CN112662147A - 一种高性能三元复配生物降解薄膜 - Google Patents

Abstract

一种高性能三元复配生物降解薄膜，包括如下重量份数的物质：聚对苯二甲酸‑丁二酸‑丁二醇酯50‑90份、聚乳酸5‑30份、醋酸乙烯酯共聚物5‑20份、交联剂0.1‑1.0份、润滑剂0.1‑0.5份、开口剂0.1‑0.3份、增塑剂0.1‑0.3份、复合稳定剂0.1‑0.5份。本发明提供的薄膜更高的热封性能、优异的拉伸强度和撕裂强度，同时其采用PLA是生物基材料，PBST更接近于生物基材料，可部分替代石化资源，因此本发明提供的薄膜产品更有利于环境保护和资源节约；同时本发明提供的制备方法简单易行，设备要求不复杂，有利于市场大规模生产应用。

Description

一种高性能三元复配生物降解薄膜

技术领域

本发明属于生物降解材料领域，具体地说是一种高性能三元复配生物降解薄膜。

背景技术

塑料制品，特别是塑料薄膜制品的广泛使用导致当今世界环境问题以及石油危机日益严重。因此，开发生物可降解高分子材料替代是石油基塑料已经成为当前研究的热点。

在众多已开发的可生物降解塑料中，PLA因其来源于可再生的植物资源，同时具有生物降解性及其优异的力学性能和加工性能，能适用于传统的挤出、吹塑、注塑等加工方法，因此，关于PLA的开发应用受到越来越多的关注。然而，PLA存在韧性差、撕裂强度低等自身缺陷，限制了其应用。针对这一问题，目前主要采用韧性较好的材料与聚乳酸共混来改善聚乳酸的性能。

聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)是一种完全生物降解的脂肪族聚酯，因其具有较好的柔韧性和加工性，已经被广泛用于薄膜生产中。申请号为201210204648.1的中国发明专利公开了一种全降解生物材料及其薄膜制品，由PBAT和PLA组成，其中PBAT占75-90wt％，其余为PLA。该薄膜制品可以完全降解，耐水、耐油、拉伸强度大、柔韧性高，具有和LDPE塑料薄膜相近的理化性能，且组分单一，工艺简单，生产所需能耗低，是LDPE塑料薄膜的一种优良的替代品。申请号为20151034780.3的中国专利公开了一种全降解薄膜及其制备方法。该薄膜是具有聚乳酸、聚碳酸亚丙酯，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和热稳定剂组成，该薄膜具有优异的韧性和全生物降解性。Jeff Schneider等人在期刊Journal ofApplied Polymer Science(2016，DOI:10.1002/APP.43310.)报道了环氧丙交酯改性的PLA/PBAT薄膜，结果表明改性过的薄膜具有良好的物理和机械性能。申请号为201510764848.6的中国发明专利公开了一种提高PLA与PBAT相容的方法。该方法现将增韧剂、扩链剂、偶联剂、交联剂、润滑剂、PLA与PBAT按一定比例进行混合，然后把混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出机挤出制成母粒，再把母粒通过吹膜机进行吹塑成膜。该方法能使PLA和PBAT相容在一起，使PBAT与PLA分子中的羧基与羧基相连形成网络结构，大大提高了成型制品的使用性能，能完全代替日常生活中所使用的PE袋，各种性能与PE袋无差异。

PBST是一种新型完全生物降解的脂肪族聚酯，是由对苯二甲酸、丁二酸和1，4-丁二醇缩聚得到的聚酯，其结构与PBAT的相似，同样具有优异的力学性能和加工性能。另外由于合成PBST的二元酸和1，4-丁二醇均可从生物发酵法获得，更接近于生物基材料，可部分替代石化资源，因此PBST也逐渐成为近年来研究的热点。VINNEX是一种醋酸乙烯酯共聚物，能够改善PLA薄膜加工性能的新型改性剂。在PLA中加入VINNEX不仅能改善熔体强度和热风性能，还能够保持PLA的高透明度和生物降解性。

发明内容

本发明提供一种高性能三元复配生物降解薄膜，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高性能三元复配生物降解薄膜，包括如下重量份数的物质：

聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯50-90份、聚乳酸5-30份、醋酸乙烯酯共聚物5-20份、交联剂0.1-1.0份、润滑剂0.1-0.5份、开口剂0.1-0.3份、增塑剂0.1-0.3份、复合稳定剂0.1-0.5份。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯分子量为30000-40000g/mol。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的酸乙烯酯共聚物的熔融指数为15.4g/10min(150℃,2.16kg)。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的所述的聚乳酸重均分子量为100000-350000g/mol。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的所述的醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为15.4g/10min(150℃,2.16kg)。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的所述的扩链剂为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的所述的润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的所述的开口剂为芥酸酰胺。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，所述的复合稳定剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以1：2比例复配的共混物。

如上所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其制备方法包括如下步骤：

步骤一：将聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯、聚乳酸、醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、润滑剂、开口剂、增塑剂、复合稳定剂按重量配比称取，并在高速混合机中混合1-5min,得到原料混合物；

步骤二：将所述原料混合物经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到吹膜树脂；

步骤三：将所述吹膜树脂经吹膜机吹塑成膜，得到共混薄膜。

本发明的优点是：本发明提供的薄膜更高的热封性能、优异的拉伸强度和撕裂强度，同时其采用PLA是生物基材料，PBST更接近于生物基材料，可部分替代石化资源，因此本发明提供的薄膜产品更有利于环境保护和资源节约；同时本发明提供的制备方法简单易行，设备要求不复杂，有利于市场大规模生产应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明制备的薄膜样品示意图；

图2是本发明薄膜测试样条测试完成后的示意图；

图3是本发明薄膜测试过程示意图之一；

图4是本发明薄膜测试过程示意图之二；

图5是本发明薄膜测试过程示意图之三。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

配方：PBST73.9份、PLA5份、VINNEX20份、交联剂0.2份、润滑剂0.1份、开口剂0.2份、增塑剂0.3份、复合稳定剂0.3份。

制备方法：将上述各组分按比例机械共混3min，得到原料混合物，然后将原料混合物加入双螺杆挤出机中挤出造粒。挤出机区域温度(由进料口至模头)分别设定为90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、150℃、150℃、150℃、145℃，进料量为20kg/h，主机螺杆转速为250rpm。原料混合物熔融挤出后，依次水冷、切粒、干燥，得到吹膜树脂。最后利用吹膜机将吹膜树脂吹塑成型，吹膜机区域温度(由进料口至模头)分别设定为155℃、165℃、175℃、180℃、175℃,主机螺杆转速为200rpm，牵引速度为15m/min,吹胀比为4。吹膜树脂经吹膜机吹塑后得到共混薄膜，薄膜厚度控制在0.025mm。

实施例2

配方：PBST73.3份、PLA15份、VINNEX10份、交联剂0.5份、润滑剂0.2份、开口剂0.2份、增塑剂0.5份、复合稳定剂0.3份。

制备方法：按照实施例1的制备方法进行制备，薄膜厚度控制在0.025mm。

实施例3

配方：PBST63份、PLA20份、VINNEX15份、交联剂1.0份、润滑剂0.3份、开口剂0.2份、增塑剂0.3份、复合稳定剂0.2份。

制备方法：按照实施例1的制备方法进行制备，薄膜厚度控制在0.025mm。

实施例4

配方：PBST62.8份、PLA30份、VINNEX5份、交联剂1.0份、润滑剂0.3份、开口剂0.2份、增塑剂0.2份、复合稳定剂0.5份。

制备方法：按照实施例1的制备方法进行制备，薄膜厚度控制在0.025mm。

对比例1

配方：PBST64.1份、PLA30份、交联剂0.1份、润滑剂0.3份、开口剂0.2份、增塑剂0.2份、复合稳定剂0.1份。

制备方法：按照实施例1的制备方法进行制备，薄膜厚度控制在0.025mm。

将上述各实施例和对比例得到的薄膜制品进行性能测试，其中薄膜拉伸强度按照GB/T1010.3-2006标准进行测试，撕裂强度按照QB/T1130-91标准进行测试，测试结果如表1所示。

表1实施例及对比例所制备薄膜制品的性能指标

通过表1数据可得出，与对比例相比，由本发明提供的方法制备共混薄膜的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度相差不大，但其热封强度显著提高。由此可见，配方体系中VINNEX所起到的作用使得共混薄膜在保持材料拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度的基础上，有效提高了热封强度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：包括如下重量份数的物质：

聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯50-90份、聚乳酸5-30份、醋酸乙烯酯共聚物5-20份、交联剂0.1-1.0份、润滑剂0.1-0.5份、开口剂0.1-0.3份、增塑剂0.1-0.3份、复合稳定剂0.1-0.5份。

2.根据权利要求1所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯分子量为30000-40000g/mol。

3.根据权利要求2所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：所述的酸乙烯酯共聚物的熔融指数为15.4g/10min(150℃,2.16kg)。

4.根据权利要求1所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：所述的所述的聚乳酸重均分子量为100000-350000g/mol。

5.根据权利要求1所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：所述的所述的醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为15.4g/10min(150℃,2.16kg)。

6.根据权利要求1所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：所述的所述的扩链剂为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。

7.根据权利要求1所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：所述的所述的润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。

8.根据权利要求1所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：

所述的所述的开口剂为芥酸酰胺；

所述的增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。

9.根据权利要求1所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：所述的复合稳定剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以1：2比例复配的共混物。

10.根据权利要求1所述的一种高性能三元复配生物降解薄膜，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：

步骤一：将聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯、聚乳酸、醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、润滑剂、开口剂、增塑剂、复合稳定剂按重量配比称取，并在高速混合机中混合1-5min,得到原料混合物；

步骤二：将所述原料混合物经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到吹膜树脂；

步骤三：将所述吹膜树脂经吹膜机吹塑成膜，得到共混薄膜。

Images