CN114213826A - 一种抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗静电改性聚乙烯‑聚乳酸基材料，其制备原料包括：聚乳酸100重量份、改性聚乙烯10‑20重量份、硬脂酸甘油酯1‑5重量份、无机填料1‑2重量份、增塑剂1‑5重量份、N，N‑二甲基甲酰胺15‑20重量份、三乙醇胺0.1‑1重量份、去离子水50‑100重量份。本发明原料混合的过程中，能够实现更为紧密的成型，聚乳酸与改性聚乙烯也可达到共连续的状态，无机填料能够更均匀地分散到聚乳酸中，整体强度和抗静电性均得到改善。

Description

一种抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料
技术领域
本发明涉及包装材料领域，更具体地说，本发明涉及一种抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料。
背景技术
聚乳酸(PLA)具有生物相容性好、力学性能好、抗溶剂性、环保等特性，近年来备受关注。但是，它也存在电绝缘性差，极易产生静电的问题。例如当静电积累严重时，PLA会产生静电火花，引起火灾、爆炸等事故。如此，开发新的具有良好抗静电性的PLA材料显得非常重要。尽管现有技术已经做了众多改进以期待改进PLA材料的抗静电性，但是这些改进往往会导致材料的强度下降，影响使用寿命。
因此，本发明的目的就在于提供一种新的PLA材料，其兼具好的抗静电性和强度，具有很好的应用前景。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，本发明所要解决的技术问题是：解决了目前的PLA材料难以兼具强度和抗静电性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，其制备原料包括：
聚乳酸100重量份、改性聚乙烯10-20重量份、硬脂酸甘油酯1-5重量份、无机填料1-2重量份、增塑剂1-5重量份、N，N-二甲基甲酰胺15-20重量份、三乙醇胺0.1-1重量份、去离子水50-100重量份；
进一步地，其制备原料包括：
聚乳酸100重量份、改性聚乙烯15-20重量份、硬脂酸甘油酯2-4重量份、无机填料1-2重量份、增塑剂2-5重量份、N，N-二甲基甲酰胺18-20重量份、三乙醇胺0.1-0.8重量份、去离子水60-90重量份；
更进一步地，其制备原料包括：
聚乳酸100重量份、改性聚乙烯18重量份、硬脂酸甘油酯3重量份、无机填料1重量份、增塑剂4重量份、N，N-二甲基甲酰胺19重量份、三乙醇胺0.7重量份、去离子水70重量份。
进一步地，所述改性聚乙烯由以下方法制备得到：
依次将乙烯、磺基苯乙烯、丁二烯按(5-10)：(1-2)：(1-2)的摩尔比投入到反应容器中，用二氧六环溶解，通氮排氧，加入镍催化剂，于70-80℃下共聚反应20-24h后，通过冰水终止反应，经由甲醇沉降1-3次，并于35-45℃环境下真空干燥至恒重，得到所述改性聚乙烯。
进一步地，所述镍催化剂为双-(β-酮萘胺)-镍(II)。
进一步地，所述无机填料选自滑石粉、云母粉、高岭土、二氧化硅、二氧化钛、赤泥、粉煤灰、硅藻土、玻璃微珠、硫酸钡、石英粉、透闪石、氧化铝、硅灰石、炭黑、硅铝炭黑、水镁石和碳酸钙中的一种或多种。更进一步地，所述无机填料为滑石粉和二氧化硅按重量比1:(1-4)组成的混合物。再进一步地，所述无机填料为滑石粉和二氧化硅按重量比1:2组成的混合物。
进一步地，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、癸二酸二辛酯和氯化石蜡中的一种或多种。更进一步地，所述增塑剂为磷酸三苯酯。
进一步地，制备所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料的方法，包括以下步骤：
S1、将聚乳酸、改性聚乙烯、无机填料、N，N-二甲基甲酰胺及去离子水投入同一容器内，并在400-600r/min的转速下、70-80℃下混合1-3h，得混合物；
S2、向上述步骤S1获得的混合物中添加硬脂酸甘油酯、增塑剂以及三乙醇胺，采用800-1000r/min的转速混合30-45min，混合过程中温度保持为70-80℃，混合完毕后，将所得溶液中的溶剂去除，即得所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料。
本发明还提供了采用所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料或采用所述的方法得到的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料在食品、药品包装材料中的用途。
本发明的有益效果在于：
本发明通过改变聚乙烯的分支结构，使其更亲疏水差异凸显的微孔结构，与聚乳酸能够配合，另外其微孔结构便于在湿度作用下使其具备良好强度的同时更具有增强分解的效果，在自然环境下降解效率得到大大的提升，且在与混合的过程中，实现更为紧密的成型，聚乳酸与改性聚乙烯达到共连续的状态，无机填料能够更均匀地分散到聚乳酸中，使其整体强度和抗静电性均得到改善。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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：
S1、将100重量份的聚乳酸、10重量份的改性聚乙烯、1重量份的二氧化硅、15重量份的N，N-二甲基甲酰胺以及50重量份的水投入同一容器内，并在400r/min转速下、80℃下混合2h，得混合物；
S2、向上述步骤S1获得的混合物中添加1重量份的硬脂酸甘油酯、1重量份的磷酸三苯酯以及0.1重量份的三乙醇胺，采用800r/min的转速混合30min，混合过程中温度保持为80℃，混合完毕后，将所得溶液倒入模具中，待溶剂挥发成膜，即得所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料；
所述改性聚乙烯由以下方法制备得到：
依次将10mmol的乙烯、1mmol的磺基苯乙烯、1mmol的丁二烯投入到反应容器中，并用足量的二氧六环溶解，通氮排氧后，加入催化量的双-(β-酮萘胺)-镍(II)，于80℃下共聚反应24h后，通过冰水终止反应，经由甲醇沉降3次，并于35℃环境下真空干燥至恒重，得到所述改性聚乙烯。
实施例2：
S1、将100重量份的聚乳酸、20重量份的改性聚乙烯、2重量份的二氧化硅、20重量份的N，N-二甲基甲酰胺以及100重量份的去离子水投入同一容器内，并在400r/min转速下、80℃下混合2h，得混合物；
S2、向上述步骤S1获得的混合物中添加5重量份的硬脂酸甘油酯、5重量份的磷酸三苯酯以及1重量份的三乙醇胺，采用800r/min的转速混合30min，混合过程中温度保持为80℃，混合完毕后，将所得溶液倒入模具中，待溶剂挥发成膜，即得所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料；
所述改性聚乙烯由以下方法制备得到：
依次将10mmol的乙烯、2mmol的磺基苯乙烯、1mmol的丁二烯投入到反应容器中，并用足量的二氧六环溶解，通氮排氧后，加入催化量的双-(β-酮萘胺)-镍(II)，于80℃下共混反应24h后，通过冰水终止反应，经由甲醇沉降3次，并于35℃环境下真空干燥至恒重，得到所述改性聚乙烯。
实施例3：
S1、将100重量份的聚乳酸、18重量份的改性聚乙烯、1重量份的二氧化硅、19重量份的N，N-二甲基甲酰胺以及70重量份的去离子水投入同一容器内，并在400r/min转速下、80℃下混合2h，得混合物；
S2、向上述步骤S1获得的混合物中添加3重量份的硬脂酸甘油酯、4重量份的磷酸三苯酯以及0.7重量份的三乙醇胺，采用800r/min的转速混合30min，混合过程中温度保持为80℃，混合完毕后，将所得溶液倒入模具中，待溶剂挥发成膜，即得所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料；
所述改性聚乙烯由以下方法制备得到：
依次将7mmol的乙烯、2mmol的磺基苯乙烯、1mmol的丁二烯投入到反应容器中，并用足量的二氧六环溶解，通氮排氧后，加入催化量的双-(β-酮萘胺)-镍(II)，于80℃下共聚反应24h后，通过冰水终止反应，经由甲醇沉降3次，并于35℃环境下真空干燥至恒重，得到所述改性聚乙烯。
实施例4：
S1、将100重量份的聚乳酸、18重量份的改性聚乙烯、1重量份的无机填料(滑石粉和二氧化硅按重量比1:1的混合物)、19重量份的N，N-二甲基甲酰胺以及70重量份的去离子水投入同一容器内，在容器内部加入，并在400r/min转速下、80℃下混合2h，得混合物；
S2、向上述步骤S1获得的混合物中添加3重量份的硬脂酸甘油酯、4重量份的磷酸三苯酯以及0.7重量份的三乙醇胺，采用800r/min的转速混合30min，混合过程中温度保持为80℃，混合完毕后，将所得溶液倒入模具中，待溶剂挥发成膜，即得所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料；
所述改性聚乙烯由以下方法制备得到：
依次将5mmol的乙烯、2mmol的磺基苯乙烯、2mmol的丁二烯投入到反应容器中，并用足量的二氧六环溶解，通氮排氧后，加入催化量的双-(β-酮萘胺)-镍(II)，于80℃下共聚反应24h后，通过冰水终止反应，经由甲醇沉降3次，并于35℃环境下真空干燥至恒重，得到所述改性聚乙烯。
实施例5：
S1、将100重量份的聚乳酸、18重量份的改性聚乙烯、1重量份的无机填料(滑石粉和二氧化硅按重量比1:2的混合物)、19重量份的N，N-二甲基甲酰胺以及70重量份的去离子水投入同一容器内，并在400r/min转速下、80℃下混合2h，得混合物；
S2、向上述步骤S1获得的混合物中添加3重量份的硬脂酸甘油酯、4重量份的磷酸三苯酯以及0.7重量份的三乙醇胺，采用800r/min的转速混合30min，混合过程中温度保持为80℃，混合完毕后，将所得溶液倒入模具中，待溶剂挥发成膜，即得所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料；
所述改性聚乙烯的制备方法同实施例1。
对比例1(含有较低含量的改性聚乙烯)
制备方法基本同实施例3，区别在于步骤S1中18重量份的改性聚乙烯替换为8重量份的改性聚乙烯。
对比例2(不采用改性聚乙烯)：
制备方法基本同实施例5，区别在于步骤S1中改性聚乙烯替换为等量乙烯制备得到的聚乙烯。
测试结果
采用表面电阻仪，对实施例1～5及对比例1-2的薄膜进行电阻测试和拉伸强度测试，结果如表1所示。
表面电阻(Ω) 拉伸强度(MPa)
实施例1 6.5×10<sup>9</sup> 56.3
实施例2 7.2×10<sup>9</sup> 53.4
实施例3 6.3×10<sup>9</sup> 62.7
实施例4 5.5×10<sup>9</sup> 65.0
实施例5 7.5×10<sup>9</sup> 68.2
对比例1 1.3×10<sup>10</sup> 49.9
对比例2 2.6×10<sup>9</sup> 51.1
由上表可知，本发明原料混合后，能够实现更为紧密的成型，聚乳酸与改性聚乙烯也可达到共连续的状态，无机填料能够更均匀地分散到聚乳酸中，整体强度和抗静电性均得到改善。
最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (9)

1.抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，其特征在于，其制备原料包括：
聚乳酸100重量份、改性聚乙烯10-20重量份、硬脂酸甘油酯1-5重量份、无机填料1-2重量份、增塑剂1-5重量份、N，N-二甲基甲酰胺15-20重量份、三乙醇胺0.1-1重量份、去离子水50-100重量份。
2.根据权利要求1所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，其特征在于，其制备原料包括：
聚乳酸100重量份、改性聚乙烯15-20重量份、硬脂酸甘油酯2-4重量份、无机填料1-2重量份、增塑剂2-5重量份、N，N-二甲基甲酰胺18-20重量份、三乙醇胺0.1-0.8重量份、去离子水60-90重量份。
3.根据权利要求2所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，其特征在于，其制备原料包括：
聚乳酸100重量份、改性聚乙烯18重量份、硬脂酸甘油酯3重量份、无机填料1重量份、增塑剂4重量份、N，N-二甲基甲酰胺19重量份、三乙醇胺0.7重量份、去离子水70重量份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，其特征在于，所述改性聚乙烯由以下方法制备得到：
依次将乙烯、磺基苯乙烯、丁二烯按（5-10）：（1-2）：（1-2）的摩尔比投入到反应容器中，用二氧六环溶解，通氮排氧，加入镍催化剂，于70-80℃下共聚反应20-24h后，通过冰水终止反应，经由甲醇沉降1-3次，并于35-45℃环境下真空干燥至恒重，得到所述改性聚乙烯。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，其特征在于，所述无机填料选自滑石粉、云母粉、高岭土、二氧化硅、二氧化钛、赤泥、粉煤灰、硅藻土、玻璃微珠、硫酸钡、石英粉、透闪石、氧化铝、硅灰石、炭黑、硅铝炭黑、水镁石和碳酸钙中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，其特征在于，所述无机填料为滑石粉和二氧化硅按重量比1:（1-4）组成的混合物。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料，其特征在于，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、癸二酸二辛酯和氯化石蜡中的一种或多种。
8.制备根据权利要求1-3中任一项所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料的方法，包括以下步骤：
S1、将聚乳酸、改性聚乙烯、无机填料、N，N-二甲基甲酰胺及去离子水投入同一容器内，并在400-600r/min的转速下、70-80℃下混合1-3h，得混合物；
S2、向上述步骤S1获得的混合物中添加硬脂酸甘油酯、增塑剂以及三乙醇胺，采用800-1000r/min的转速混合30-45min，混合过程中温度保持为70-80℃，混合完毕后，将所得溶液中的溶剂去除，即得所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料。
9.如权利要求1-7中任一项所述的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料或采用权利要求8所述的方法得到的抗静电改性聚乙烯-聚乳酸基材料在食品、药品包装材料中的用途。
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