本發(fā)明屬于高分子材料加工領(lǐng)域，更具體的說(shuō)涉及一種可生物降解的改性聚乳酸膠帶及其制備方法。

背景技術(shù)：

常見(jiàn)聚合物材料的廢棄物在給環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響外，除了本身不可自然降解，不良增塑劑和防老劑的使用進(jìn)一步添加了其危害度。綠色材料的開(kāi)發(fā)和研究將有助于緩解這些實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中的問(wèn)題。

綠色可降解材料來(lái)源廣泛、耗能低、易回收循環(huán)利用率高，在生產(chǎn)、使用、廢棄及回收利用處理過(guò)程中，可做到資源和能源的節(jié)約，廢棄后能以較快速度降解或再利用，不造成對(duì)生態(tài)平衡的破壞，同時(shí)這種材料對(duì)人體無(wú)害。生物質(zhì)材料PLA和PBSA正是符合這些要求的理想材料之一。

聚乳酸(PLA)是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，原料來(lái)源充分而且可以再生。PLA的生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，而且產(chǎn)品可以生物降解，實(shí)現(xiàn)在自然界中的循環(huán)，因此是理想的綠色高分子材料。盡管PLA具有優(yōu)良的力學(xué)性能，但因脆性大而限制了其在許多方面的應(yīng)用。丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)是一種熱塑性脂肪族聚酯，具有可生物降解性，可熔融加工性，良好的機(jī)械性能、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性。

膠帶在人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用非常廣泛，隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，環(huán)?？山到庑偷哪z帶研發(fā)也逐漸受到青睞?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)對(duì)可降解膠帶的研發(fā)較少，市場(chǎng)上也少有較成熟的產(chǎn)品推出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)將PBSA按一定質(zhì)量比添加到PLA可有效改善PLA制備薄膜過(guò)程中存在的缺陷。納米纖維素由于其質(zhì)輕且具有優(yōu)良的可生物降解性、可再生性，用其作為PLA的填充材料，可以提高PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能和阻隔性能，并改善PLA的熱學(xué)性能及降解性能。此外，TPS的添加不僅降低了PLA材料產(chǎn)品的成本，更有可能進(jìn)一步提高其降解速率。并且通過(guò)加入有機(jī)硅單體(KH570)及外加水性多異氰酸酯(GH)固化劑對(duì)丙烯酸酯壓敏膠改性，制備得到的膠粘劑的綜合性能相對(duì)最好。

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述需求，提供一種可生物降解的改性聚乳酸膠帶，該新型膠帶選才合理，不僅安全可降解，還能滿足持黏性和剝離強(qiáng)度的要求。

本發(fā)明的另一目的是提供一種制備上述膠帶的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，針對(duì)聚乳酸自身的加工特性，選用PBSA、TPS及納米纖維素按一定質(zhì)量比與其共混熔融進(jìn)行改性，制備出混合材料以改善PLA加工中存在的缺陷。

本發(fā)明所述可降解的改性聚乳酸膠帶，其特征在于，所述的可降解膠帶包括基材層、膠黏劑層。所述的膠黏劑層位于基材層表面，所述的基材層為無(wú)毒、無(wú)污染的可降解混合材料，所述的膠黏劑為改性的耐高溫丙烯酸酯壓敏膠。

所述的基材為聚乳酸(PLA)、10-20％丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)、0-3％納米纖維素和0-30％熱塑性淀粉(TPS)(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)，基材膜厚度為20μm-150μm，所述的膠黏劑為壓敏膠。改性PLA基材膜的制備工藝路線如附圖2所示。

所述的膠黏劑進(jìn)一步選自改性耐高溫的壓敏膠，主要是采用半連續(xù)種子乳液聚合法，通過(guò)加入有機(jī)硅單體(KH570)及外加水性多異氰酸酯(GH)固化劑對(duì)丙烯酸酯壓敏膠改性，制備的一種改性丙烯酸酯壓敏膠。

本發(fā)明更優(yōu)選的改性耐高溫丙烯酸酯壓敏膠黏劑，其單體組成如下：

通過(guò)加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及水性多異氰酸酯對(duì)丙烯酸酯壓敏膠改性得到。

本發(fā)明所述可降解膠帶的制備方法，步驟和條件如下：

第一步：制備改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，該膠黏劑將進(jìn)一步通過(guò)以下工藝獲得：

步驟1.將單體[60％丙烯酸丁酯(BA)、16％丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)、12％醋酸乙烯酯(VAc)、4％丙烯酸羥乙酯(HEA)、8％丙烯酸(AA)、0～1％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、0.7％水性多異氰酸酯(GH)(相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)]、添加1.2％烷基酚聚氧乙烯醚/十二烷基硫酸鈉(OP-10/SDS)復(fù)配乳化劑到36％的去離子水(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)混合攪拌均勻，得到預(yù)乳化液；

步驟2.添加0.2％的NaHCO3到28％的去離子水(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)中配制緩沖溶液，加入到裝有冷凝管、溫度計(jì)、攪拌器和恒壓漏斗的四口燒瓶中，升溫至80℃，開(kāi)始滴加1/3預(yù)乳化液和1/3引發(fā)劑(APS)，滴畢后保溫0.5h；

步驟3.同時(shí)滴加剩余的引發(fā)劑和含鏈轉(zhuǎn)移劑(NDM)的預(yù)乳化液[w(NDM)＝0.08％(相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)]，3～4h滴畢；

步驟4.升溫至85～90℃，保溫1～2h，降溫出料。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠安全環(huán)保，使用方便，該改性膠粘劑的綜合性能相對(duì)最好。

第二步：用ZBQ-4型涂膜器在改性PLA基材膜的表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠，得到涂布完膠黏劑的薄膜膠帶。

所述的改性PLA基材膜厚度為20μm-150μm；

第三步：涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

本發(fā)明獲得如下有益效果

1、可降解改性聚乳酸膠帶具有可生物降解性，廢棄后堆肥處理，在自然環(huán)境下可降解為水和二氧化碳，對(duì)環(huán)境不造成威脅。

2、聚乳酸以玉米、小麥、土豆、甜菜等天然植物及其蓮、葉、根等有機(jī)廢棄物為原料，可經(jīng)發(fā)酵聚合而制成，因此可替代不可再生的石油資源，節(jié)約能源。

3、可降解的改性聚乳酸膠帶毒性小，利于環(huán)保。

4、經(jīng)改性的丙烯酸壓敏膠耐高溫且環(huán)保。

5、經(jīng)改性的PLA基材膜相關(guān)性能有所改善，和純PLA基材膜相比，膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率有所提升，其最大值分別為61.03MPa，4.1％；其次耐水性能也有所改善，耐水性R值最大可至0.97；分析共混基材的熱穩(wěn)定性能時(shí)發(fā)現(xiàn)其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度變化不大，因此改性PLA基材膜的耐熱性比較穩(wěn)定；此外，基材中添加適量的熱塑性淀粉也加速了膠帶廢棄后的降解速率，相比不加淀粉的基材，其降解速率提高了1.2％。

6、所述的改性聚乳酸膠帶其最大剝離強(qiáng)度為0.32KN/m，膠合強(qiáng)度也達(dá)到最大值5.57MPa。常溫下也無(wú)脫膠，殘留膠現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例可降解的改性聚乳酸膠帶的剖視圖，該新型膠帶包括基材層和膠黏劑層，所述的基材層為無(wú)毒、無(wú)污染的可降解混合材料，所述的膠黏劑為可降解的改性丙烯酸酯壓敏膠。

圖2為改性PLA基材膜的制備工藝路線圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

在膜厚度為20μm的基材層[w(PBSA)＝10％、w(TPS)＝20％、w(納米纖維素)＝1％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為20g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.2％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例2：

在膜厚度為20μm的基材層[w(PBSA)＝10％、w(TPS)＝10％、w(納米纖維素)＝1％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為40g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.3％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例3：

在膜厚度為20μm的基材層[w(PBSA)＝20％、w(TPS)＝20％、w(納米纖維素)＝2％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為20g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.3％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例4：

在膜厚度為20μm的基材層[w(PBSA)＝20％、w(TPS)＝30％、w(納米纖維素)＝1％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為40g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.2％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例5：

在膜厚度為80μm的基材層[w(PBSA)＝10％、w(TPS)＝10％、w(納米纖維素)＝1％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為20g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.3％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例6：

在膜厚度為80μm的基材層[w(PBSA)＝10％、w(TPS)＝20％、w(納米纖維素)＝3％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為40g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.2％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例7：

在膜厚度為80μm的基材層[w(PBSA)＝20％、w(TPS)＝10％、w(納米纖維素)＝1％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為20g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.2％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例8：

在膜厚度為80μm的基材層[w(PBSA)＝20％、w(TPS)＝10％、w(納米纖維素)＝3％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為40g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.3％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例9：

在膜厚度為150μm的基材層[w(PBSA)＝10％、w(TPS)＝20％、w(納米纖維素)＝1％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為20g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.4％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例10：

在膜厚度為150μm的基材層[w(PBSA)＝10％、w(TPS)＝5％、w(納米纖維素)＝2％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為40g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.4％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例11：

在膜厚度為150μm的基材層[w(PBSA)＝20％、w(TPS)＝5％、w(納米纖維素)＝2％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為20g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.3％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例12：

在膜厚度為150μm的基材層[w(PBSA)＝20％、w(TPS)＝10％、w(納米纖維素)＝1％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為40g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.3％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

實(shí)施例13：

在膜厚度為150μm的基材層[w(PBSA)＝20％、w(TPS)＝15％、w(納米纖維素)＝1％(均相對(duì)于PLA質(zhì)量而言)]表面涂布改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑，膠黏劑的用量為20g/m2，得到涂布完膠黏劑的薄膜。

所述的改性丙烯酸酯壓敏膠膠黏劑中w(GH)＝0.7％、w(KH-570)＝0.4％(均相對(duì)于總單體質(zhì)量而言)；

涂布完膠黏劑的薄膜膠帶，置于80℃烘箱烘烤4min，得到可完全降解的改性聚乳酸膠帶。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。