CN108912630B - 一种易剥离环保薄膜及其吸附竹筷的工艺 - Google Patents

一种易剥离环保薄膜及其吸附竹筷的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，具体涉及到一种易剥离环保薄膜及其生产方法、该薄膜吸附竹筷的工艺。本发明提供的易剥离环保薄膜，包括下述重量份的组分：PLA 50‑65份、PBAT 30‑45份、壳聚糖2‑10份、纳米二氧化钛0.1‑1份、聚羟基丁酸己酸酯3‑8份、扩链剂0.2‑0.8份和润滑剂0.1‑1份；该薄膜具有良好的生物相容性，在自然条件下可堆肥降解，保证了在薄膜废弃后不会对环境造成污染；将环保薄膜通过静电吸附的作用完全吸附于竹筷上，既避免了竹筷在使用中的存在的细菌污染食物的问题，又解决了竹筷使用后的清洁问题，本发明应用常规设备，工艺简单，操作容易，便于产业化推广应用。

Description

一种易剥离环保薄膜及其吸附竹筷的工艺
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及到一种易剥离环保薄膜及其生产方法、该薄膜吸附竹筷的工艺。
背景技术
面临日益严重的白色污染问题，我国己经开始采取措施来防治“白色污染”。仅仅从大型超级市场执行方面来看其情况还是比较理想，塑料购物袋的使用大幅减少。但是其还有很大的局限性，没有从本质上解决“白色污染”问题。在服装、食品包装、保鲜、一次性用品等众多领域，塑料薄膜的使用仍然触目惊心。塑料是由石油提炼出来，而石油是人类宝贵的自然资源，是不可再生资源。目前大部分塑料是以石油为原料，而石油资源总量有限，所以为了子孙后代的长远发展，寻找能够取代不可降解塑料的生物降解塑料是大势所趋。生物降解塑料的发展是治理和解决白色污染的重要途径，生物降解材料能在短时间内被自然界中的微生物分解为CO2和H2O，不会产生污染。而且，生物降解材料原料来源于可再生资源，如玉米、大豆等，有利于人类摆脱对石油资源的依赖。而目前生产及应用的生物降解材料中，聚乳酸是实验室研究和工业化生产应用最广泛的材料，聚乳酸原料来源的广泛性及生物可降解性使得对聚乳酸的研究显得尤为重要。
聚乳酸(PLA)是由植物淀粉发酵而得的乳酸聚合而成，这是一种可再生资源，并且具有生物降解特性，对保护环境具有非常重要的意义。PLA具有高模量、高断裂强度和高透明性，但是PLA质脆、冲击强度低；PBAT来源于石油，但其具有良好的生物相容性，在堆肥下可降解。具有较好的延展性、耐热性和冲击性能，PLA/PBAT体系兼具两者优点。林强等(林强,丁正,王迎雪,彭少贤,赵西坡.PLA/PBAT复合材料的结构与性能[J].塑料,2016,45(03):65-67.)用熔融共混法制备聚乳酸/对苯二甲酸－己二酸－1、4－丁二醇三元共聚酯(PLA/PBAT)复合材料，利用SEM和DSC对其结构和性能进行研究，结果表明:随着PBAT质量分数的增加，材料断面出现孔洞和凹槽，且孔洞尺寸逐渐变大，使PBAT和PLA的相容性变差，抑制了PLA的结晶，导致复合材料拉伸强度下降。但在一定程度下PBAT的柔性链段能改善PLA的脆性，当PBAT质量分数为30％时，冲击强度最大为5.33kJ/m2。但是该体系的熔体强度低，对成型加工不利，且PLA/PBAT体系是热力学不相容体系，易产生相分离。针对这个情况，许多学者通过添加相容剂等各种助剂来改善，例如：李盖禹等(李盖禹,许国志,季君晖,杨彪,卢波.PLA/PBAT共混体系相容性研究[J].中国塑料,2017,31(04):51-56.)采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚己二酸－对苯二甲酸－丁二酯共聚物(PLA/PBAT)共混物，研究了不同含量的钛酸四丁酯(TBT)、过氧化苯甲酰(BPO)和乙酰化柠檬酸三丁酯(ATBC)对PLA/PBAT共混物(PLA/PBAT质量比为50/50)相容性的影响，同时，利用万能力学试验机、差示扫描量热仪及扫描电子显微镜对共混物的力学性能、热性能以及微观形态进行了表征。结果表明，相容剂BPO和TBT均能改善PLA/PBAT的相容性；当BPO、ATBC添加量分别为0.5份(质量份，下同)时，共混物的拉伸强度达到最大值，分别为39MPa和38MPa，使得材料刚性增加，但对材料韧性改善效果一般；当TBT添加量为0.5份时，共混物的断裂伸长率达到最大值263％，使得材料韧性提高。虽然助剂的添加在一定程度上改善了PLA/PBAT体系的相容性，但是这些助剂的加入可能会影响该体系的降解性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种易剥离环保薄膜，该环保薄膜由可降解材料制得，完全可降解，工艺简单，环保。
本发明的另一目的在于提供一种易剥离环保薄膜的制备方法。
本发明的目的还在于提供该易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺。
本发明提供了一种易剥离环保薄膜，按重量份数计，该环保薄膜包括以下组分：聚乳酸(PLA)50-65份、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)30-45份、壳聚糖2-10份、纳米二氧化钛0.1-1份、聚羟基丁酸己酸酯3-8份、扩链剂0.2-0.8份和润滑剂0.1-1份。
优选地，按重量份数计，该环保薄膜包括以下组分：聚乳酸(PLA)50-60份、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)30-40份、壳聚糖4-7份、纳米二氧化钛0.4-0.8份、聚羟基丁酸己酸酯3-6份、扩链剂0.3-0.6份和润滑剂0.2-0.5份。
更优选地，所述环保薄膜由下述重量份的组分制得：聚乳酸(PLA)55份、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)35份、壳聚糖5份、纳米二氧化钛0.6份、聚羟基丁酸己酸酯4份、扩链剂0.4份和润滑剂0.3份。
其中，所述的PLA的重均分子量1.2×105-1.8×105g·mol-1。
其中，所述的PBAT重均分子量3.5×105-4.5×105g·mol-1。
其中，所述的扩链剂为环氧聚合型扩链剂；优选的扩链剂为KL-E扩链剂；更优选的扩链剂为KL-E4370。
其中，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
PLA具有高模量、高断裂强度和高透明性，但是PLA质脆、冲击强度低；PBAT具有较好的延展性、耐热性和冲击性能，PLA/PBAT体系兼具两者优点，但是该体系的熔体强度低，对成型加工不利，且PLA/PBAT体系是热力学不相容体系，易产生相分离；本发明以PLA和PBAT为主要原料，添加壳聚糖可以改善力学性能，降低成本；纳米二氧化钛具有非常好的化学稳定性、热稳定性、无毒性、非迁移性，添加纳米二氧化钛可以提高复合材料的抗老化性能、稳定性和抗菌特性；聚羟基丁酸己酸酯(PHBHHx)是聚羟基脂肪酸酯中的一员，具有无毒性、生物相容性、生物可降解性、良好的热加工性能、可由再生性能源生产、高聚合度、高结晶性、光学活性以及重复单元具有立体结构规整性及不溶于水的特点，本发明中添加聚羟基丁酸己酸酯可以极大改善PLA/PBAT体系的相容性、热稳定性和结晶度；使用环氧聚合型扩链剂，可以增加PLA/PBAT体系的流变性能，改善加工性能；润滑剂乙撑双硬脂酸酰胺有利于环保薄膜改性料的挤出和吹塑薄膜的吹塑加工，提高薄膜的表面光洁度。
本发明提供了一种易剥离环保薄膜的制备方法，该制备方法包括下述步骤：
1)制备环保薄膜改性料：按上述配比，将聚乳酸(PLA)、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)、壳聚糖、纳米二氧化钛、聚羟基丁酸己酸酯、扩链剂和润滑剂进行机械共混，将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机料斗中，熔融挤出造粒，得环保薄膜改性料；
2)制造环保薄膜：将步骤1)所得环保薄膜改性料，使用向上吹膜法通过单螺杆吹膜机制得环保薄膜。
进一步，步骤1)所述熔融温度为160-180℃。
进一步地，步骤2)所述的环保薄膜厚度为0.012-0.015mm。。
本发明还提供了易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺，该工艺为：通过加热、加压使环保薄膜完全贴合竹筷，使其间无气体残留，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷。
该工艺还可以为：通过在环保薄膜表面涂覆一种膏状物质使得环保薄膜完全贴合竹筷，使其间无气体残留，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷。
该工艺还可以为：通过筷体抽真空使得环保薄膜完全贴合竹筷，使其间紧密贴合，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷。
其中，所述的加热、加压通过真空异型热压机实现，加热温度40-60℃，压力为0.3-0.4MPa。
其中，所述的膏状物质为硅胶。
其中，所述的筷体抽真空从筷子一端的空隙抽真空。
其中，所述切膜过程中，留取部分膜作为易抓取手柄条。
通过加热、加压使得环保薄膜完全贴合竹筷，使其间无气体残留，增大其静电力作用，从而完成环保薄膜吸附竹筷；或通过在环保薄膜表面涂覆一种膏状物质使得环保薄膜完全贴合竹筷，使其间无气体残留，增大其静电力作用，从而完成环保薄膜吸附竹筷，或通过筷体抽真空使得环保薄膜完全贴合竹筷，使其间紧密贴合，增大其静电力作用，从而完成环保薄膜吸附竹筷。其中环保薄膜加入易抓取手柄条的设计，实现易抓取薄膜，易剥离薄膜的目的。
本发明的有益效果：常规设备，工艺简单，操作容易，便于工业化推广应用；生产过程中无二次污染，并且该薄膜可生物降解，避免了环境污染；易剥离环保薄膜解决了现有餐馆用筷子需消毒才能再次使用或只能使用一次的缺点，筷子不经消毒就可重复使用，节约了资源，保护了环境，使用方便；环保薄膜加入易抓取手柄条的设计，实现易抓取薄膜，易剥离薄膜的目的。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的，而不限制本发明的范围和实质。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为属于本发明的保护范围。
实施例1
一种易剥离环保薄膜，包括以下组分：聚乳酸(PLA)、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)、壳聚糖、纳米二氧化钛、聚羟基丁酸己酸酯、扩链剂和润滑剂。其中，PLA的重均分子量1.35×105g·mol-1；PBAT重均分子量4×105g·mol-1；扩链剂为KL-E4370；润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
制备方法：1)制备环保薄膜改性料：按上述配比，将聚乳酸(PLA)、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)、壳聚糖、纳米二氧化钛、聚羟基丁酸己酸酯、扩链剂和润滑剂进行机械共混，将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机料斗中，熔融挤出造粒，得环保薄膜改性料；
2)制造环保薄膜：将步骤1)所得环保薄膜改性料，使用向上吹膜法通过单螺杆吹膜机制得环保薄膜。
其中，步骤1)所述熔融温度为160-180℃；步骤2)所述的环保薄膜厚度为0.015mm。
易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺，该工艺为：通过筷体抽真空使得上述环保薄膜完全贴合竹筷，使其间紧密贴合，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷。其中，所述的筷体抽真空从筷子一端的空隙抽真空，所述切膜过程中，留取部分膜作为易抓取手柄条。
实施例1的原料配比参见表1.
对比例1
对比例1制备方法与实施例1相同，区别在于原料配比不同；具体参见表1。
对实施例1和对比例1制备得到的易剥离环保薄膜的性能进行测试；
力学性能测试：环保薄膜的拉伸性能按GB/T 1010.3-2006的标准进行测试的；
碱液加速降解试验：将环保薄膜划成3cm*3cm的大小，取200mg左右的样品放入250mL的HDPE广口瓶中，并向其中加入200mL的0.01mol/L的NaOH标准溶液，每个配比制得的薄膜准备4个样品，并做好对应的标记，放入25℃恒温箱中。每隔一周每个比例的薄膜取出一个小瓶，将其中的降解后的薄膜取出，并用去离子水漂洗干净，放入真空烘箱中于60℃烘干10h。其中，环保薄膜的降解率的计算方式为P＝(m1-m2)/m1×100％，式中，P为薄膜降解率，m1为薄膜降解前的质量，m2为薄膜降解后的质量。
实施例1和对比例1制备得到的易剥离环保薄膜的性能测试结果见表2。
表1实施例1和对比例1中原料配方表
Figure BDA0001689315460000061
表2实施例1和对比例1性能测试结果
Figure BDA0001689315460000062
实施例2
一种易剥离环保薄膜，包括以下组分：聚乳酸(PLA)65份、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)40份、壳聚糖2份、纳米二氧化钛1份、聚羟基丁酸己酸酯8份、扩链剂0.2份和润滑剂0.8份。其中，PLA的重均分子量1.6×105g·mol-1；PBAT重均分子量4.2×105g·mol-1；扩链剂为KL-E4300；润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
制备方法：1)制备环保薄膜改性料：按上述配比，将聚乳酸(PLA)、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)、壳聚糖、纳米二氧化钛、聚羟基丁酸己酸酯、扩链剂和润滑剂进行机械共混，将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机料斗中，熔融挤出造粒，得环保薄膜改性料；
2)制造环保薄膜：将步骤1)所得环保薄膜改性料，使用向上吹膜法通过单螺杆吹膜机制得环保薄膜。
其中，步骤1)所述熔融温度为160-180℃；步骤2)所述的环保薄膜厚度为0.012mm。
易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺，该工艺为：通过筷体抽真空使得上述环保薄膜完全贴合竹筷，使其间紧密贴合，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷。其中，所述的筷体抽真空从筷子一端的空隙抽真空，所述切膜过程中，留取部分膜作为易抓取手柄条。
实施例3
一种易剥离环保薄膜，包括以下组分：聚乳酸(PLA)65份、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)45份、壳聚糖10份、纳米二氧化钛0.1份、聚羟基丁酸己酸酯7份、扩链剂0.8份和润滑剂0.1份。其中，PLA的重均分子量1.2×105g·mol-1；PBAT重均分子量3.8×105g·mol-1；扩链剂为KL-E4370；润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
制备方法：1)制备环保薄膜改性料：按上述配比，将聚乳酸(PLA)、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)、壳聚糖、纳米二氧化钛、聚羟基丁酸己酸酯、扩链剂和润滑剂进行机械共混，将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机料斗中，熔融挤出造粒，得环保薄膜改性料；
2)制造环保薄膜：将步骤1)所得环保薄膜改性料，使用向上吹膜法通过单螺杆吹膜机制得环保薄膜。
其中，步骤1)所述熔融温度为160-180℃；步骤2)所述的环保薄膜厚度为0.015mm。
易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺，该工艺为：通过加热、加压使上述环保薄膜完全贴合竹筷，使其间无气体残留，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷；其中，所述的加热、加压通过真空异型热压机实现，加热温度60℃，压力为0.3MPa；所述切膜过程中，留取部分膜作为易抓取手柄条。
实施例4
一种易剥离环保薄膜，包括以下组分：聚乳酸(PLA)58份、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)38份、壳聚糖8份、纳米二氧化钛0.3份、聚羟基丁酸己酸酯5份、扩链剂0.5份和润滑剂0.6份。其中，PLA的重均分子量1.5×105g·mol-1；PBAT重均分子量3.6×105g·mol-1；扩链剂为KL-E4300；润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
制备方法：1)制备环保薄膜改性料：按上述配比，将聚乳酸(PLA)、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二醇丁二醇)酯(PBAT)、壳聚糖、纳米二氧化钛、聚羟基丁酸己酸酯、扩链剂和润滑剂进行机械共混，将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机料斗中，熔融挤出造粒，得环保薄膜改性料；
2)制造环保薄膜：将步骤1)所得环保薄膜改性料，使用向上吹膜法通过单螺杆吹膜机制得环保薄膜。
其中，步骤1)所述熔融温度为160-180℃；步骤2)所述的环保薄膜厚度为0.015mm。
易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺，该工艺为：通过在上述环保薄膜表面涂覆一种膏状物质使得环保薄膜完全贴合竹筷，使其间无气体残留，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷；其中，所述的膏状物质为硅胶；所述切膜过程中，留取部分膜作为易抓取手柄条。
本申请的技术方案，各个环节衔接紧密，搭配合理，缺一不可，这种特定的组合构成的制造方法，产生了明显的协同增效作用。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种易剥离环保薄膜，其特征在于，该薄膜包括下述重量份的组分：PLA 50-65份、PBAT 30-45份、壳聚糖2-10份、纳米二氧化钛0.1-1份、聚羟基丁酸己酸酯3-8份、扩链剂0.2-0.8份和润滑剂0.1-1份；
所述扩链剂为环氧聚合型扩链剂；所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
2.根据权利要求1所述的易剥离环保薄膜，其特征在于，包括下述重量份的组分：PLA50-60份、PBAT 30-40份、壳聚糖4-7份、纳米二氧化钛0.4-0.8份、聚羟基丁酸己酸酯3-6份、扩链剂0.3-0.6份和润滑剂0.2-0.5份。
3.根据权利要求1所述的易剥离环保薄膜，其特征在于，包括下述重量份的组分：PLA55份、PBAT 35份、壳聚糖5份、纳米二氧化钛0.6份、聚羟基丁酸己酸酯4份、扩链剂0.4份和润滑剂0.3份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的易剥离环保薄膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下述步骤：
1)制备环保薄膜改性料：按上述配比，将PLA、PBAT、壳聚糖、纳米二氧化钛、聚羟基丁酸己酸酯、扩链剂和润滑剂进行机械共混，将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机料斗中，熔融挤出造粒，得环保薄膜改性料；
2)制造环保薄膜：将步骤1)所得环保薄膜改性料，使用向上吹膜法通过单螺杆吹膜机制得环保薄膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述熔融温度为160-180℃；步骤2)所述的环保薄膜厚度为0.012-0.015mm。
6.根据权利要求1-3任一项所述的易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺，其特征在于，该工艺为：通过加热、加压使环保薄膜完全贴合竹筷，使其间无气体残留，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷。
7.根据权利要求1-3任一项所述的易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺，其特征在于，该工艺为：通过在环保薄膜表面涂覆一种膏状物质使得环保薄膜完全贴合竹筷，使其间无气体残留，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷。
8.根据权利要求1-3任一项所述的易剥离环保薄膜吸附竹筷的工艺，其特征在于，该工艺为：通过筷体抽真空使得环保薄膜完全贴合竹筷，使其间紧密贴合，切膜，完成环保薄膜吸附竹筷。
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