CN107022178A - 一种可生物降解聚乳酸环保薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种可生物降解聚乳酸环保薄膜及其制备方法。该薄膜由包括以下重量份的组分制成：聚乳酸10-90份，PBAT 10-90份，增溶剂A 0.05-3.0份，增溶剂B 0.05-3.0份，润滑剂0-5份，抗氧剂0-5份，填料1-50份。采用本发明技术方案不仅可以很好地提高共混物两组分的相容性，而且所得到的共混物可以采用制备全生物降解薄膜，该薄膜可广泛应用于商场购物袋、垃圾袋、食品包装袋、农业用薄膜等领域。

Description

一种可生物降解聚乳酸环保薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种可生物降解聚乳酸环保薄膜及其制备方法。
背景技术
塑料薄膜的使用已渗透到人们生活的各个领域，被广泛地用作食品包装、电子电器产品包装及商场购物袋、垃圾袋等。传统的塑料薄膜材料如聚丙烯（PP）薄膜、聚乙烯（PE）薄膜等的原材料为石油，使用完丢弃到自然中难以降解，给环境造成了巨大的危害。伴随着石油资源的日益枯竭和人们对环保意识的不断增强，开发全降解的环境友好型高分子材料应用于薄膜材料领域以成为未来的发展主流。
聚乳酸（PLA）是由玉米、马铃薯等可再生植物资源提取出的淀粉转化为葡萄糖，葡萄糖经过发酵成为聚乳酸。PLA的玻璃化转变温度Tg大约为55℃，熔点Tm大约为180℃，有着良好的生物相容性和高强度，且能够完全生物降解，降解后的最终产物为水和二氧化碳，因而，无毒，不会造成环境污染。虽然PLA的综合性能优良，强度较高，但是其韧性差，纯PLA的断裂伸长率大概4%左右。
聚酯（PBAT）是一种脂肪族-芳香族共聚酯。这种共聚酯具有良好的生物降解性能，降解的最终产物为水和二氧化碳，是一种环境友好型高分子材料，同时其还有良好的延展性和韧性，又具有很好的耐热性和冲击性能。
因此，将PLA和PBAT共混，利用两者性能优势互补，调节两者的共混比例，不仅可得到强度较高的共混物，而且还可以提高共混物的柔韧性，利用这种共混物制备的薄膜可以实现全生物降解，是一种环境友好型材料。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种可生物降解聚乳酸环保薄膜及其制备方法。
本发明的目的是通过采取以下措施来实现的：
一种可生物降解聚乳酸环保薄膜，包括以下重量份组分制成：
PLA 10-90份
PBAT 10-90份
增溶剂A 0.05-3.0份
增溶剂B 0.05-3.0份
润滑剂 0-5份
抗氧剂 0-5份
填料 1-50份
所述的聚乳酸主要由L-乳酸得到，同时体系中还含有少量的D-乳酸，优选重均分子量为40000-200000。
所述的聚酯（PBAT）以对苯二酸钾（PTA）或对苯二酸钾二甲酯、1,4-丁二酯（BG）和己二酸（AA）为原料聚合得到，优先重均分子量为20000-130000。
所述的增溶剂A选自二恶唑啉类扩链剂，进一步优选2,2’双（2-恶唑啉）或1，3-苯撑-双（2-恶唑啉）中的一种或一种以上；所述的增溶剂B选自官能度≧2的异氰酸酯类扩链剂，进一步优选六亚甲基二异氰酸酯、二甲基苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯中的一种或一种以上。
所述的润滑剂为硬脂酸钙、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或一种以上。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或一种以上。
所述的填料为碳酸钙、蒙脱土、滑石粉中的一种或一种以上。
一种可生物降解聚乳酸环保薄膜，包括如下步骤：
（1）将PLA、PBAT和填料干燥处理；
（2）按权利要求1所述的配比称取各组分原料，将PLA、PBAT、增溶剂A、增溶剂B、润滑剂、抗氧剂和填料混合均匀；
（3）浆混合好的料加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒；
（4）将经过双螺杆挤出得到的粒料干燥处理；
（5）将步骤（4）中干燥后的粒料加入到单螺杆挤出机中，挤出吹塑，得到全生物降解薄膜。
所述的步骤（1）中PLA、PBAT的干燥温度为50-90℃，干燥时间为6-24h；填料的干燥温度为100-130℃，时间为5-10h；干燥设备为真空烘箱或鼓风烘箱。
所述的步骤（3）中双螺杆挤出机挤出温度为110-180℃，螺杆转速60-600rpm，螺杆长径比L/D为40/50:1；
所述的步骤（4）中干燥温度为50-90℃，干燥时间为6-24h，干燥设备为真空烘箱或鼓风烘箱。
所述的步骤（5）中单螺杆挤出机挤出温度为125-175℃，螺杆转速100-400rpm，螺杆长径比L/D为20-40:1；单螺杆挤出机的模头口径与泡管直径之比为3-5:1。
本发明所提供的共混物制备工艺简单，聚合物基体间界面相容性好；共混物不仅具有很好的力学性能，而且还具有很好的柔韧性，制备的薄膜可全生物降解，可广泛的应用于各种薄膜领域。
具体实施方式
实施例1
（1）将PLA和PBAT于80℃鼓风烘箱中干燥处理12h，碳酸钙于105℃鼓风烘箱中干燥处理6h；
（2）然后取80份PLA、20份PBAT、0.04份2,2’-双（2-恶唑啉）、2.4份六亚甲基二异氰酸酯、0.6份硬脂酸钙、0.1份抗氧剂1010、10份碳酸钙于高混机中常温混合5min；
（3）将得到的混合物加入到双螺杆机中挤出造粒，双螺杆机各区温度为：一区150℃、二区160℃、三区160℃、四区170℃、五区170℃、六区175℃、机头180℃；螺杆转速为200rpm，长径比L/D=40/1；
（4）将步骤（3）中得到的粒料于80℃鼓风烘箱中干燥处理12h；
（5）将步骤（4）中干燥后的粒料加入到单螺杆挤出机中挤出吹塑，单螺杆机各区温度为：一区120℃、二区140℃、三区160℃、四区170℃、五区170℃、六区170℃、机头165℃；螺杆转速为150rpm，长径比L/D=25/1，单螺杆挤出机的模头口径与泡管直径之比为3:1。
性能测试：
拉伸强度（MPa）【ISO 527-2：2012】：65
断裂伸长率（%）【ISO 527-2：2012】：187。
实施例2
（1）将PLA和PBAT于80℃鼓风烘箱中干燥处理12h，滑石粉于110℃鼓风烘箱中干燥处理6h；
（2）然后取50份PLA、50份PBAT 、0.9份1,3-苯撑-双（2-恶唑啉）、0.4份二苯基甲烷苯异二氰酸酯、0.3份油酸酰胺、0.1份抗氧剂1076、20份滑石粉于高混机中常温混合5min；
（3）将得到的混合物加入到双螺杆机中挤出造粒，双螺杆机各区温度为：一区150℃、二区160℃、三区160℃、四区170℃、五区170℃、六区175℃、机头180℃；螺杆转速为200rpm，长径比L/D=40/1；
（4）将步骤（3）中得到的粒料于80℃鼓风烘箱中干燥处理12h；
（5）将步骤（4）中干燥后的粒料加入到单螺杆挤出机中挤出吹塑，单螺杆机各区温度为：一区120℃、二区140℃、三区160℃、四区170℃、五区170℃、六区170℃、机头165℃；螺杆转速为150rpm，长径比L/D=25/1，单螺杆挤出机的模头口径与泡管直径之比为43:1。
性能测试：
拉伸强度（MPa）【ISO 527-2：2012】：50
断裂伸长率（%）【ISO 527-2：2012】：268。
实施例3
（1）将PLA和PBAT于80℃鼓风烘箱中干燥处理12h，蒙脱土于105℃鼓风烘箱中干燥处理6h；
（2）然后取20份PLA、80份PBAT、2.4份2,2’-双（2-恶唑啉）、0.6份多亚甲基多苯基异氰酸酯、0.1份芥酸酰胺、0.1份抗氧剂168、50份蒙脱土于高混机中常温混合5min；
（3）将得到的混合物加入到双螺杆机中挤出造粒，双螺杆机各区温度为：一区150℃、二区160℃、三区160℃、四区170℃、五区170℃、六区175℃、机头180℃；螺杆转速为200rpm，长径比L/D=40/1；
（4）将步骤（3）中得到的粒料于80℃鼓风烘箱中干燥处理12h；
（5）将步骤（4）中干燥后的粒料加入到单螺杆挤出机中挤出吹塑，单螺杆机各区温度为：一区120℃、二区140℃、三区160℃、四区170℃、五区170℃、六区170℃、机头165℃；螺杆转速为150rpm，长径比L/D=25/1，单螺杆挤出机的模头口径与泡管直径之比为5:1。
性能测试：
拉伸强度（MPa）【ISO 527-2：2012】：34
断裂伸长率（%）【ISO 527-2：2012】：310。

Claims (10)

1.一种可生物降解聚乳酸环保薄膜，其特征在于：由包括以下重量份组分制成：
PLA 10-90份；
PBAT 10-90份；
增溶剂A 0.05-3.0份；
增溶剂B 0.05-3.0份；
润滑剂 0-5份；
抗氧剂 0-5份；
填料 1-50份。
2.根据权利要求1所述的可生物降解聚乳酸环保薄膜，其特征在于：所述的聚乳酸(PLA)的重均分子量40000-200000；或所述聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯(PBAT)的重均分子量为20000-130000。
3.根据权利要求1所述的可生物降解聚乳酸环保薄膜，其特征在于：所述的增溶剂A选自二恶唑啉类扩链剂，进一步优选2,2’-双（2-恶唑啉）或1，3-苯撑-双（2-恶唑啉）中的一种或一种以上；或所述的增溶剂B选自官能度不小于2的异氰酸酯类扩链剂，进一步优选六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的可生物降解聚乳酸环保薄膜，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸钙、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述的可生物降解聚乳酸环保薄膜，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的可生物降解聚乳酸环保薄膜，其特征在于：所述的填料为碳酸钙、蒙脱土、滑石粉中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1-6中任一所述的可生物降解聚乳酸环保薄膜，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将PLA、PBAT和填料干燥处理；
(2)按权利要求1所述的配比称取各组分原料，将PLA、PBAT、增溶剂A、增溶剂B、润滑剂、抗氧剂和填料混合均匀；
(3)浆混合好的料加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒；
(4)将经过双螺杆挤出得到的粒料干燥处理；
(5)将步骤（4）中干燥后的粒料加入到单螺杆挤出机中，挤出吹塑，得到全生物降解薄膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中PLA、PBAT的干燥温度为50-90℃，干燥时间为6-24h；填料的干燥温度为100-130℃，时间为5-10h；干燥设备为真空烘箱或鼓风烘箱。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）中双螺杆挤出机挤出温度为110-180℃，螺杆转速60-600rpm，螺杆长径比L/D为40-50:1；或所述的步骤（4）中干燥温度为50-90℃，干燥时间为6-24h，干燥设备为真空烘箱或鼓风烘箱。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的（5）中单螺杆挤出机挤出温度为125-175℃，螺杆转速100-400rpm，螺杆长径比L/D为20-40:1；单螺杆挤出机的模头口径与泡管直径之比为3-5:1。
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