CN115558139B - 一种抗菌耐穿刺pbat复合薄膜的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，复合薄膜由以下原料组成：PBAT、空心玻璃微珠、硅藻土、聚乳酸树脂、增溶剂、抗菌剂、苯乙烯‑马来酸酐共聚物、聚醚砜、分散剂、热稳定剂、润滑剂，本申请通过限定复合薄膜的原料组成及制备方法，以获得复合薄膜具有优异的抗菌性能及耐穿刺性能，满足所需的生产要求；添加空心玻璃微珠、硅藻土作为填料，可减少其他助剂的添加，并且可降低复合薄膜成型时收缩率，保证制得复合薄膜的尺寸稳定性；同时因空心玻璃微珠与硅藻土具有较大的比表面积，与其他原料之间的分散性能好，进而保证制得的复合薄膜的整体性能。
Description
技术领域
本发明属于复合薄膜制备领域，具体涉及一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺。
背景技术
随着社会和科技的进步，塑料以其质轻、价廉和性能优良等特点被广泛应用，其用途已渗透到国民经济的各部门，与人们的生活直接或间接地密切相关。目前，塑料与钢铁、木材和水泥并列为四大支柱材料。薄膜是塑料制品中一类重要的产品，其已成为人们生产和生活中必不可少的合成材料。随着薄膜产量的不断增长，给人们带来便利的同时，也带来了严重的环境污染，因此，亟需开发一种环保塑料以减轻环境压力。目前，可降解高分子材料正逐步走进了人们的视线，该类高分子材料制成的塑料薄膜具有与普通聚乙烯、聚苯乙烯等材料类似的使用性能，而在废弃后可快速分解为对环境无害的小分子物质。
然而，现有技术中的可降解塑料薄膜还存在诸多亟待解决的技术问题，如添加大量的生物质材料以达到高降解率，然而过多的生物质材料导致薄膜的机械性能无法保证；另外，原微生物所致的传染病一直是人类健康的主要威胁之一，人们日常生活和工作中接触到大量的可能致病细菌，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等，塑料制品亦是细菌滋生的温床之一，因此，开发一种具有抗菌作用及良好机械性能的可降解材料具有良好的工业应用前景。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，所述复合薄膜由以下重量份的原料组成：PBAT 50-60份、空心玻璃微珠7-10份、硅藻土3-5份、聚乳酸树脂20-25份、增溶剂0.2-1份、抗菌剂5-10份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.2-1份、聚醚砜3-5份、分散剂0.5-1份、热稳定剂1-3份、润滑剂1-2份；
其制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，对抗菌剂进行预处理；
步骤二，将PBAT、聚乳酸树脂、相容剂投入密炼机中，在100-110℃下，密炼10-15min，得预混物；
步骤三，将除聚醚砜以外的其余原料、预处理后的抗菌剂及预混物投入高速混合机中，混合搅拌均匀；
步骤四，将聚醚砜置于100-120℃下，烘干30-40min；
步骤五，将步骤三得到的混合物及烘干后的聚醚砜加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆熔融挤出造粒制备得到粒料；
步骤六，将获得的粒料加入吹膜机的料斗中，经吹膜机的螺杆熔融输送挤出吹膜，经薄膜收卷，制备得到抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜。
优选的，所述抗菌剂由二氧化钛、壳聚糖、沸石粉按质量比0.5-0.6:1:0.2-0.3的比例组成。
优选的，步骤一中，抗菌剂的预处理方式为：将二氧化钛、壳聚糖、沸石粉放入搅拌机中，在500-600r/min的转速下，混合搅拌1-2h。
优选的，步骤五中，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为190-200℃、二区温度为200-210℃、三区温度为210-220℃、四区温度为220-225℃、五区温度为225-230℃、六区温度为230-235℃、七区温度为235-240℃。
优选的，所述聚醚砜经三区投入到双螺杆挤出机中。
优选的，步骤六中，吹膜机为三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在160-180℃之间，吹塑模头加工温度控制在190-210℃。
优选的，所述相容剂由碳九树脂、钛酸四丁酯按质量比1:0.42-0.56的比例组成。
优选的，所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡。
优选的，所述分散剂为聚四氟乙烯。
优选的，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酸酰胺。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请通过限定复合薄膜的原料组成及制备方法，以获得复合薄膜具有优异的抗菌性能及耐穿刺性能，满足所需的生产要求；添加空心玻璃微珠、硅藻土作为填料，可减少其他助剂的添加，并且可降低复合薄膜成型时收缩率，保证制得复合薄膜的尺寸稳定性；同时因空心玻璃微珠与硅藻土具有较大的比表面积，与其他原料之间的分散性能好，进而保证制得的复合薄膜的整体性能；
通过添加苯乙烯-马来酸酐共聚物与聚醚砜配合，并具体限定聚醚砜在制备过程中的处理方式及添加方式，以提高制得的复合薄膜的韧性，进而提高复合薄膜的耐穿刺性能，满足所需的生产要求；
具体限定相容剂的原料组成，并预先与PBAT、聚乳酸树脂进行密炼，以保证PBAT与聚乳酸树脂可均匀结合在一起，得到稳定的共混物，进而提高制备的复合薄膜的整体性能；
抗菌剂在与其他原料混合搅拌时，先将经搅拌机搅拌处理，经多孔结构的沸石粉对二氧化钛及壳聚糖进行吸附携带，保证抗菌剂的各组成原料均匀，进而提高制备的复合薄膜的整体性能。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜由以下重量份的原料组成：PBAT 50-60份、空心玻璃微珠7-10份、硅藻土3-5份、聚乳酸树脂20-25份、增溶剂0.2-1份、抗菌剂5-10份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.2-1份、聚醚砜3-5份、聚四氟乙烯0.5-1份、二月桂酸二丁基锡1-3份、乙烯基双硬脂酸酰胺1-2份。
其中，抗菌剂由二氧化钛、壳聚糖、沸石粉按质量比0.5-0.6:1:0.2-0.3的比例组成。
相容剂由碳九树脂、钛酸四丁酯按质量比1:0.42-0.56的比例组成。
其制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将二氧化钛、壳聚糖、沸石粉放入搅拌机中，在500-600r/min的转速下，混合搅拌1-2h，得到预处理的抗菌剂；
步骤二，将PBAT、聚乳酸树脂、相容剂投入密炼机中，在100-110℃下，密炼10-15min，得预混物；
步骤三，将除聚醚砜以外的其余原料、预处理后的抗菌剂及预混物投入高速混合机中，混合搅拌均匀；
步骤四，将聚醚砜置于100-120℃下，烘干30-40min；
步骤五，将步骤三得到的混合物及烘干后的聚醚砜加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆熔融挤出造粒制备得到粒料；
步骤六，将获得的粒料加入吹膜机的料斗中，经吹膜机的螺杆熔融输送挤出吹膜，经薄膜收卷，制备得到抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜。
其中，步骤五中，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为190-200℃、二区温度为200-210℃、三区温度为210-220℃、四区温度为220-225℃、五区温度为225-230℃、六区温度为230-235℃、七区温度为235-240℃；具体的，聚醚砜经三区投入到双螺杆挤出机中。
步骤六中，吹膜机为三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在160-180℃之间，吹塑模头加工温度控制在190-210℃。
实施例1
一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜由以下重量份的原料组成：PBAT 50份、空心玻璃微珠10份、硅藻土3份、聚乳酸树脂25份、增溶剂0.2份、抗菌剂5份、苯乙烯-马来酸酐共聚物1份、聚醚砜3份、聚四氟乙烯1份、二月桂酸二丁基锡1份、乙烯基双硬脂酸酰胺2份。
其中，抗菌剂由二氧化钛、壳聚糖、沸石粉按质量比0.5:1:0.3的比例组成。
相容剂由碳九树脂、钛酸四丁酯按质量比1:0.42的比例组成。
其制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将二氧化钛、壳聚糖、沸石粉放入搅拌机中，在500r/min的转速下，混合搅拌2h，得到预处理的抗菌剂；
步骤二，将PBAT、聚乳酸树脂、相容剂投入密炼机中，在100℃下，密炼15min，得预混物；
步骤三，将除聚醚砜以外的其余原料、预处理后的抗菌剂及预混物投入高速混合机中，混合搅拌均匀；
步骤四，将聚醚砜置于100℃下，烘干40min；
步骤五，将步骤三得到的混合物及烘干后的聚醚砜加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆熔融挤出造粒制备得到粒料；
步骤六，将获得的粒料加入吹膜机的料斗中，经吹膜机的螺杆熔融输送挤出吹膜，经薄膜收卷，制备得到抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜。
其中，步骤五中，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为190-200℃、二区温度为200-210℃、三区温度为210-220℃、四区温度为220-225℃、五区温度为225-230℃、六区温度为230-235℃、七区温度为235-240℃；具体的，聚醚砜经三区投入到双螺杆挤出机中。
步骤六中，吹膜机为三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在160℃之间，吹塑模头加工温度控制在190℃。
实施例2
一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜由以下重量份的原料组成：PBAT 60份、空心玻璃微珠7份、硅藻土5份、聚乳酸树脂20份、增溶剂1份、抗菌剂10份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.2份、聚醚砜5份、聚四氟乙烯0.5份、二月桂酸二丁基锡3份、乙烯基双硬脂酸酰胺1份。
其中，抗菌剂由二氧化钛、壳聚糖、沸石粉按质量比0.6:1:0.2的比例组成。
相容剂由碳九树脂、钛酸四丁酯按质量比1:0.56的比例组成。
其制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将二氧化钛、壳聚糖、沸石粉放入搅拌机中，在600r/min的转速下，混合搅拌1h，得到预处理的抗菌剂；
步骤二，将PBAT、聚乳酸树脂、相容剂投入密炼机中，在110℃下，密炼10min，得预混物；
步骤三，将除聚醚砜以外的其余原料、预处理后的抗菌剂及预混物投入高速混合机中，混合搅拌均匀；
步骤四，将聚醚砜置于120℃下，烘干30min；
步骤五，将步骤三得到的混合物及烘干后的聚醚砜加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆熔融挤出造粒制备得到粒料；
步骤六，将获得的粒料加入吹膜机的料斗中，经吹膜机的螺杆熔融输送挤出吹膜，经薄膜收卷，制备得到抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜。
其中，步骤五中，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为190-200℃、二区温度为200-210℃、三区温度为210-220℃、四区温度为220-225℃、五区温度为225-230℃、六区温度为230-235℃、七区温度为235-240℃；具体的，聚醚砜经三区投入到双螺杆挤出机中。
步骤六中，吹膜机为三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在180℃之间，吹塑模头加工温度控制在210℃。
实施例3
一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜由以下重量份的原料组成：PBAT 55份、空心玻璃微珠8份、硅藻土4份、聚乳酸树脂22份、增溶剂0.6份、抗菌剂8份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.7份、聚醚砜4份、聚四氟乙烯0.7份、二月桂酸二丁基锡2份、乙烯基双硬脂酸酰胺1.5份。
其中，抗菌剂由二氧化钛、壳聚糖、沸石粉按质量比0.55:1:0.25的比例组成。
相容剂由碳九树脂、钛酸四丁酯按质量比1:0.48的比例组成。
其制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将二氧化钛、壳聚糖、沸石粉放入搅拌机中，在550r/min的转速下，混合搅拌1.5h，得到预处理的抗菌剂；
步骤二，将PBAT、聚乳酸树脂、相容剂投入密炼机中，在105℃下，密炼12min，得预混物；
步骤三，将除聚醚砜以外的其余原料、预处理后的抗菌剂及预混物投入高速混合机中，混合搅拌均匀；
步骤四，将聚醚砜置于110℃下，烘干35min；
步骤五，将步骤三得到的混合物及烘干后的聚醚砜加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆熔融挤出造粒制备得到粒料；
步骤六，将获得的粒料加入吹膜机的料斗中，经吹膜机的螺杆熔融输送挤出吹膜，经薄膜收卷，制备得到抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜。
其中，步骤五中，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为190-200℃、二区温度为200-210℃、三区温度为210-220℃、四区温度为220-225℃、五区温度为225-230℃、六区温度为230-235℃、七区温度为235-240℃；具体的，聚醚砜经三区投入到双螺杆挤出机中。
步骤六中，吹膜机为三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在170℃之间，吹塑模头加工温度控制在200℃。
对比例1
其原料组成与制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：原料组成中不添加聚醚砜、苯乙烯-马来酸酐共聚物。
对比例2
其原料组成与制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：原料组成中不添加聚醚砜。
对比例3
其原料组成与制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：原料组成中不添加苯乙烯-马来酸酐共聚物。
对比例4
其原料组成与制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：其制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将二氧化钛、壳聚糖、沸石粉放入搅拌机中，在550r/min的转速下，混合搅拌1.5h，得到预处理的抗菌剂；
步骤二，将PBAT、聚乳酸树脂、相容剂投入密炼机中，在105℃下，密炼12min，得预混物；
步骤三，将其余原料、预处理后的抗菌剂及预混物投入高速混合机中，混合搅拌均匀；
步骤四，将步骤四得到的混合物及烘干后的聚醚砜加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆熔融挤出造粒制备得到粒料；
步骤五，将获得的粒料加入吹膜机的料斗中，经吹膜机的螺杆熔融输送挤出吹膜，经薄膜收卷，制备得到抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜。
对比例5
其原料组成与制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：其制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将PBAT、聚乳酸树脂、相容剂投入密炼机中，在105℃下，密炼12min，得预混物；
步骤二，将除聚醚砜以外的其余原料、预处理后的抗菌剂及预混物投入高速混合机中，混合搅拌均匀；
步骤三，将聚醚砜置于110℃下，烘干35min；
步骤四，将步骤二得到的混合物及烘干后的聚醚砜加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆熔融挤出造粒制备得到粒料；
步骤五，将获得的粒料加入吹膜机的料斗中，经吹膜机的螺杆熔融输送挤出吹膜，经薄膜收卷，制备得到抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜。
对比例6
其原料组成与制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：抗菌剂由二氧化钛、壳聚糖按质量比0.5-0.6:1的比例组成。
对比例7
其原料组成与制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：抗菌剂为壳聚糖。
将实施例1-3余对比例1-7制得的复合薄膜经相应测试获得如下性能：
表1各实施例测试数据表
通过上述表格可知，本申请通过限定复合薄膜的原料组成及制备方法，以获得复合薄膜具有优异的抗菌性能及耐穿刺性能，满足所需的生产要求；添加空心玻璃微珠、硅藻土作为填料，可减少其他助剂的添加，并且可降低复合薄膜成型时收缩率，保证制得复合薄膜的尺寸稳定性；同时因空心玻璃微珠与硅藻土具有较大的比表面积，与其他原料之间的分散性能好，进而保证制得的复合薄膜的整体性能。
通过实施例3与对比例1-4对比可知，通过添加苯乙烯-马来酸酐共聚物与聚醚砜配合，并具体限定聚醚砜在制备过程中的处理方式及添加方式，以提高制得的复合薄膜的韧性，进而提高复合薄膜的耐穿刺性能，满足所需的生产要求。
通过实施例3与对比例5-7对比可知，抗菌剂在与其他原料混合搅拌时，先将经搅拌机搅拌处理，经多孔结构的沸石粉对二氧化钛及壳聚糖进行吸附携带，保证抗菌剂的各组成原料均匀，进而提高制备的复合薄膜的整体性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (7)
1.一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，其特征在于：所述复合薄膜由以下重量份的原料组成：PBAT 50-60份、空心玻璃微珠7-10份、硅藻土3-5份、聚乳酸树脂20-25份、相容剂0.2-1份、抗菌剂5-10份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.2-1份、聚醚砜3-5份、分散剂0.5-1份、热稳定剂1-3份、润滑剂1-2份，其中，所述抗菌剂由二氧化钛、壳聚糖、沸石粉按质量比0.5-0.6:1:0.2-0.3的比例组成，所述相容剂由碳九树脂、钛酸四丁酯按质量比1:0.42-0.56的比例组成；
其制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，对抗菌剂进行预处理，将二氧化钛、壳聚糖、沸石粉放入搅拌机中，在500-600r/min的转速下，混合搅拌1-2h；
步骤二，将PBAT、聚乳酸树脂、相容剂投入密炼机中，在100-110℃下，密炼10-15min，得预混物；
步骤三，将除聚醚砜以外的其余原料、预处理后的抗菌剂及预混物投入高速混合机中，混合搅拌均匀；
步骤四，将聚醚砜置于100-120℃下，烘干30-40min；
步骤五，将步骤三得到的混合物及烘干后的聚醚砜加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆熔融挤出造粒制备得到粒料；
步骤六，将获得的粒料加入吹膜机的料斗中，经吹膜机的螺杆熔融输送挤出吹膜，经薄膜收卷，制备得到抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，其特征在于：步骤五中，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为190-200℃、二区温度为200-210℃、三区温度为210-220℃、四区温度为220-225℃、五区温度为225-230℃、六区温度为230-235℃、七区温度为235-240℃。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，其特征在于：所述聚醚砜经三区投入到双螺杆挤出机中。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，其特征在于：步骤六中，吹膜机为三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在160-180℃之间，吹塑模头加工温度控制在190-210℃。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，其特征在于：所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，其特征在于：所述分散剂为聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的一种抗菌耐穿刺PBAT复合薄膜的制备工艺，其特征在于：所述润滑剂为乙烯基双硬脂酸酰胺。
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