CN108707324A - 一种生物可降解改性聚乳酸膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括聚乳酸50‑60份、有机结晶成核剂1‑5份、无机填料1‑2份、软质可降解聚酯1‑20份、热稳定剂0.2‑1份、增塑剂0.2‑1份、抗氧剂0.5‑1.2份、润滑剂0.2‑1份和纳米纤维素0.5‑5份。将上述原料组分按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。本发明的生物可降解改性聚乳酸组分中的聚乳酸分子能够快速束缚在成核剂周围实现快速结晶，且在快速结晶的过程中成核剂与聚乳酸分子能够很好的相容，从而整体改善了材料的力学性能。此外本发明的生物可降解改性聚乳酸膜制备工艺简单，加工性能强，成本低可实现大规模的工业化生产。

Description

一种生物可降解改性聚乳酸膜及其制备方法
技术领域
本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种生物可降解改性聚乳酸膜及其制备方法。
背景技术
近年来，随着化石能源的枯竭、工业有毒有害气体的大量排放及不可降解材料的过量使用，严重破坏了地球环境，世界各地的研究者都在寻求新的可降解材料来应对资源与环境危机。聚乳酸制品，绿色环保，更重要的是，当其失去利用价值时可被微生物降解，具有优异的生物可降解性、生物相容性及良好的可塑性，是目前最有前途的聚合物材料。然而，常态下的聚乳酸产品质硬且脆，抗冲击性很差，大大制约了其应用范围。而聚合物的结晶行为对聚合物高分子材料的性能具有重要的影响作用，其可以很好的提高聚合物的机械性能，同时使聚合物的热稳定性、光学性能、透气性及耐热性等都有所改善。结晶使得聚合物高分子化合物在空间呈规整有序排列，导致分子链间紧密排列，密度增大，致使高分子间作用力大。因此结晶度越大，高分子材料的强度越大，且其耐热性和耐化学腐蚀性相应也得到改善，而与链运动有关的性能如弹性、伸长率、冲击韧性等则降低。与非结晶聚合物相比，结晶聚合物具有特殊的光、电、磁学性能，因此聚合物的结晶具有常可观的实用价值。此外；拉伸和添加成核剂诱导操作简单，耗能低，方便可行，拥有十分良好的可操作性。因此聚乳酸膜拉伸和成核剂诱导结晶具有重要理论意义和潜在巨大的经济价值。
发明内容
基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种生物可降解改性聚乳酸膜及其制备方法，通过在聚乳酸加入有机结晶成核剂、无机填料和软质可降解聚酯等物质再通过混合、挤出、吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜，解决了现有聚乳酸产品质硬且脆、抗冲击性等性能较差的技术问题。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括聚乳酸50-60份、有机结晶成核剂1-5份、无机填料1-2份、软质可降解聚酯1-20份、热稳定剂0.2-1份、增塑剂0.2-1份、抗氧剂0.5-1.2份、润滑剂0.2-1份和纳米纤维素0.5-5份。
进一步地，所述聚乳酸为半结晶型L-乳酸。
进一步地，所述有机结晶成核剂为芳香族双酰胺化合物。
进一步地，所述有机结晶成核剂的颗粒平均粒度≤30μm。
进一步地，所述无机填料为蒙脱土、TiO2、CaO、SiO2或Al2O3。
进一步地，所述无机填料的颗粒平均粒度≤10μm。
进一步地，所述生物可降解改性聚乳酸膜的原料组成还包括3-10质量份的桃胶粉。
进一步地，所述润滑剂为硬脂酸铝或硬脂酸钙。
本发明还提供了一种生物可降解改性聚乳酸膜的制备方法，将聚乳酸、有机结晶成核剂、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、润滑剂和纳米纤维素按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
本发明的生物可降解改性聚乳酸膜通过在聚乳酸中添加有机结晶成核剂、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、润滑剂份和纳米纤维素进行改性处理，提高了聚乳酸膜材料的物性参数，使聚乳酸膜材料可以有效地改善聚乳酸膜的弹性、柔软度、强度、顺向性及撕裂性能，其中有机结晶成核剂和无机填料能够使聚乳酸快速结晶，能够有效提高聚乳酸的力学性能，且本发明选用的芳香族双酰胺化合物有机结晶成核剂粒径小，与聚乳酸具有良好的相容性，且在聚乳酸基体中分散均匀，提高了聚乳酸的成核密度。本发明改性聚乳酸膜组分中的纳米纤维素尺寸较小，存在较多的表面羟基，易与聚乳酸形成氢键，削弱聚乳酸分子链间的氢键和范德华力，破坏大分子链中的交联结点，对聚乳酸增韧增塑效果明显。
本发明的生物可降解改性聚乳酸膜的原料中还可以掺加桃胶粉，由于天然植物资源桃胶的主要成分为多糖和蛋白质，在聚乳酸基体中引入桃胶可构建完全生物降解复合材料，并且增强了本发明的改性聚乳酸膜在生物医用领域的应用。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
本发明的生物可降解改性聚乳酸组分中的聚乳酸分子能够快速束缚在成核剂周围实现快速结晶，且在快速结晶的过程中成核剂与聚乳酸分子能够很好的相容，从而整体改善了材料的力学性能。
本发明的生物可降解改性聚乳酸膜制备工艺简单，加工性能强，成本低可实现大规模的工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的多层拉伸膜复合的耐高温抗撕裂薄膜的组分组成及制备方法作进一步详细说明。
实施例1
一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括半结晶型L-乳酸50份、芳香族双酰胺化合物5份、蒙脱土1份、软质可降解聚酯20份、热稳定剂0.2份、增塑剂1份、抗氧剂0.5份、硬脂酸铝1份和纳米纤维素0.5份。
将聚乳酸、芳香族双酰胺化合物、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、硬脂酸铝和纳米纤维素按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
实施例2
一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括半结晶型L-乳酸60份、芳香族双酰胺化合物1份、TiO22份、软质可降解聚酯1份、热稳定剂1份、增塑剂0.2份、抗氧剂1.2份、硬脂酸钙0.2份和纳米纤维素5份。
将聚乳酸、芳香族双酰胺化合物、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、硬脂酸铝和纳米纤维素按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
实施例3
一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括半结晶型L-乳酸55份、芳香族双酰胺化合物2份、CaO 1.5份、软质可降解聚酯10份、热稳定剂0.5份、增塑剂0.5份、抗氧剂0.8份、硬脂酸钙0.5份和纳米纤维素2份。
将聚乳酸、芳香族双酰胺化合物、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、硬脂酸铝和纳米纤维素按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
实施例4
一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括半结晶型L-乳酸55份、芳香族双酰胺化合物3份、SiO2 1.2份、软质可降解聚酯8份、热稳定剂0.3份、增塑剂0.6份、抗氧剂0.6份、硬脂酸钙0.5份、纳米纤维素2份和桃胶粉5份。
将聚乳酸、芳香族双酰胺化合物、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、硬脂酸铝、纳米纤维素和桃胶粉按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
对比例1
一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括半结晶型L-乳酸55份、CaO 1.5份、软质可降解聚酯10份、热稳定剂0.5份、增塑剂0.5份、抗氧剂0.8份、硬脂酸钙0.5份和纳米纤维素2份。
将聚乳酸、芳香族双酰胺化合物、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、硬脂酸铝和纳米纤维素按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
对比例2
一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括半结晶型L-乳酸55份、芳香族双酰胺化合物3份、CaO 1.5份、热稳定剂0.5份、增塑剂0.5份、抗氧剂0.8份、硬脂酸钙0.5份和纳米纤维素2份。
将聚乳酸、芳香族双酰胺化合物、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、硬脂酸铝和纳米纤维素按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
对比例3
一种生物可降解改性聚乳酸膜，其原料组成按照质量份数配比包括半结晶型L-乳酸55份、芳香族双酰胺化合物2份、CaO 1.5份、软质可降解聚酯10份、热稳定剂0.5份、增塑剂0.5份、抗氧剂0.8份和硬脂酸钙0.5份。
将聚乳酸、芳香族双酰胺化合物、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂和硬脂酸铝按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
对上述实施例与对比例制备的生物可降解改性聚乳酸膜的力学性能进行测试，测试结果如下表1所示。
表1
通过上述测试结果可知，通过本发明的原料配方及制备方法制得的生物可降解改性聚乳酸膜具有良好的力学性能，成膜弹性好、断裂强度较高且柔软度高，相比于对比例1-3，在缺少有机结晶成核剂、软质可降解聚酯或纳米纤维素时，成膜的上述力学性能均有所降低，证明本发明的原料配方可提高生物可降解改性聚乳酸膜的力学性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物可降解改性聚乳酸膜，其特征在于，其原料组成按照质量份数配比包括聚乳酸50-60份、有机结晶成核剂1-5份、无机填料1-2份、软质可降解聚酯1-20份、热稳定剂0.2-1份、增塑剂0.2-1份、抗氧剂0.5-1.2份、润滑剂0.2-1份和纳米纤维素0.5-5份。
2.根据权利要求1所述的一种生物可降解改性聚乳酸膜，其特征在于，所述聚乳酸为半结晶型L-乳酸。
3.根据权利要求1所述的一种生物可降解改性聚乳酸膜，其特征在于，所述有机结晶成核剂为芳香族双酰胺化合物。
4.根据权利要求3所述的一种生物可降解改性聚乳酸膜，其特征在于，所述有机结晶成核剂的颗粒平均粒度≤30μm。
5.根据权利要求1所述的一种生物可降解改性聚乳酸膜，其特征在于，所述无机填料为蒙脱土、TiO2、CaO、SiO2或Al2O3。
6.根据权利要求5所述的一种生物可降解改性聚乳酸膜，其特征在于，所述无机填料的颗粒平均粒度≤10μm。
7.根据权利要求1所述的一种生物可降解改性聚乳酸膜，其特征在于，所述生物可降解改性聚乳酸膜的原料组成还包括3-10质量份的桃胶粉。
8.根据权利要求1所述的一种生物可降解改性聚乳酸膜，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸铝或硬脂酸钙。
9.一种权利要求1所述的生物可降解改性聚乳酸膜的制备方法，其特征在于，将聚乳酸、有机结晶成核剂、无机填料、软质可降解聚酯、热稳定剂、增塑剂、抗氧剂、润滑剂和纳米纤维素按照质量份数配比置于高速混料机中，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，再经吹膜得到生物可降解改性聚乳酸膜。
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