CN107471511A - 一种pbat/pla多层复合膜的制备方法 - Google Patents

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周晓明
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Abstract

本发明属于包装材料技术领域，具体涉及一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：首先用二氯甲烷溶解PLA与PBAT，再将逐层浇铸法得到PBAT/PLA多层复合膜，最后真空干燥密封保存。本发明的制备方法制备工艺简单，易于操作，所得产物具有良好的力学性能，能适用于包装领域；同时所生产的材料容易降解，对环境没有污染，耐久性良好，充分符合环保可持续发展的理念。

Description

一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法
技术领域
本发明属于包装材料技术领域，具体涉及一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法。
背景技术
随着人们对环保问题越来越重视，“白色污染”和石油危机问题迫使人们对新型可生物降解无污染塑料制品的研究越来越多，在众多生物降解塑料中，聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)因具有良好的生物可降解性能而备受人们关注。
聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)是一种可完全生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯，因具有较高的断裂伸长率，良好的柔韧性和可加工性，已经被广泛地应用于薄膜生产中。聚乳酸(PLA)是经过有机物发酵产生乳酸，再聚合生成的一种具有良好生物降解性能和生物相容性的高分子材料。因其可再生，原料来源广泛，可自然降解，因此被称为环境友好型高分子材料。
尽管对于聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸复合材料的研究很多，但是对于聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸多层薄膜的研究报道还相对较少。其次聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯具有成本太高、熔体粘性太大、模量较低等缺点，另外PBAT的单体中的对苯二甲酸、己二酸和丁二醇均来源于石油资源，是不可再生资源，因此限制了PBAT的发展和应用。聚乳酸脆性很大、力学性能较差、耐热性能差限制了其在包装领域的应用与发展。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法所制得的PBAT/PLA多层复合膜。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PLA搅拌溶解在二氯甲烷中得到一定浓度的PLA溶液，超声振荡一段时间，密封备用；将干燥的PBAT搅拌溶解在二氯甲烷中得到一定浓度的PBAT溶液，超声振荡一段时间，密封备用；
(2)采用逐层浇铸的方法，先将PLA溶液按照一定比例浇注在模具中，干燥一段时间；然后将PLA溶液和PBAT溶液按照比例混合均匀得到PLA/PBAT溶液，并超声振荡一段时间，将一定量的PLA/PBAT溶液浇注在PLA层上面，干燥一段时间；再将PBAT溶液按照比例浇注在PLA/PBAT层上，干燥一段时间，将得到的多层复合膜抽真空，得到所述PBAT/PLA多层复合膜。取出密封保存。
优选的，步骤(1)中所述PLA和PBAT都是经过干燥后再加入二氯甲烷中，干燥条件为：温度为40～50℃，时间为8～10小时。
优选的，步骤(1)中所述PLA溶液中聚乳酸的质量分数为8％～12％；PBAT溶液中PBAT的质量分数为6％～8％。
优选的，步骤(1)中所述配制PLA溶液和PBAT溶液的搅拌溶解条件：搅拌速度为1000～1400r/min，搅拌温度为23～25℃；超声振荡时间为30～45min。
优选的，步骤(2)中所述PBAT/PLA多层复合膜中PLA与PBAT的总质量比为1:1～3:1；所述PLA/PBAT层占总膜质量的20～30％。
优选的，步骤(2)中PBAT/PLA溶液超声振荡时间为50～70min。
优选的，步骤(2)中所述每层膜干燥温度为25～30℃，干燥时间为4～6小时。
优选的，步骤(2)中所述抽真空温度为45～55℃，抽真空时间为12～14h。真空的作用下，可以使二氯甲烷挥发完全，避免膜的性能受到影响。
本发明还提供了一种由上述的制备方法所制得的PBAT/PLA多层复合膜。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明所制得的PBAT/PLA多层复合膜属于可生物降解材料，充分符合环保可持续发展的理念。本发明通过溶液逐层浇注制得PBAT/PLA多层膜，通过PBAT来增加PLA的柔韧性，通过PLA来提高PBAT的强度，这对于PLA与PBAT的应用起到了促进作用，从另一方面通过多层结构来增加膜的阻隔性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)首先将PLA与PBAT放入40℃干燥箱中干燥8小时备用。
(2)将干燥的PLA在1000r/min、23℃下溶解二氯甲烷中得到8wt％的PLA溶液，超声振荡30min，密封备用。将干燥的PBAT在1000r/min、23℃下溶解在二氯甲烷中得到6wt％的PBAT溶液，超声振荡30min，密封备用。
(3)将PLA溶液浇注在聚四氟乙烯培养皿里面，在25℃干燥4小时，得到PLA膜。将PBAT溶液浇注在另一聚四氟乙烯培养皿上，在25℃干燥4小时，得到PBAT膜。将所得的PBAT膜与PLA膜在45℃的真空条件下抽真空12小时，取出的PLA膜和PBAT膜，密封保存。
实施例2
(1)首先将PLA与PBAT放入40℃干燥箱中干燥8小时备用。
(2)将干燥的PLA在1000r/min、23℃下溶解二氯甲烷中得到8wt％的PLA溶液，超声振荡30min，密封备用。将干燥的PBAT在1000r/min、23℃下溶解在二氯甲烷中得到6wt％的PBAT溶液，超声振荡30min，密封备用。
(3)本实施例的复合膜中PLA与PBAT的总质量比为1:1；所述PLA/PBAT层占总膜质量的20％。采用逐层浇铸的方法，先将PLA溶液浇注在聚四氟乙烯培养皿里面(PLA溶液中的PLA质量为总膜质量的40％)，25℃干燥4小时。其次，将PLA溶液和PBAT溶液按照1:1的质量比混合均匀得到PLA/PBAT溶液，并超声振荡50min，将PLA/PBAT溶液浇注在PLA层上面，使PLA/PBAT层占复合膜质量的20％，干燥4小时。最后，将PBAT溶液浇注在PLA/PBAT层上(PBAT溶液中的PBAT质量为总膜质量的40％)，干燥4小时。将所得的PBAT/PLA多层复合膜在45℃的真空条件下抽真空12小时，最后取出密封保存。
实施例3
(1)首先将PLA与PBAT放入45℃干燥箱中干燥9小时备用。
(2)将干燥的PLA在1200r/min、24℃下溶解二氯甲烷中得到10wt％的PLA溶液，超声振荡40min，密封备用。将干燥的PBAT在1200r/min、24℃下溶解在二氯甲烷中得到7wt％的PBAT溶液，超声振荡40min，密封备用。
(3)本实施例的复合膜中PLA与PBAT的总质量比为2:1；所述PLA/PBAT层占总膜质量的25％。采用逐层浇铸的方法，先将PLA溶液浇注在聚四氟乙烯培养皿里面(PLA溶液中的PLA质量为总膜质量的50％)，28℃干燥5小时。其次，将PLA溶液和PBAT溶液按照2:1的质量比混合均匀得到PLA/PBAT溶液，并超声振荡60min，将PLA/PBAT溶液浇注在PLA层上面，使PLA/PBAT层占复合膜质量的25％，28℃干燥5小时。最后，将PBAT溶液浇注在PLA/PBAT层上(PBAT溶液中的PBAT质量为总膜质量的25％)，28℃干燥5小时。将所得的PBAT/PLA多层复合膜在50℃的真空条件下抽真空13小时，最后取出密封保存。
实施例4
(1)首先将PLA与PBAT放入50℃干燥箱中干燥10小时备用。
(2)将干燥的PLA在1400r/min、25℃下溶解二氯甲烷中得到12wt％的PLA溶液，超声振荡45min，密封备用。将干燥的PBAT在1400r/min、25℃下溶解在二氯甲烷中得到8wt％的PBAT溶液，超声振荡45min，密封备用。
(3)本实施例的复合膜中PLA与PBAT的总质量比为3:1；所述PLA/PBAT层占总膜质量的30％。采用逐层浇铸的方法，先将PLA溶液浇注在聚四氟乙烯培养皿里面(PLA溶液中的PLA质量为总膜质量的52.5％)，30℃干燥6小时。其次，将PLA溶液和PBAT溶液按照3:1的质量比混合均匀得到PLA/PBAT溶液，并超声振荡70min，将PLA/PBAT溶液浇注在PLA层上面，使PLA/PBAT层占复合膜质量的30％，30℃干燥6小时。最后，将PBAT溶液浇注在PLA/PBAT层上(PBAT溶液中的PBAT质量为总膜质量的17.5％)，30℃干燥6小时。将所得的PBAT/PLA多层复合膜在55℃的真空条件下抽真空14小时，最后取出密封保存。
上述不同实例制备的PBAT/PLA多层复合膜的力学性能如下表1所示。
表1不同实例制备的PBAT/PLA多层复合膜的力学性能
从上表1可以看出在厚度接近的情况下，PBAT/PLA多层复合膜的强度相比PBAT膜有所增加，断裂伸长率相比PLA膜有所提高。可见PBAT的存在对PLA的延展性有促进作用，而相对PLA的存在对PBAT的拉伸强度有提高作用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PLA搅拌溶解在二氯甲烷中得到一定浓度的PLA溶液，超声振荡一段时间，密封备用；将干燥的PBAT搅拌溶解在二氯甲烷中得到一定浓度的PBAT溶液，超声振荡一段时间，密封备用；
(2)采用逐层浇铸的方法，先将PLA溶液按照一定比例浇注在模具中，干燥一段时间；然后将PLA溶液和PBAT溶液按比例混合均匀得到PLA/PBAT溶液，并超声振荡一段时间，将PLA/PBAT溶液浇注在PLA层上面，干燥一段时间；再将PBAT溶液按比例浇注在PLA/PBAT层上，干燥一段时间，将得到的多层复合膜抽真空，得到所述PBAT/PLA多层复合膜。
2.根据权利1所述的一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述PLA和PBAT都是经过干燥后再加入二氯甲烷中，干燥条件为：温度为40～50℃，时间为8～10小时。
3.根据权利1所述的一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述PLA溶液中聚乳酸的质量分数为8％～12％；PBAT溶液中PBAT的质量分数为6％～8％。
4.根据权利1所述的一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌溶解的条件：磁力搅拌速度为1000～1400r/min，搅拌温度为23～25℃；超声振荡时间为30～45min。
5.根据权利1所述的一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述PBAT/PLA多层复合膜中PLA与PBAT的总质量比为1:1～3:1；所述PLA/PBAT层占总膜质量的20～30％。
6.根据权利1所述的一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中PBAT/PLA溶液超声振荡时间为50～70min。
7.根据权利1所述的一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述每层膜干燥温度为25～30℃，干燥时间为4～6小时。
8.根据权利1所述的一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述抽真空温度为45～55℃，抽真空时间为12～14h。
9.一种PBAT/PLA多层复合膜，其特征在于，其由权利要求1至8任一项所述的一种PBAT/PLA多层复合膜的制备方法制得。
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