CN109553944A - 一种聚乳酸三元共混改性薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚乳酸三元共混改性薄膜及其制备方法，属于高分子材料领域。由以下重量份原料制成：聚乳酸50～65份，增韧剂：聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯25～40份，马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体5～8.9份，增塑剂0.5～1份，扩链剂0.1～1份，开口剂0.5～2份。优点是：解决了产品的热封性能稳定性差的问题，保证了产品在包装领域的使用要求。聚乳酸的产业化有利于能源和材料资源长远发展的需要，推动农产品深加工，减少对石油的依赖，解决白色污染，推动新型环保材料产业的发展，具有重大的经济和社会意义。

Description

一种聚乳酸三元共混改性薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种聚乳酸薄膜及其制备方法。
背景技术
聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。主要以玉米、木薯等为原料，来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，具有良好生物相容性，可生物彻底降解生成CO2和H2O，因此是理想的绿色高分子材料。
目前市场上的聚乳酸薄膜制品，主要是PLA和PBAT二元共混体系，当配方体系中PLA含量为50％时，薄膜断裂伸长率低，落镖冲击强度、耐候性差，只适用于面包、衣服等包装，应用领域有限。
聚乳酸含量50％的膜袋，提手、袋底热封稳定性差，在热封过程中，两层薄膜之间分子链缠结不足，缺少界面融合；并且在放置一段时间后，由于冷结晶，薄膜界面处出现结晶诱导所致的相分离，热封强度显著下降。
申请号为201611036012.5的中国发明专利公开了一种高含量聚乳酸薄膜及其制备方法，按重量百分比计，包含聚乳酸50-65份，增韧剂PBAT或二氧化碳共聚物(PPC)35-50份，增塑剂1-10份，扩链剂0.1-2份，抗氧剂0.1-4份，开口剂0.5-5份。其制备方法是将各组分经过反应性混炼挤出，选择用增塑与增韧相结合的办法来改性PLA，应用共混改性技术改变聚乳酸脆性严重的性能缺陷。制备的薄膜可完全生物降解，有利于保护环境。
发明内容
本发明提供一种聚乳酸三元共混改性薄膜及其制备方法，以解决聚乳酸含量50％～65％的膜袋，断裂伸长率低，落镖冲击强度、热合稳定性差的问题。
本发明采取的技术方案是：由以下重量份原料制成：
聚乳酸PLA 50～65份，
增韧剂：聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 25～40份，马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH 5～8.9份，
增塑剂0.5～1份，
扩链剂0.1～1份，
开口剂0.5～2份。
所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种。
所述的扩链剂为异氰酸酯、苯乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
所述的开口剂为乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺其中的一种。
一种聚乳酸三元共混改性薄膜的制备方法，包括如下步骤：
将聚乳酸PLA 50～65份、聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 25～40份、马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH 5～8.9份先混合，然后加入增塑剂0.5～1份、扩链剂0.1～1份、开口剂0.5～2份混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料加入至双螺杆挤出造粒机中熔融共混，设备各区温度依次为185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、200℃、200℃，然后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到三元共混聚乳酸改性料，干燥后，经吹膜机吹膜，印刷、制袋得到成品。
所述的双螺杆挤出造粒机的螺杆长径比是52:1。
本发明具有以下有益效果：
1)本发明选择用聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT与马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH相结合的办法来改性聚乳酸PLA，通过选用与聚乳酸PLA和聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT的端羧基和端羟基均有高反应活性的马来酸酐(MAH)功能单体接枝到乙烯辛烯共聚物弹性体上，利用酸酐官能团开环后高的反应活性，达到反应增容及增韧的目的，通过扩链反应提高PLA和PBAT的分子量以及分子链缠结，提高共混物熔体强度和抗冲击强度，旨在应用共混改性技术改善聚乳酸脆性严重的性能缺陷。
2)本发明综合考虑了热封性能和购物袋的开口性，以及购物袋使用和储存的耐久性，使多种助剂发挥了协同效应，并且采用长径比大的双螺杆挤出加工，强化反应共混效果，将扩链剂对聚乳酸和PBAT、POE-g-MAH的化学改性与其它助剂所起到的物理改性相结合，解决了产品的热封性能稳定性差的问题，保证了产品在包装领域的使用要求。聚乳酸的产业化有利于能源和材料资源长远发展的需要，推动农产品深加工，减少对石油的依赖，解决白色污染，推动新型环保材料产业的发展，具有重大的经济和社会意义。
具体实施方式
实施例1
取以下重量份的原料：
聚乳酸PLA 50份，
聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 40份，
马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH 8.9份，
柠檬酸三丁酯0.5份，
异氰酸酯0.1份，
乙撑双硬脂酰胺0.5份；
制备方法，包括如下步骤：
将聚乳酸PLA、聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT、马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH先混合，然后加入其它原料混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料加入至双螺杆挤出造粒机中熔融共混，设备各区温度依次为185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、200℃、200℃，然后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到三元共混聚乳酸改性料，干燥后，经吹膜机吹膜，印刷、制袋得到成品；
所述的双螺杆挤出造粒机的螺杆长径比是52:1。
实施例2
取以下重量份的原料：
聚乳酸PLA 55份，
聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 37.3份，
马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH 5份，
环氧大豆油0.7份，
苯乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5份，
芥酸酰胺1.5份。
制备方法同实施例1。
实施例3
取以下重量份的原料：
聚乳酸PLA 57.5份，
聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 32.5份，
马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH 7.3份，
柠檬酸三丁酯0.8份，
异氰酸酯0.6份，
乙撑双硬脂酰胺1.3份。
制备方法同实施例1。
实施例4
取以下重量份的原料：
聚乳酸PLA 65份，
聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 25份，
马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH 6份，
柠檬酸三丁酯1份，
异氰酸酯1份，
乙撑双硬脂酰胺2份。
制备方法同实施例1。
对比例1
按重量称取以下份数的原料：
聚乳酸PLA，50份
聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT) 48.9份
柠檬酸三丁酯 0.5份
异氰酸酯 0.1份
乙撑双硬脂酰胺 0.5份
将聚乳酸PLA、聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT先混合，然后加入其它原料混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料加入至双螺杆挤出造粒机中熔融共混，设备各区温度依次为185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、200℃、200℃，然后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到三元共混聚乳酸改性料，干燥后，经吹膜机吹膜，印刷、制袋得到成品；
所述的双螺杆挤出造粒机的螺杆长径比是52:1。
将实施例1～4及对比例1得到薄膜制品，按照GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定》中第3部分：薄膜和薄片的试验条件、QB/T 2358-1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》、QB/T 1130-1991《塑料直角撕裂性能试验方法》，其测试结果如表1所示。
表1本发明与对比例的薄膜数据
测试指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
纵向拉伸强度/MPa 38.3 34.8 32.19 38.7 44.5
纵向断裂伸长率/％ 305.6 320.3 330.7 272.3 287.9
横向拉伸强度/MPa 35.9 33.5 31.1 33.5 38.2
横向断裂伸长率/％ 297.2 315.3 320.4 213.1 278.2
提手热封强度N/15mm 13.2 14.6 15.8 16.1 12.0
袋底热封强度N/15mm 9.9 10.8 11.6 12.4 8.4
落镖冲击重量g 165 185 205 205 95
从表1可以看出利用本发明生产的薄膜制品落镖冲击强度高、热封强度好。

Claims (6)

1.一种聚乳酸三元共混改性薄膜，其特征在于，由以下重量份原料制成：
聚乳酸PLA 50～65份，
增韧剂：聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 25～40份，马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH 5～8.9份，
增塑剂0.5～1份，
扩链剂0.1～1份，
开口剂0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸三元共混改性薄膜，其特征在于：所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸三元共混改性薄膜，其特征在于：所述的扩链剂为异氰酸酯、苯乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种聚乳酸三元共混改性薄膜，其特征在于：所述的开口剂为乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺其中的一种。
5.一种聚乳酸三元共混改性薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将聚乳酸PLA 50～65份、聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 25～40份、马来酸酐官能化的乙烯辛烯共聚物弹性体POE-g-MAH 5～8.9份先混合，然后加入增塑剂0.5～1份、扩链剂0.1～1份、开口剂0.5～2份混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料加入至双螺杆挤出造粒机中熔融共混，设备各区温度依次为185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、200℃、200℃，然后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到三元共混聚乳酸改性料，干燥后，经吹膜机吹膜，印刷、制袋得到成品。
6.根据权利要求5所述的一种聚乳酸三元共混改性薄膜的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出造粒机的螺杆长径比是52:1。
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