CN113717416A - 一种辐照热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于生物全降解塑料领域，提供了一种热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法，该热可缩生物可降解塑料薄膜包括以下组分：改性淀粉100～350份、聚乳酸50～400份、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯500～700份、相容剂10～40份、抗氧剂2～5份、润滑剂5～20份、单甘油脂肪酸酯10～40份、三烯丙基异氰脲酸酯1～4份；本发明方法采用电子加速器进行电子束辐照，引发化学交联，不仅提升薄膜材料本身的机械性能而且没有化学试剂的污染危害。可以大幅度提升市场上生物降解塑料薄膜的力学性能，应用范围更广，节约成本，环保无污染。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性生物降解塑料技术领域，尤其涉及一种热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法。
背景技术
近年来石油基塑料被广泛应用于各个领域，在聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺等高分子材料渗透在日常生活的同时，其产生的废弃物也带了严重的环保问题。特别是农业生产中大量废弃的地膜等塑料制品严重破坏土壤结构、危害作物生长、影响土壤微生态系统平衡。随着人们环保意识的提升，生物可降解高分子材料引起人们的广泛关注。生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、真菌藻类的作用引起降解的塑料。而我们所描述的热塑性生物降解塑料是指在特定条件下一定时间内可以实现完全降解的塑料，但是这种生物可降解塑料由于是从生物体内提取，所以材料本身的机械使用性能不能达到我们的要求，因此需要对这些生物基高分子材料进行共混改性。
以聚乳酸为例，材料本身具有良好的热稳定性、相容性、抗溶剂性、透明性，且易于与其他聚合物进行共混加工，并且可以实现完全降解。然而聚乳酸具有相对较高的脆性，在加工使用过程中有较大的缺陷可以采用聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）进行共混改性。
目前，市场上存在的生物降解塑料大都是挤出共混然后添加热塑性淀粉，并且已经实现工业化生产。PBAT/PLA/St(热塑性淀粉)类的生物降解塑料很受欢迎，但是仍然有很大的改进空间，首先是PBAT和PLA的交联共混问题，其次就是热塑性玉米淀粉的填充改进问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法，旨在解决现有技术中PBAT和PLA充分相容的问题，同时改善热塑性淀粉吸水和反生的问题。
根据本发明的实施例，一种热可缩生物可降解塑料薄膜，包括按照重量份数计算如下组分：改性淀粉100～350份、聚乳酸50～400份、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯500～700份、相容剂10～40份、抗氧剂2～5份、润滑剂5～20份、单甘油脂肪酸酯10～40份、三烯丙基异氰脲酸酯1～4份。
本发明还提出了一种热可缩生物可降解塑料薄膜的制备方法，主要步骤为：
（1）将聚乳酸、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、三烯丙基异氰脲酸酯加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，制备出共混的PBAT/PLA母粒，挤出机各区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃，然后将共混母粒放入电子加速器中进行电子束辐照，辐照吸收剂量为5KGy到50KGy，通过引发PBAT和PLA交联得到辐照交联改性的PBAT/PLA；
（2）将玉米淀粉和淀粉增塑剂进行预共混，然后静置一段时间加入双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机各区温度分别为147℃、150℃、152℃、152℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为149℃，制备出改性塑化淀粉；
（3）将步骤（1）制得的辐照交联改性的PBAT/PLA共混母粒和步骤（2）制得的改性塑化淀粉和抗氧剂、润滑剂、单甘油脂肪酸酯通过高速混合机搅拌混合均匀，加热温度90℃，转速500rpm，混料时间10min；
（4）将步骤（3）制得的混合母粒加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，挤出机各区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃，制备出热可缩生物可降解塑料吹膜料；
（5）将步骤（4）制备的吹膜料采用普通高压PE吹膜机吹膜得到热可缩生物可降解塑料薄膜，吹膜温度控制在168℃附近。
与现有生物降解塑料薄膜相比，本发明的创新点在于：1.通过添加交联剂三烯丙基异氰脲酸酯，可以开拓生物可降解塑料的应用前景，将生物可降解塑料应用到热变形及热可缩领域。
2.通过辐照交联，使得辐照敏化剂三烯丙基异氰脲酸酯很好的增强生物降解塑料薄膜的机械性能，提高材料的各项应用指标且不影响材料的生物降解性。
3.采用辐照方法处理高分子材料避免了化学试剂的污染和危害，同时能更稳定均匀的对材料产生效果。
具体实施方式
实施例1
一种热可缩生物可降解塑料薄膜，包括按照重量份数计算如下组分：改性淀粉200份、聚乳酸60份、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯600份、相容剂10份、抗氧剂4份、润滑剂6份、单甘油脂肪酸酯20份、三烯丙基异氰脲酸酯2份。
本发明还提出了一种热可缩生物可降解塑料薄膜的制备方法，主要步骤为：
（1）将60g聚乳酸、600g聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、10g相容剂、6g润滑剂、2g三烯丙基异氰脲酸酯加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，制备出共混的PBAT/PLA母粒，挤出机各区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃，然后将共混母粒放入电子加速器中进行电子束辐照，辐照吸收剂量为30KGy，通过引发PBAT和PLA交联得到辐照交联改性的PBAT/PLA；
（2）将玉米淀粉和淀粉增塑剂进行预共混，然后静置一段时间加入双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机各区温度分别为147℃、150℃、152℃、152℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为149℃，制备出改性塑化淀粉；
（3）将步骤（1）制得的辐照交联改性的PBAT/PLA共混母粒和步骤（2）制得的200g改性塑化淀粉和抗氧剂、润滑剂、单甘油脂肪酸酯通过高速混合机搅拌混合均匀，加热温度90℃，转速500rpm，混料时间10min；
（4）将步骤（3）制得的混合母粒加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，挤出机各区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃，制备出热可缩生物可降解塑料吹膜料；
（5）将步骤（4）制备的吹膜料采用普通高压PE吹膜机吹膜得到热可缩生物可降解塑料薄膜，吹膜温度控制在168℃附近。
实施例2
一种热可缩生物可降解塑料薄膜，包括按照重量份数计算如下组分：改性淀粉250份、聚乳酸60份、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯600份、相容剂10份、抗氧剂4份、润滑剂6份、单甘油脂肪酸酯20份、三烯丙基异氰脲酸酯1份。
本发明还提出了一种热可缩生物可降解塑料薄膜的制备方法，主要步骤为：
（1）将60g聚乳酸、600g聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、10g相容剂、6g润滑剂、1g三烯丙基异氰脲酸酯加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，制备出共混的PBAT/PLA母粒，挤出机各区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃，然后将共混母粒放入电子加速器中进行电子束辐照，辐照吸收剂量为30KGy，通过引发PBAT和PLA交联得到辐照交联改性的PBAT/PLA；
（2）将玉米淀粉和淀粉增塑剂进行预共混，然后静置一段时间加入双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机各区温度分别为147℃、150℃、152℃、152℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为149℃，制备出改性塑化淀粉；
（3）将步骤（1）制得的辐照交联改性的PBAT/PLA共混母粒和步骤（2）制得的250g改性塑化淀粉和抗氧剂、润滑剂、单甘油脂肪酸酯通过高速混合机搅拌混合均匀，加热温度90℃，转速500rpm，混料时间10min；
（4）将步骤（3）制得的混合母粒加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，挤出机各区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃，制备出热可缩生物可降解塑料吹膜料；
（5）将步骤（4）制备的吹膜料采用普通高压PE吹膜机吹膜得到热可缩生物可降解塑料薄膜，吹膜温度控制在168℃附近。
实施例3
一种热可缩生物可降解塑料薄膜，包括按照重量份数计算如下组分：改性淀粉350份、聚乳酸200份、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯600份、相容剂10份、抗氧剂4份、润滑剂6份、单甘油脂肪酸酯20份、三烯丙基异氰脲酸酯1份。
本发明还提出了一种热可缩生物可降解塑料薄膜的制备方法，主要步骤为：
（1）将200g聚乳酸、600g聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、10g相容剂、6g润滑剂、1g三烯丙基异氰脲酸酯加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，制备出共混的PBAT/PLA母粒，挤出机各区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃，然后将共混母粒放入电子加速器中进行电子束辐照，辐照吸收剂量为30KGy，通过引发PBAT和PLA交联得到辐照交联改性的PBAT/PLA；
（2）将玉米淀粉和淀粉增塑剂进行预共混，然后静置一段时间加入双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机各区温度分别为147℃、150℃、152℃、152℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为149℃，制备出改性塑化淀粉；
（3）将步骤（1）制得的辐照交联改性的PBAT/PLA共混母粒和步骤（2）制得的350g改性塑化淀粉和抗氧剂、润滑剂、单甘油脂肪酸酯通过高速混合机搅拌混合均匀，加热温度90℃，转速500rpm，混料时间10min；
（4）将步骤（3）制得的混合母粒加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，挤出机各区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃，制备出热可缩生物可降解塑料吹膜料；
（5）将步骤（4）制备的吹膜料采用普通高压PE吹膜机吹膜得到热可缩生物可降解塑料薄膜，吹膜温度控制在168℃附近。
Claims (5)
1.一种热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法，其特征在于包括按重量份数计算的如下组分：改性淀粉100～350份、聚乳酸50～400份、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯500～700份、相容剂10～40份、抗氧剂2～5份、润滑剂5～20份、单甘油脂肪酸酯10～40份、三烯丙基异氰脲酸酯1～4份；
包括如下步骤：（1）将聚乳酸、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、三烯丙基异氰脲酸酯加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，制备出共混的PBAT/PLA母粒，然后将共混母粒放入电子加速器中进行电子束辐照，引发PBAT和PLA交联得到辐照交联改性的PBAT/PLA；
（2）将玉米淀粉和淀粉增塑剂进行预共混，然后静置一段时间加入双螺杆挤出机挤出造粒，制备出改性塑化淀粉；
（3）将步骤（1）制得的辐照交联改性的PBAT/PLA共混母粒和步骤（2）制得的改性塑化淀粉和抗氧剂、润滑剂、单甘油脂肪酸酯通过高速混合机搅拌混合均匀；
（4）将步骤（3）制得的混合母粒加入平行双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，制备出热可缩生物可降解塑料吹膜料；
（5）将步骤（4）制备的吹膜料采用普通高压PE吹膜机吹膜得到热可缩生物可降解塑料薄膜；
步骤（1）所述双螺杆挤出机1-7区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃；
步骤（2）所述双螺杆挤出机1-7区温度分别为147℃、150℃、152℃、152℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为149℃；
步骤（3）所述高速混合机加热温度为90℃，转速500rpm，混料时间10min;
步骤（4）所述双螺杆挤出机1-7区温度分别为167℃、170℃、172℃、172℃、170℃、170℃、169℃，机头温度为168℃；
步骤（5）所述普通高压PE吹膜机熔熔断温度为167℃、168℃、169℃， 机头处温度171℃、吹膜喷嘴处温度172℃。
2.如权利要求1所述的一种热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乳酸。
3.如权利要求1所述的一种热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述电子束γ射线引发交联聚合；辐照剂量选取5KGy到50KGy，优选20KGy到30KGy；辐照剂量率50Gy/h到50000Gy/h，优选300Gy/h到30000Gy/h。
4.如权利要求1所述的一种热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的淀粉增塑剂为丙三醇、山梨醇、聚乙烯醇、乙酰柠檬酸三丁酯中的任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种热可缩生物可降解塑料薄膜及其制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168；所述的润滑剂为硅酮母粒。
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