一種全生物降解薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高韌性全生物降解薄膜組成及制備方法，具體涉及一種以聚碳酸 亞丙酯（PPC)、聚乳酸（PLA)、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBAT)為原料制備的全生物 降解薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料薄膜包裝材料在日常生活和生產(chǎn)中，起到巨大作用，然而目前所采用的塑料 包裝薄膜絕大多數(shù)為非降解或光降解產(chǎn)品（聚乙烯)。大量薄膜材料的使用，造成大量白色 污染，帶來(lái)大量環(huán)境問(wèn)題，以生物降解材料代替目前的聚乙烯產(chǎn)品，是解決白色污染的重要 手段。
[0003] 迄今為止已規(guī)?；a(chǎn)的全生物降解材料有聚碳酸亞丙酯（PPC)、聚丁二酸丁二 酯（PBS)、聚丁二醇-丁二酸/己二酸共聚酯（PBSA)、聚乳酸（PLA)、聚己內(nèi)酯（PCL)、聚乙醇 酸（PGA)、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯（PBAT)及聚羥基脂肪酸酯（PHA)(塑料科技，35 (7)， 92~97,2007 ;聚酯工業(yè)，21(3)，3~8,2008)等，然而PBS、PBSA、PGA、PCL等材料雖然成膜 性好，但價(jià)格較高，用于做普通包裝材料成本難以接受；PPC和PLA材料價(jià)格較低，但單獨(dú)制 備的薄膜韌性較差，無(wú)法滿(mǎn)足日常包裝需要。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N201210297866公布了一種采用聚乳酸（PLA)、聚己二酸/對(duì)苯 二甲酸丁二酯（PBAT)和改性淀粉為原料的全生物降解復(fù)合材料，但當(dāng)PBAT含量較低時(shí)，依 然較脆，PBAT含量較高時(shí)，性能較好，但價(jià)格較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種全生物降解薄膜及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所 存在的上述問(wèn)題。
[0006] 一種全生物降解薄膜，其由按重量份數(shù)計(jì)的如下組分組成： 聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯：35~80份； 聚乳酸： 10~35份； 聚碳酸亞丙酯： 10~35份； 穩(wěn)定劑： 0. 5~2份。
[0007] 本發(fā)明采用PBAT、PLA、PPC三元共混體系，一方面，由于PPC、PLA價(jià)格較低，能夠 保持最終產(chǎn)品的價(jià)格，另一方面，PPC由于分子量較高，在改性和吹膜過(guò)程中能夠起到提高 溶體強(qiáng)度和促進(jìn)PLA和PBAT相容性的作用，從而保證最終制品的力學(xué)性能。
[0008] 作為優(yōu)選方案，所述的聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯重均分子量為30~200kDa， 分子量分布為1. 5~4。當(dāng)分子量大于200kDa時(shí)，價(jià)格較高，當(dāng)分子量小于30kDa時(shí)，材料強(qiáng) 度較差，影響薄膜性能。
[0009] 作為優(yōu)選方案，所述的聚乳酸重均分子量為30~300kDa，分子量分布為1. 5~5。當(dāng) 分子量大于300kDa時(shí)，材料加工溫度較高，，容易造成相分離，影響薄膜性能，當(dāng)分子量小 于30kDa時(shí)，材料較脆，影響薄膜韌性。
[0010] 作為優(yōu)選方案，所述的聚碳酸亞丙醋重均分子量為400~900kDa，分子量分布為 2~6. 5。由于聚碳酸亞丙酯具有較高的分子量，熔體粘度較大，能夠有效提高膜泡的穩(wěn)定性， 并對(duì)聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯和聚乳酸的共混起到增容作用，從而提高薄膜的性能。 [0011] 作為優(yōu)選方案，所述的穩(wěn)定劑為硬脂酸、抗氧劑、抗老化劑、擴(kuò)鏈劑的一種或幾種。
[0012] 一種如本發(fā)明所述的全生物降解薄膜的制備方法，其是先采用雙螺桿擠出機(jī)制備 改性生物降解樹(shù)脂切片，采用單螺桿吹膜成型工藝制備薄膜包裝材料，具體過(guò)程如下： 烘料--共混--改性造粒--干燥--吹塑成型--包裝。
[0013] 作為優(yōu)選方案，所述烘料的具體操作為： 將聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯和聚乳酸在80°C氣流的干燥條件下干燥至水含量低 于lOOppm，將聚碳酸亞丙醋在40°C真空條件下干燥至揮發(fā)分含量低于300ppm。
[0014] 作為優(yōu)選方案，所述共混選用長(zhǎng)徑比為30~50的雙螺桿擠出機(jī)，控制各段溫度在 90~220°C。
[0015] 作為優(yōu)選方案，所述吹塑成型用長(zhǎng)徑比為15~34的單螺桿擠出機(jī)，控制各段溫度 為90~170°C，薄膜吹脹比為2~5 :1，薄膜厚度6um~50um。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備的薄膜具有優(yōu)異的韌性和全生物降解性，同時(shí)還具有較低的 成本，是現(xiàn)有不可降解薄膜包裝材料的理想替代品。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于實(shí)施 例。
[0018] 實(shí)施例1 PBAT :重均分子量40kDa ;分子量分布：1. 9 35份 PLA :重均分子量llOkDa ;分子量分布：2. 2 35份 PPC :重均分子量540kDa ;分子量分布：3. 4 29份 穩(wěn)定劑：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比 為18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比2. 8 :1，膜厚25um。
[0019] 實(shí)施例2 原料： PBAT :重均分子量60kDa ;分子量分布：2. 8 50份 PLA :重均分子量170kDa ;分子量分布：3. 3 25份 PPC :重均分子量660kDa ;分子量分布：4. 1 24份 穩(wěn)定劑：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比 為18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比2. 5 :1，膜厚20um。
[0020] 實(shí)施例3 原料： PBAT :重均分子量40kDa ;分子量分布：1. 9 60份 PLA:重均分子量170kDa;分子量分布：3. 3 20份 PPC:重均分子量540kDa;分子量分布：3. 4 19份 穩(wěn)定劑：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比 為18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比3 :1，膜厚18um。
[0021] 實(shí)施例4 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 80份 PLA:重均分子量llOkDa;分子量分布：2. 2 30份 PPC:重均分子量660kDa;分子量分布：4. 1 29份 穩(wěn)定劑：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為 18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比4. 2 :1，膜厚8um。
[0022] 實(shí)施例5 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 50份 PLA:重均分子量llOkDa;分子量分布：2. 2 35份 PPC:重均分子量540kDa;分子量分布：3. 4 14份 穩(wěn)定劑：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比 為18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比2. 8 :1，膜厚50um。
[0023] 實(shí)施例6 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 60份 PLA:重均分子量170kDa;分子量分布：3. 3 20份 PPC:重均分子量660kDa;分子量分布：4. 1 19份 穩(wěn)定劑：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比 為18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比3. 5 :1，膜厚25um。
[0024] 實(shí)施例7 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 60份 PLA:重均分子量170kDa;分子量分布：3. 3 20份 PPC:重均分子量660kDa;分子量分布：4. 1 19份 穩(wěn)定劑：抗氧化1份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比 為18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比3. 5 :1，膜厚25um。
[0025] 實(shí)施例8 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 50份 PLA:重均分子量llOkDa;分子量分布：2. 2 35份 PPC:重均分子量540kDa;分子量分布：3. 4 14份 穩(wěn)定劑：抗老化劑2份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比 為18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比2. 8 :1，膜厚50um。
[0026] 實(shí)施例9 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 80份 PLA:重均分子量llOkDa;分子量分布：2. 2 30份 PPC:重均分子量660kDa;分子量分布：4. 1 29份 穩(wěn)定劑：擴(kuò)鏈劑〇.5份 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為 18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比4. 2 :1，膜厚8um。
[0027] 對(duì)比例 原料： 低密聚乙烯 方法：原料干燥后，采用長(zhǎng)徑比為44的雙螺桿擠擠出機(jī)造粒，粒料干燥后，采用長(zhǎng)徑比 為18的單螺桿擠出機(jī)吹膜，吹脹比2. 8 :1，膜厚20um。
[0028] 各實(shí)施例以及對(duì)比例制備的薄膜性能見(jiàn)表1 表1薄膜性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全生物降解薄膜，其特征在于，由按重量份數(shù)計(jì)的如下組分組成： 聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯：35~80份； 聚乳酸： 10~35份； 聚碳酸亞丙酯： 10~35份； 穩(wěn)定劑： 0. 5~2份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全生物降解薄膜，其特征在于：所述的聚己二酸/對(duì)苯二甲 酸丁二醋重均分子量為30~200kDa，分子量分布為1.5~4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全生物降解薄膜，其特征在于：所述的聚乳酸重均分子量為 30~300kDa，分子量分布為1. 5~5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全生物降解薄膜，其特征在于：所述的聚碳酸亞丙酯重均分 子量為400~900kDa，分子量分布為2~6. 5。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全生物降解薄膜，其特征在于：所述的穩(wěn)定劑為硬脂酸、抗氧 劑、抗老化劑、擴(kuò)鏈劑的一種或幾種。
6. -種如權(quán)利要求1所述的全生物降解薄膜的制備方法，其特征在于：采用雙螺桿擠 出機(jī)制備改性生物降解樹(shù)脂切片，采用單螺桿吹膜成型工藝制備薄膜包裝材料，具體過(guò)程 如下： 烘料--共混--改性造粒--干燥--吹塑成型--包裝。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述烘料的具體操作為： 將聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯和聚乳酸在80°C氣流的干燥條件下干燥至水含量低 于lOOppm，將聚碳酸亞丙醋在40°C真空條件下干燥至揮發(fā)分含量低于300ppm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述共混選用長(zhǎng)徑比為30~50的雙 螺桿擠出機(jī)，控制各段溫度在90~220°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述吹塑成型用長(zhǎng)徑比為15~34的 單螺桿擠出機(jī)，控制各段溫度為90~170°C，薄膜吹脹比為2~5 :1，薄膜厚度6um~50um。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高韌性全生物降解薄膜組成及制備方法，該薄膜是有聚乳酸（PLA）、聚碳酸亞丙酯（PPC）、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯（PBAT）和熱穩(wěn)定劑組成，采用雙螺桿制的共混改性切片，采用單螺桿吹塑成型，制得的薄膜具有優(yōu)異的韌性和全生物降解性，同時(shí)還具有較低的成本，是現(xiàn)有不可降解薄膜包裝材料的理想替代品。
【IPC分類(lèi)】C08L69-00, B29L7-00, C08L67-02, C08K5-09, B29C47-92, B29C55-28, C08L67-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104744898
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510134780
【發(fā)明人】張春華
【申請(qǐng)人】南通龍達(dá)生物新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月26日