CN113943478A

CN113943478A - 一种柔性透明降解包装膜

Info

Publication number: CN113943478A
Application number: CN202110497499.1A
Authority: CN
Inventors: 程博闻; 王劭妤; 万同; 王彪; 李硕; 方庚新; 刘新懿
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2021-05-08
Filing date: 2021-05-08
Publication date: 2022-01-18

Abstract

本发明设计了一种柔性透明可降解包装膜，涉及可降解材料制备技术以及柔性助剂领域，具体涉及分子量在1000～10000之间的生物基聚酯的制备，并与抗氧剂、交联剂按照比例混合制备柔性助剂。将该助剂与PLA/PPC降解树脂共混、吹膜制备柔性透明降解包装膜。

Description

一种柔性透明降解包装膜

技术领域

本发明设计了一种柔性透明可降解包装膜，涉及可降解材料制备技术以及柔性助剂领域，具体涉及分子量在1000～10000之间的生物基聚酯的制备，并与抗氧剂、交联剂按照比例混合制备柔性助剂。将该助剂与可降解树脂共混、吹膜制备出柔性透明降解包装膜。

背景技术

近年来，国家环保力度加大，人们的环保意识逐渐增强，“白色污染”成为社会热点问题。因此，应使用生物可降解材料对产品进行包装。常见生物可降解材料有聚乳酸(PLA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚碳酸亚丙酯(PPC)等。其中，聚乳酸(PLA)透明性优异，并且PLA可通过玉米淀粉等天然材料制成，其存在优异的生物可降解性，而且使用之后可以通过土壤里的微生物充分分解，而后变为CO₂和H₂O，不破坏生物环境，对环境更加的友好和温和，因此是绿色环保材料之一。但是目前单独使用PLA吹膜产品存在韧性差、不具备柔性的问题，限制了它的应用。

本发明要解决的问题

PLA与PBAT共混吹膜可以制备出柔性可降解膜，但是透明性较差，无法满足包装要求。PLA中少量添加PPC吹膜可以获得透明性较佳的可降解薄膜，但是其柔性不高，因此本发明创新性的利用生物基聚酯多元醇合成了分子量在1000～10000之间的生物基聚酯，并与抗氧剂、交联剂按照比例混合制备了柔性助剂。将其与PLA/PPC可降解树脂混合共混挤出、吹膜制备柔性透明可降解膜。

发明内容

本发明提供了柔性可降解包装膜的制备配方，其技术方案如下：

1.利用熔融共混技术对柔性助剂和PLA/PPC可降解树脂共混。柔性助剂和PLA/PPC的混合质量百分数分别为20～60％、40～80％。柔性助剂中生物基聚酯、抗氧剂、交联剂组分质量百分数分别为95～99％、0.1～0.5％、0.1～2％。

2.生物基聚酯的合成。合成生物基聚酯原料包括生物基聚酯多元醇与扩链剂。扩链剂为可以与羟基反应的多官能团的单体化合物，其中包括双异氰酸酯化合物、双环氧基化合物。双异氰酸酯化合物包括芳香族二异氰酸酯和脂肪族二异氰酸酯，包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。环氧基化合物包括含有双环氧基团的化合物。包括[氧基双[(甲基-2，1-乙二基)氧杂亚甲基]]双环氧乙烷、[氧基双(2，1-亚乙基氧基亚甲基)]双环氧乙烷、二缩水甘油醚。

3.生物基聚酯多元醇分子量为300～2500，包括聚乙酸丙二醇、聚丙二醇、聚碳酸亚丙酯二醇。

4.扩链剂中双异氰酸酯化合物、双环氧基化合物的摩尔比为1∶0.1～1∶0.5。扩链剂和聚酯的摩尔比为1∶1.02～1∶1.1。在容器中持续加热90～150℃，使体系融化成透明溶液，恒温反应2～4h。冷却后得到透明状的生物基聚酯。

5.柔性助剂中抗氧剂组分包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和二丁基羟基甲苯(BHT)其中的任意一种或两种。柔性助剂中交联剂组分为过氧化物，包括过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)和过氧化氢二异丙苯(DBHP)其中的任意一种。抗氧剂与交联剂占柔性助剂的比例为0.1～0.5％、0.1～2％。

6.PLA/PPC可降解树脂组分中PLA与PPC的比例为85～99％、1～15％。其中PLA熔融指数MFR特征为210℃时2～20g/min。PPC熔融指数MFR特征为210℃时2～10g/min。

本发明的有益效果

本发明创新性地设计柔性透明降解包装膜的组分的比例配方，使其具有较高透明与柔性。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

柔性助剂的制备：

将1.1mol的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与0.4mol的[氧基双(2，1-亚乙基氧基亚甲基)]双环氧乙烷加入到四口烧瓶内，逐渐升温到50℃直至完全融化。再将1.5mol的聚酯多元醇加入四口瓶中，直至四口瓶内液体完全变为透明溶液。保持90℃的恒温搅拌反应2h，升温至150度保持1h，将溶液冷却至50℃，加入0.1％抗氧剂1010、1％过氧化二异丙苯(DCP)，即可得到透明的柔性助剂。

柔性可降解PLA包装膜的制备：

将20g柔性助剂、10g聚碳酸亚丙酯(PPC)和140g聚乳酸混合形成混合料。放置于70℃烘箱中干燥30min。利用螺杆直径为28mm，长径比为40∶1的双螺杆挤出机挤出，挤出转速设定60rpm。螺杆六个分区从进料口到挤出模具口温度分别为185℃、190℃、190℃、190℃、185℃、185℃，制备出共混材料，再利用PLE转矩塑化仪进行吹膜，进料口到挤出模具口温度分别为195℃、190℃、185℃、180℃，其中吹胀比为1∶4。

实例2

将60g柔性助剂、10g聚碳酸亚丙酯(PPC)和130μ可降解PLA材料混合形成混合料。放置于70℃烘箱中干燥30min。利用螺杆直径为28mm，长径比为40∶1的双螺杆挤出机挤出，挤出转速设定60rpm，螺杆六个分区从进料口到挤出模具口温度分别为175℃、180℃、180℃、180℃、175℃、175℃，制备出共混材料，再利用PLE转矩塑化仪进行吹塑，从进料口到挤出模具口温度分别为185℃、185℃、185℃、175℃，其中吹胀比为1∶4。

性能测试结果：

表1：柔性PLA包装膜性能测试

吹膜	实例1	实例2
			膜厚度(μm)	54	76
拉伸强度(MPa)	35.2	25.3
			断裂拉伸应变(％)	167	285
透光率(％)	91	90

Claims

1.本发明涉及一种柔性透明降解包装膜的制备，利用熔融共混技术对柔性助剂和PLA/PPC可降解树脂共混；柔性助剂和PLA/PPC的混合质量百分数分别为20～60％、40～80％；

根据权利要求1所述的柔性助剂中生物基聚酯、抗氧剂、交联剂组分质量百分数分别为95～99％、0.1～0.5％、0.1～2％。

2.根据权利要求1所述的柔性助剂中涉及生物基聚酯的合成，合成生物基聚酯原料包括生物基聚酯多元醇与扩链剂；生物基聚酯多元醇分子量为300～2500，包括聚乙酸丙二醇、聚丙二醇、聚碳酸亚丙酯二醇。

3.根据权利要求2所述的扩链剂为可以与羟基反应的多官能团的单体化合物，其中包括双异氰酸酯化合物、双环氧基化合物；双异氰酸酯化合物包括芳香族二异氰酸酯和脂肪族二异氰酸酯，包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；环氧基化合物包括含有双环氧基团的化合物，包括[氧基双[(甲基-2，1-乙二基)氧杂亚甲基]]双环氧乙烷、[氧基双(2，1-亚乙基氧基亚甲基)]双环氧乙烷、二缩水甘油醚。

4.根据权利要求3所述的扩链剂中双异氰酸酯化合物、双环氧基化合物的摩尔比为1∶0.1～1∶0.5；扩链剂和生物基聚酯的摩尔比为1∶1.02～1∶1.1；在容器中持续加热90～150℃，使体系融化成透明溶液，恒温反应2～4h，冷却后得到透明状的生物基聚酯。

5.根据权利要求1所述的柔性助剂中抗氧剂组分包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和二丁基羟基甲苯(BHT)其中的任意一种或两种；柔性助剂中交联剂组分为过氧化物，包括过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)和过氧化氢二异丙苯(DBHP)其中的任意一种；抗氧剂与交联剂占柔性助剂的比例为0.1～0.5％、0.1～2％。

6.根据权利要求1所述的PLA/PPC可降解树脂组分中PLA与PPC的比例为85～99％、1～15％；其中PLA熔融指数特征为210℃时2～20g/min；PPC熔融指数特征为210℃时2～10g/min。