CN108659490A - 一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法 - Google Patents

一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法。该方法利用氢氧化钠去除天然植物纤维中的部分果胶、木质素和半纤维素等低分子成分，提高纤维素表面粗糙度，再通过使用氨基苯磺酸作为催化剂的乙酰化反应处理，然后与聚乳酸材料混炼。由于在聚乳酸材料中加入了经过表面处理的天然植物纤维，制得的聚乳酸薄膜撕裂强度明显提高，且生产成本低、步骤简单易掌控，制得的聚乳酸薄膜撕裂强度高。

Description

一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法。
背景技术
聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生，是一种性能较为优良的热塑性高分子。聚乳酸拥有很好的物理及力学性能，在一定程度上可替代传统的通用塑料，作为可降解的包装、容器和其他一些制品的原料。
聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
尽管聚乳酸聚乳酸具有非常优良的抗拉强度，但由于其脆性限制了它的进一步应用，特别是用聚乳酸材料生产的薄膜材料撕裂强度太低，因此提高聚乳酸薄膜材料的撕裂强度是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法，利用该方法可制备出符合不同用途要求的可降解聚乳酸薄膜，且生产成本低、步骤简单易掌控，制得的聚乳酸薄膜撕裂强度高。
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法，包括以下步骤：
(1)天然植物纤维的处理：
a.粉碎：将天然植物纤维烘干粉碎后过10—18目筛，得天然植物纤维粉末；
b.表面处理：将天然植物纤维粉末放入温度为30-40℃、重量百分比浓度为10％的氢氧化钠水溶液中浸泡18-20h后烘干备用；
c.乙酰化改性：向步骤b所得的干燥纤维粉末中加入醋酸，在常压及100℃条件下蒸煮2-3h，然后用水洗涤至洗涤液为中性后烘干，即得乙酰化天然植物纤维；
所述醋酸中事先溶解占醋酸重量份3％—6％的氨基苯磺酸；
每100重量份干燥纤维粉末中加入处理后的5-15重量份的醋酸；
(2)聚乳酸复合材料的制备：在175—190℃及氮气保护条件下，将干燥后的分子量大于120000的聚乳酸材料与步骤(1)所制得的乙酰化天然植物纤维在密炼机内混炼20—30min，至纤维在聚乳酸材料中均匀分布，得到聚乳酸复合材料；
每100重量份聚乳酸材料与10—30重量份乙酰化天然植物纤维进行混炼；
(3)聚乳酸薄膜的挤出吹塑：按照每100重量份步骤(2)所制得的聚乳酸复合材料与0.1—0.5重量份柠檬酸三丁酯、0.5—0.9重量份硬脂酸镁拌匀，加入到下吹法的挤出吹塑机料斗中，控制末段加热温度为180—190℃并于氮气保护条件下，使熔融的聚乳酸复合材料从环状模口挤出形成管状。
作为本发明的优化，所述天然植物纤维采用麻纤维、竹纤维、木纤维及棉纤维中的一种或多种。麻纤维、竹纤维、木纤维及棉纤维均为市售品。
所述步骤(3)中，控制聚乳酸薄膜的吹胀比为4:1、模口温度为175-180℃、拉伸比控制为6:1—8:1，吹塑过程中控制露点线处于离模唇间隙处20-25cm。
本发明还可以采用其他相关增塑剂及润滑剂，优选柠檬酸三丁酯作为增塑剂、硬脂酸镁作为润滑剂，柠檬酸三丁酯及硬脂酸镁在本发明中效果最好，且对人体无毒、对环境友好。
本发明利用氢氧化钠去除天然植物纤维中的部分果胶、木质素和半纤维素等低分子成分，提高纤维素表面粗糙度，再通过使用氨基苯磺酸作为催化剂的乙酰化反应处理，然后与聚乳酸材料混炼，使得制得的聚乳酸薄膜撕裂强度大大提高。
本发明中天然植物纤维在聚乳酸中所起到的作用就像麻刀在麻刀灰墙面中所起到的作用一样，天然植物纤维增强聚乳酸材料撕裂强度的关键是要使天然植物纤维和聚乳酸材料相容性要好，本发明对天然植物纤维进行的处理就是为了增强天然植物纤维和聚乳酸材料的相容性。
由于在聚乳酸材料中加入了经过表面处理的天然植物纤维，制得的聚乳酸薄膜撕裂强度明显提高，且生产成本低、步骤简单易掌控，制得的聚乳酸薄膜撕裂强度高。
综上所述，使用本发明所提供的方法制得的聚乳酸薄膜撕裂强度高，且生产成本低、制备步骤简单易掌控。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法，包括以下步骤：
(1)天然植物纤维的处理：
a.粉碎：将竹纤维烘干粉碎后过10目筛；
b.表面处理：将竹纤维粉末放入温度为30-40℃、重量百分比浓度为10％氢氧化钠水溶液中浸泡18h后烘干备用；
c.乙酰化改性：向步骤b所得的干燥纤维粉末中加入醋酸，在常压及100℃条件下蒸煮2h，然后用水洗涤至洗涤液为中性后烘干，即得乙酰化竹纤维；
所述醋酸中事先溶解醋酸重量份3％的氨基苯磺酸；
每100重量份干燥纤维粉末中加入处理后的15重量份的醋酸；
(2)聚乳酸复合材料的制备：在175—190℃及氮气保护条件下，将干燥后的分子量大于120000的聚乳酸材料与步骤(1)所制得的乙酰化竹纤维在密炼机内混炼20min，至竹纤维在聚乳酸材料中均匀分布，得到聚乳酸复合材料；
每100重量份聚乳酸材料与10重量份乙酰化天然植物纤维进行混炼；
(3)聚乳酸薄膜的挤出吹塑：按照每100重量份步骤(2)所制得的聚乳酸复合材料与0.1重量份柠檬酸三丁酯、0.5重量份硬脂酸镁拌匀，加入到下吹法的挤出吹塑机料斗中，控制末段加热温度为180—190℃并于氮气保护条件下，使熔融的聚乳酸复合材料从环状模口挤出形成管状，控制聚乳酸薄膜的吹胀比为4:1、模口温度为175℃、拉伸比控制为6:1，吹塑过程中控制露点线处于离模唇间隙处20cm。即可得到撕裂强度高的聚乳酸薄膜。
实施例2
一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法，包括以下步骤：
(1)天然植物纤维的处理：
a.粉碎：将棉纤维烘干粉碎后过18目筛；
b.表面处理：将棉纤维粉末放入温度为30-40℃、重量百分比浓度为10％氢氧化钠水溶液中浸泡20h后烘干备用；
c.乙酰化改性：向步骤b所得的干燥纤维粉末中加入醋酸，在常压及100℃条件下蒸煮3h，然后用水洗涤至洗涤液为中性后烘干，即得乙酰化棉纤维；
所述醋酸中事先溶解醋酸重量份6％的氨基苯磺酸；
每100重量份干燥纤维粉末中加入处理后的5重量份的醋酸；
(2)聚乳酸复合材料的制备：在175—190℃及氮气保护条件下，将干燥后的分子量大于120000的聚乳酸材料与步骤(1)所制得的乙酰化棉纤维在密炼机内混炼30min，至纤维在聚乳酸材料中均匀分布，得到聚乳酸复合材料；
每100重量份聚乳酸材料与30重量份乙酰化棉纤维进行混炼；
(3)聚乳酸薄膜的挤出吹塑：按照每100重量份步骤(2)所制得的聚乳酸复合材料与0.5重量份柠檬酸三丁酯、0.9重量份硬脂酸镁拌匀，加入到下吹法的挤出吹塑机料斗中，控制末段加热温度为180—190℃并于氮气保护条件下，使熔融的聚乳酸复合材料从环状模口挤出形成管状，控制聚乳酸薄膜的吹胀比为4:1、模口温度为178℃、拉伸比控制为8:1，吹塑过程中控制露点线处于离模唇间隙处25cm。即可得到撕裂强度高的聚乳酸薄膜。
实施例3
一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法，包括以下步骤：
(1)天然植物纤维的处理：
a.粉碎：将等重量份的麻纤维和木纤维烘干粉碎后过14目筛；
b.表面处理：将麻纤维和木纤维混合粉末放入温度为30-40℃、重量百分比浓度为10％氢氧化钠水溶液中浸泡20h后烘干备用；
c.乙酰化改性：向步骤b所得的干燥纤维粉末中加入醋酸，在常压及100℃条件下蒸煮2.5h，然后用水洗涤至洗涤液为中性后烘干，即得乙酰化纤维；
所述醋酸中事先溶解醋酸重量份5％的氨基苯磺酸；
每100重量份干燥纤维粉末中加入处理后的10重量份的醋酸；
(2)聚乳酸复合材料的制备：在175—190℃及氮气保护条件下，将干燥后的分子量大于120000的聚乳酸材料与步骤(1)所制得的乙酰化纤维在密炼机内混炼25min，至纤维在聚乳酸材料中均匀分布，得到聚乳酸复合材料；
每100重量份聚乳酸材料与20重量份乙酰化纤维进行混炼；
(3)聚乳酸薄膜的挤出吹塑：按照每100重量份步骤(2)所制得的聚乳酸复合材料与0.3重量份柠檬酸三丁酯、0.7重量份硬脂酸镁拌匀，加入到下吹法的挤出吹塑机料斗中，控制末段加热温度为180—190℃并于氮气保护条件下，使熔融的聚乳酸复合材料从环状模口挤出形成管状，控制聚乳酸薄膜的吹胀比为4:1、模口温度为180℃、拉伸比控制为7:1，吹塑过程中控制露点线处于离模唇间隙处23cm。即可得到撕裂强度高的聚乳酸薄膜。

Claims (3)

1.一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法，包括以下步骤：
(1)天然植物纤维的处理：
a.粉碎：将天然植物纤维烘干粉碎后过10—18目筛，得天然植物纤维粉末；
b.表面处理：将天然植物纤维粉末放入温度为30-40℃、重量百分比浓度为10％的氢氧化钠水溶液中浸泡18-20h后烘干备用；
c.乙酰化改性：向步骤b所得的干燥纤维粉末中加入醋酸，在常压及100℃条件下蒸煮2-3h，然后用水洗涤至洗涤液为中性后烘干，即得乙酰化天然植物纤维；
所述醋酸中事先溶解占醋酸重量份3％—6％的氨基苯磺酸；
每100重量份干燥纤维粉末中加入处理后的5-15重量份的醋酸；
(2)聚乳酸复合材料的制备：在175—190℃及氮气保护条件下，将干燥后的分子量大于120000的聚乳酸材料与步骤(1)所制得的乙酰化天然植物纤维在密炼机内混炼20—30min，至纤维在聚乳酸材料中均匀分布，得到聚乳酸复合材料；
每100重量份聚乳酸材料与10—30重量份乙酰化天然植物纤维进行混炼；
(3)聚乳酸薄膜的挤出吹塑：按照每100重量份步骤(2)所制得的聚乳酸复合材料与0.1—0.5重量份柠檬酸三丁酯、0.5—0.9重量份硬脂酸镁拌匀，加入到下吹法的挤出吹塑机料斗中，控制末段加热温度为180—190℃并于氮气保护条件下，使熔融的聚乳酸复合材料从环状模口挤出形成管状。
2.根据权利要求1所述的一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法，其特征在于：所述天然植物纤维采用麻纤维、竹纤维、木纤维及棉纤维中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种提高聚乳酸薄膜撕裂强度的方法，其特征在于：步骤(3)中，控制聚乳酸薄膜的吹胀比为4:1、模口温度为175-180℃、拉伸比控制为6:1—8:1，吹塑过程中控制露点线处于离模唇间隙处20-25cm。
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