3
将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在80℃下干燥2小时，然后按照下列质量分数称取各组分原料：
将上述物料在高速搅拌机中搅拌均匀，然后将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒。双螺杆挤出机从下料口到模头温度分别为：135℃、160℃、175℃、180℃、185℃、185℃、175℃、170℃，螺杆转速200rpm，长径比40:1。将经挤出机造粒后的共混物在80℃下干燥4小时，然后经气泡膜机流延吸塑成生物可降解气泡膜。气泡膜机炮筒温度为：150℃、175℃、180℃、185℃、185℃；连接头温度：220℃；口模温度：200℃、195℃、190℃、185℃、185℃、190℃、195℃、200℃；螺杆转速250rpm。制备的气泡膜的气泡的直径为10.0mm，气泡的高度为4.0mm。
对比例1
将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在80℃下干燥8小时，然后按照下列质量分数称取各组分原料：
将上述物料在高速搅拌机中搅拌均匀，然后将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒。双螺杆挤出机从下料口到模头温度分别为：135℃、160℃、175℃、180℃、185℃、185℃、175℃、170℃，螺杆转速200rpm，长径比40:1。将经挤出机造粒后的共混物在80℃下干燥4小时，然后经气泡膜机流延吸塑成生物可降解气泡膜。气泡膜机炮筒温度为：150℃、175℃、180℃、185℃、185℃；连接头温度：220℃；口模温度：200℃、195℃、190℃、185℃、185℃、190℃、195℃、200℃。螺杆转速250rpm。制备的气泡膜的气泡的直径为10mm，气泡的高度为4mm。
对实施例1-4所制备的生物可降解气泡膜的力学性能进行测试，结果如表2所示，力学性能测试按照GB/T1040.3-2006进行，拉伸速率为200mm/min，传感器为500N。表面电阻测试用MONROE ELECTRONICS 272A仪器按照ANSI/ESD STM11.11-2006所示方法进行。
表2
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
拉伸强度/MPa 24.7 20.5 18.9 9.7
断裂伸长率/％ 170.4 200.1 564.3 451
直角撕裂强度/N/mm 99.4 73.2 97.7 70.6
表面电阻/Ω 108 108 108 108
从表2中的数据可以看出，实施例1～3中添加了扩链剂乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯或1,3-苯基-双(2-恶唑啉)后，相较于对比例1，力学性能明显提高，尤其是拉伸强度和直角撕裂强度明显提高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种生物可降解气泡膜，其特征在于，按照质量份数计，包括以下组分：
所述扩链剂选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物和1,3-苯基-双(2-恶唑啉)中的至少一种；
所述相容剂选自聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-3000、聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000、聚乙二醇-8000、聚乙二醇-10000及聚乙二醇-20000中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的生物可降解气泡膜，其特征在于，所述聚乳酸的重均分子量为30000-200000Da。
3.根据权利要求1所述的生物可降解气泡膜，其特征在于，所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯的重均分子量为20000-120000Da。
4.根据权利要求1所述的生物可降解气泡膜，其特征在于，所述增塑剂选自柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油及己二酸二辛脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的生物可降解气泡膜，其特征在于，所述爽滑剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺及乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。
6.如权利要求1～5任一项所述的生物可降解气泡膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、增塑剂、相容剂、扩链剂和爽滑剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料；及
将所述粒料制成气泡膜。
7.根据权利要求6所述的生物可降解气泡膜的制备方法，其特征在于，在所述将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、增塑剂、相容剂、扩链剂和爽滑剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料的步骤之前还包括步骤：将聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在60℃～90℃下干燥2～8小时。
8.根据权利要求6所述的生物可降解气泡膜的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的温度为120℃～190℃，螺杆的转速为150rpm～350rpm，螺杆的长径比为32～40。
9.根据权利要求6所述的生物可降解气泡膜的制备方法，其特征在于，将所述粒料采用气泡膜机流延制成气泡膜，所述的气泡膜机的温度为150℃～220℃，转速为180rpm～350rpm。
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