CN113583403A - 一种完全可生物降解膜袋 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种完全可生物降解膜袋，其由特定含量的聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、相容剂、扩链剂、开口剂和填料制备得到；其中，PBAT和PGA的加入使得膜袋可降解，且使得膜袋的软度适中，同时扩链剂、相容剂和填料的加入可以提高膜袋的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及膜材料技术领域，尤其涉及一种完全可生物降解膜袋。
背景技术
塑料薄膜、包装膜袋等在日常生活中非常常见，然而，除了封合强度、拉伸强度等常规性能以外，薄膜挺度也是经常忽视但是十分重要的性能指标。薄膜挺度直接影响消费者对于塑料薄膜产品的使用体验：挺度过大的膜袋拉伸强度下降，质地较脆，无法达到使用要求；挺度过低的膜袋，拉伸屈服强度低，反映在使用上表现为膜袋容易形变，在承重方面给消费者的体验较差。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种完全可生物降解膜袋，本申请提供的完全可生物降解膜袋在保证力学性能的同时提高其挺度。
有鉴于此，本申请提供了一种完全可生物降解膜袋，由以下组分制备得到：
优选的，所述聚乙醇酸的重均分子量为10万～30万，熔点为200～220℃。
优选的，所述开口剂选自无定型白炭黑，所述扩链剂选自ADR树脂和癸二酸二苯甲酰肼。
优选的，所述填料选自可食用淀粉、纳米碳酸钙和有机蒙脱土中的一种或多种。
优选的，所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯的含量为53～58重量份。
优选的，所述聚乙醇酸的含量为18～27重量份。
优选的，所述相容剂的含量为0.2～0.3重量份，所述扩链剂的含量为0.3～0.5重量份。
优选的，所述开口剂的含量为4～5重量份。
优选的，所述填料的含量为15～30重量份。
本申请提供了一种完全可生物降解膜袋，其由特定含量的聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、相容剂、扩链剂、开口剂和填料制备得到；其中，PBAT和PGA的加入使得膜袋可降解，且使得膜袋的软度适中，同时扩链剂、相容剂和填料的加入可以提高膜袋的力学性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术中膜袋挺度低的问题，本申请提供了一种完全可降解膜袋，其在保证力学性能的同时还具有较好的挺度，具体的，本发明实施例公开了一种完全可生物降解膜袋，由以下组分制备得到：
具体的，聚乙醇酸(PGA)的重均分子量为10万～30万，熔点200℃～220℃，玻璃化转变温度40℃±5℃，比重1.2～1.3g/cm3，灰分小于0.05％。分子量是PGA材料的基本参数，10万～30万的分子量可以保证材料力学性能优良的同时并且有效控制成本。本发明所述PGA熔点不宜超过220℃，过高的熔点温度会加速PGA分子量的降低，不利于挺度的提高。所述PGA的含量为15～30重量份，更具体的，所述PGA的含量为18～27重量份，更具体的，所述PGA的含量为20～25重量份。
所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的含量为50～60重量份，更具体的，所述PBAT的含量为53～58重量份。
在本申请中，仅有PBAT会使膜袋太软，仅有PGA会使膜袋太硬，两者必须配合才能使膜袋软度适中。
所述开口剂为无定型的白炭黑(纳米二氧化硅)，其比表面积小于200m2/g，pH值为3.8～4.3，含水量低于2％，二氧化硅含量大于99.8％。作为开口剂的纳米二氧化碳粉末，其比表面积不宜过大，过大的比表面积不利于混合操作。同时，含水量和pH值需要控制在一定范围内，否则会和PGA材料本身发生反应，加速PGA的降解速率。所述开口剂的含量为3～8重量份，更具体的，所述开口剂的含量为3～5重量份。
所述扩链剂为质量比为1:1的巴斯夫生产的ADR树脂和癸二酸二苯甲酰肼的混合物，其环氧当量为200g/mol以下，分子量3000～5000，同时需要满足食品级安全认证；癸二酸二苯甲酰肼作为一种促进材料结晶的助剂加入，可以和ADR起到协同作用，共同提高PGA挺度和力学性能。所述扩链剂的含量为0.3～1.0重量份，更具体的，所述扩链剂的含量为0.3～0.5重量份。
所述填料选自可食用淀粉、纳米碳酸钙和有机蒙脱土的一种或多种。填料的加入一方面可以降低原料成本和生产成本，另一方面纳米填料的插层结构可以提高PGA树脂和扩链剂的反应效率，进一步改善产品的力学性能和挺度。所述填料的含量为10～35重量份，更具体的，所述填料的含量为15～30重量份。
在本申请中，所述扩链剂可提高分子量，开口剂做成袋子之后容易开口，相容剂提高相容性，填料降低成本提高力学性能。
本申请还提供了完全可生物降解膜袋的制备方法，其采用双螺杆挤出工艺，先用高速混合机将原料混合5min～10min，再投入双螺杆中造粒，双螺杆挤出机的长径比不可大于1:55，同时加料段温度保持在170℃左右，混合段温度不可大于200℃，挤出段温度保持在190℃左右；材料采用水下切粒的方式进行造粒，成品母粒需要在80℃环境下采用鼓风烘干2h之后，再在65℃环境下采用真空干燥的方式真空烘干6h，真空度需要保持在10Pa以下；材料采用铝箔包装，置于干燥环境中保存。
上述材料制备完成之后，均需要在相对湿度10％以下，温度5℃到10℃的条件下干燥超过12小时，测定材料失重含水率在1％以下方可使用，否则达不到实际加工过程中的熔融指数要求。PGA属于亲水性材料，因此在加工和贮运之前都需要谨慎对待环境的水分，过高的湿度会使材料在加工和贮运过程中即发生降解，因此需要通过测定材料的含水率进行定量控制。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的完全可生物降解膜袋进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
1、原料配方：
2、制备方法：
将上述原料先投入高速混合机中混合5分钟，再投入双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的长径比为1∶55，加料段温度165℃，混合段温度180℃，挤出段温度185℃；采用水下切粒的方式进行造粒，成品母粒需要在80℃环境下采用鼓风烘干2h之后，再在65℃环境下采用真空干燥的方式真空烘干6h，真空度需要保持在10Pa以下；材料采用铝箔包装，置于干燥环境中保存；将得到的成品母粒采用吹膜方式加工成膜。
3、性能测试：
原料PGA和实施例1所得改性PGA材料的性能，结果如表1所示；
表1本实施例制备的完全可生物降解膜袋的性能数据表
| 项目 | 改性PGA | 原料PGA |
| 挺度(cm) | 14 | 12 |
| 拉伸屈服强度(MPa) | 10.5 | 5.2 |
| 拉伸断裂强度(MPa) | 32.0 | 8.4 |
| 断裂伸长率(％) | 443.1 | 25.3 |
| 拉伸模量(MPa) | 83.2 | 75.4 |
| 可降解性 | 100％生物降解 | 100％生物降解 |
实施例2
1、原料配方：
2、制备方法：
将上述原料先投入高速混合机中混合8分钟，再投入双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的长径比为1∶40，加料段温度170℃，混合段温度190℃，挤出段温度190℃；采用水下切粒的方式进行造粒，成品母粒需要在80℃环境下采用鼓风烘干2h之后，再在65℃环境下采用真空干燥的方式真空烘干6h，真空度需要保持在10Pa以下；材料采用铝箔包装，置于干燥环境中保存；将得到的成品母粒采用吹膜方式加工成膜。
3、性能测试：
原料PGA和实施例2所得改性PGA材料的性能如表2所示；
表2本实施例制备的完全可生物降解膜袋的性能数据表
| 项目 | 改性PGA | 原料PGA |
| 挺度(cm) | 15 | 12 |
| 拉伸屈服强度(MPa) | 12.5 | 5.2 |
| 拉伸断裂强度(MPa) | 32.6 | 8.4 |
| 断裂伸长率(％) | 453.5 | 25.3 |
| 拉伸模量(MPa) | 85.6 | 75.4 |
| 可降解性 | 100％生物降解 | 100％生物降解 |
实施例3
1、原料配方：
2、制备方法：
将上述原料先投入高速混合机中混合10分钟，再投入双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的长径比为1∶35，加料段温度175℃，混合段温度200℃，挤出段温度195℃；采用水下切粒的方式进行造粒，成品母粒需要在80℃环境下采用鼓风烘干2h之后，再在65℃环境下采用真空干燥的方式真空烘干6h，真空度需要保持在10Pa以下；材料采用铝箔包装，置于干燥环境中保存；将得到的成品母粒采用吹膜方式加工成膜。
3、性能测试：
原料PGA和实施例3所得改性PGA材料的性能如表3所示；
表3本实施例制备的完全可生物降解膜袋的性能数据表
| 项目 | 改性PGA | 原料PGA |
| 挺度(cm) | 14.5 | 12 |
| 拉伸屈服强度(MPa) | 13.5 | 5.2 |
| 拉伸断裂强度(MPa) | 33.4 | 8.4 |
| 断裂伸长率(％) | 455.4 | 25.3 |
| 拉伸模量(MPa) | 86.2 | 75.4 |
| 可降解性 | 100％生物降解 | 100％生物降解 |
对比例1
按照实施例1进行，区别在于：：原料配方中，扩链剂全部为ADR树脂(即将癸二酸二甲苯酰肼替换为等量的ADR树脂)。
表4本对比例制备的完全可生物降解膜袋的性能数据表
| 项目 | 改性PGA | 原料PGA |
| 挺度(cm) | 12.5 | 12 |
| 拉伸屈服强度(MPa) | 8.5 | 5.2 |
| 拉伸断裂强度(MPa) | 22.4 | 8.4 |
| 断裂伸长率(％) | 230.8 | 25.3 |
| 拉伸模量(MPa) | 78.3 | 75.4 |
| 可降解性 | 100％生物降解 | 100％生物降解 |
对比例2
按照实施例1进行，区别在于：原料配方中，相容剂为0.05份、扩链剂为0.1份、开口剂为2份和填料为5份。
表5本对比例制备的完全可生物降解膜袋的性能数据表
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种完全可生物降解膜袋，由以下组分制备得到：
2.根据权利要求1所述的完全可生物降解膜袋，其特征在于，所述聚乙醇酸的重均分子量为10万～30万，熔点为200～220℃。
3.根据权利要求1所述的完全可生物降解膜袋，其特征在于，所述开口剂选自无定型白炭黑，所述扩链剂选自ADR树脂和癸二酸二苯甲酰肼。
4.根据权利要求1所述的完全可生物降解膜袋，其特征在于，所述填料选自可食用淀粉、纳米碳酸钙和有机蒙脱土中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的完全可生物降解膜袋，其特征在于，所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯的含量为53～58重量份。
6.根据权利要求1所述的完全可生物降解膜袋，其特征在于，所述聚乙醇酸的含量为18～27重量份。
7.根据权利要求1所述的完全可生物降解膜袋，其特征在于，所述相容剂的含量为0.2～0.3重量份，所述扩链剂的含量为0.3～0.5重量份。
8.根据权利要求1所述的完全可生物降解膜袋，其特征在于，所述开口剂的含量为4～5重量份。
9.根据权利要求1所述的完全可生物降解膜袋，其特征在于，所述填料的含量为15～30重量份。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113956630A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-01-21 | 江苏碧升生物新材料有限公司 | 一种完全生物降解薄膜及其制备方法 |
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| CN110468468A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-19 | 江苏金聚合金材料有限公司 | 聚乙醇酸全生物降解复合纤维及其制备方法 |
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| CN113088055A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-09 | 江南大学 | 一种高性能聚乙醇酸基复合材料及其制备方法 |
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2021
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