CN108034210A - 一种增韧级农用薄膜复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开种增韧级农用薄膜复合材料及其制备方法，属于可降解农用薄膜技术领域。所述增韧级农用薄膜复合材料制备用的原料：聚乳酸(PLA)树脂、增韧剂、相容剂、偶联剂、抗氧剂、白油；本发明方法采用是是双螺杆挤出法。本发明提升复合材料的柔韧性；同时改善聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)分子之间的亲和性、分散性，提升了复合材料的拉伸强度、弯曲强度。

Description

一种增韧级农用薄膜复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于可降解农用薄膜技术领域，具体涉及一种增韧级农用薄膜复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸(PLA)是以玉米等农作物为原料，发酵得到乳酸，并经过一系列化学合成制备的脂肪族聚酯，最终能被分解成二氧化碳和水，是典型的生物可降解塑料。聚乳酸((PLA)具有良好的力学性能和透明性，独特的阻隔性以及优异的加工性能等特点，用途十分广泛，可应用于各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布、农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面、一次性输液用具、免拆型手术缝合线等领域，具有广泛的发展前景。
但是聚乳酸(PLA)硬而脆、加工难度大且热稳定性差等缺点限制了它的应用。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)具有较好的延展性、断裂伸长率、耐热性、冲击性能以及优良的生物降解性特性，是目前生物降解塑料研究的热点之一。PLA和PBAT为一个不相容的两相体系，PBAT和PLA之间分子亲和性差、分散性不好，这极大地限制了PBAT对PLA韧性和强度的改善效果。
发明内容
本发明要解决PLA与PBAT相容性差的技术问题；而提供一种可生物降解、配比合理、力学性能好的一种增韧级农用薄膜复合材料及其制备方法，以替代目前市场上石油基农用PE薄膜材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
按重量份数比是由下述原料制成的：聚乳酸(PLA)树脂60～70份、增韧剂10～20份、相容剂5～10份、偶联剂1～3份、抗氧剂1～3份、白油1～2份。
进一步地限定，所述聚乳酸(PLA)树脂的含水率不高于3％。
进一步地限定，所述增韧剂为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)，其熔融指数小于10g/10min。
进一步地限定，所述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或马来酸酐接枝聚乳酸。
进一步地限定，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂YDH-151或硅烷偶联剂KH-570。
进一步地限定，所述抗氧剂为1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP或抗氧剂3114。
上述增韧级农用薄膜复合材料的制备方法是通过下述步骤实现的：
步骤一、将聚乳酸(PLA)树脂、增韧剂干燥，加入相容剂、偶联剂、抗氧剂和白油混合均匀；
步骤二、然后加入至双螺杆挤出机，熔融共混后拉条、切粒，吹膜成型，即得到增韧级农用薄膜复合材料。
进一步地限定，双螺杆挤出机的加工工艺参数：温度控制在160-175℃，转速为240-260r/min、主喂料频率为13-15Hz。
本发明增韧级农用薄膜复合材料具有可生物降解性，环保无污染，具有显著的社会价值。
本发明增韧级农用薄膜复合材料能够在双螺杆挤出机中挤出造粒，再经过吹膜机吹膜成型，制备工艺简单且易于操作，适合大规模工业化生产。
本发明能够有效改善PLA与PBAT相容性问题，代替传统PE薄膜在农用领域的使用，减少环境白色污染和二次回收问题和资源有效利用，具有显著的社会效益。
具体实施方式
实施例1：本实施例中增韧级农用薄膜复合材料是通过下述步骤实现的：
(1)将聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)(熔融指数为6g/10min)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等放入烘箱中，80℃烘干4个小时，聚乳酸(PLA)树脂的含水率不高于1％；
(2)将步骤(1)的物料处理后，称取聚乳酸(PLA)树脂70份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)10份、相容剂10份、偶联剂KH-550为4份、抗氧剂1010和168分别1.4份和0.6份、白油4份，加入高混机中高混4min。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚乳酸，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
(3)将步骤(2)所得物料加入至双螺杆挤出机，在温度180℃、转速240r/min、主喂料频率13Hz的工艺条件下熔融共混后拉条、切粒，经吹膜成型工艺后进行检测，包括薄膜拉伸强度、撕裂强度、落标冲击强度以及抗穿刺强度在内的薄膜力学性能指标，检测结果如下：
表1实施例1与PE薄膜材料性能对比
性能对比小结：
本实施例中制得的增韧级农用薄膜复合材料经吹膜工艺后检测结果表明：材料的力学性能基本能够与PE薄膜性能相当，主要体现在薄膜抗撕裂强度、落标冲击强度、穿刺强度等方面，但是薄膜的断裂伸长率较PE薄膜稍低。特别地，薄膜的光泽度、透明度要比普通的PE薄膜高出很多。
实施例2：本实施例中增韧级农用薄膜复合材料是通过下述步骤实现的：
(1)将聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)(熔融指数为6g/10min)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等放入烘箱中，80℃烘干4个小时。
(2)将步骤(1)的物料处理后，称取聚乳酸(PLA)树脂70份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)10份、相容剂10份、偶联剂4份、抗氧剂1010和DSTP分别为1.2份和0.8份、白油4份，加入高混机中高混2min。
所述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
(3)将步骤(2)所得物料加入至双螺杆挤出机，在温度170℃、转速250r/min、主喂料频率14Hz的工艺条件下熔融共混后拉条、切粒，制备本发明所述的增韧级农用薄膜复合材料。
(4)对本实施例中制得的增韧级农用薄膜复合材料经吹膜成型工艺后进行检测，包括薄膜拉伸强度、撕裂强度、落标冲击强度以及抗穿刺强度在内的薄膜力学性能指标，检测结果如下：
表2实施例2与PE薄膜材料性能对比
性能对比小结：
本实施例中制得的增韧级农用薄膜复合材料经吹膜工艺后检测结果表明：使用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作为相容剂，能够很好的处理好PLA和PBAT的相容性问题，实施例2制成的薄膜基本能够满足PE薄膜的使用要求，同时也存在材料的断裂伸长率、落标冲击强度较PE薄膜差一些。特别地，薄膜的光泽度、透明度要比普通的PE薄膜高出很多。
实施例3：本实施例中增韧级农用薄膜复合材料是通过下述步骤实现的：
(1)将聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)(熔融指数为8g/10min)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等放入烘箱中，80℃烘干4个小时。
(2)将步骤(1)的物料处理后，称取聚乳酸(PLA)树脂60份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)20份、相容剂10份、偶联剂4份、抗氧剂1010和168分别1.6份和0.4份、白油4份，加入高混机中高混2-4min。所述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
(3)将步骤(2)所得物料加入至双螺杆挤出机，在温度175℃、转速260r/min、主喂料频率15Hz的工艺条件下熔融共混后拉条、切粒，制备本发明所述的增韧级农用薄膜复合材料。
(4)对本实施例中制得的增韧级农用薄膜复合材料经吹膜成型工艺后进行检测，包括薄膜拉伸强度、撕裂强度、落标冲击强度以及抗穿刺强度在内的薄膜力学性能指标，检测结果如下：
表3实施例3与PE薄膜材料性能对比
性能对比小结：
本实施例中制得的增韧级农用薄膜复合材料经吹膜工艺后检测结果表明：实施案例3中制成的薄膜性能明显优于PE薄膜，其中主要体现在断裂伸长率、韧性、拉伸强度、光泽度等方面。特别地，薄膜的光泽度、透明度要比普通的PE薄膜高出很多。

Claims (10)

1.一种增韧级农用薄膜复合材料，其特征在于所述薄膜复合材料按重量份数比是由下述原料制成的：
聚乳酸(PLA)树脂60～70份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)10～20份、相容剂5～10份、偶联剂1～3份、抗氧剂1～3份、白油1～2份。
2.根据权利要求1所述的一种增韧级农用薄膜复合材料，其特征在于所述薄膜复合材料按重量份数比是由下述原料制成的：
聚乳酸(PLA)树脂70份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)10份、相容剂10份、偶联剂4份、抗氧剂2份、白油4份。
3.根据权利要求1所述的一种增韧级农用薄膜复合材料，其特征在于所述薄膜复合材料按重量份数比是由下述原料制成的：
聚乳酸(PLA)树脂760份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)20份、相容剂10份、偶联剂4份、抗氧剂2份、白油4份。
4.根据权利要求1所述的一种增韧级农用薄膜复合材料，其特征在于所述聚乳酸(PLA)树脂的含水率不高于3％。
5.根据权利要求1所述的一种增韧级农用薄膜复合材料，其特征在于所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)的熔融指数小于10g/10min。
6.根据权利要求1所述的一种增韧级农用薄膜复合材料，其特征在于所述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或马来酸酐接枝聚乳酸。
7.根据权利要求1所述的一种增韧级农用薄膜复合材料，其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂YDH-151或硅烷偶联剂KH-570。
8.根据权利要求1所述的一种增韧级农用薄膜复合材料，其特征在于所述抗氧剂为抗氧剂为1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP或抗氧剂3114。
9.如权利要求1-8所述的一种增韧级农用薄膜复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是通过下述步骤实现的：
步骤一、将聚乳酸(PLA)树脂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)干燥，加入相容剂、偶联剂、抗氧剂和白油混合均匀；
步骤二、然后加入至双螺杆挤出机，熔融共混后拉条、切粒，吹膜成型，即得到增韧级农用薄膜复合材料。
10.根据权利要求9所述的一种增韧级农用薄膜复合材料的制备方法，其特征在于双螺杆挤出机的加工工艺参数：温度控制在165-180℃，转速为240-260r/min、主喂料频率为13-15Hz。
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