高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜及制作方法。本发明专利技术所指的薄膜包括二层到七层结构，包括PBAT基高韧高阻隔生物降解材料A，高耐候性高阻隔材料生物降解材料B及高韧性功能性生物降解材料层C组成，采用多层共挤吹膜技术，多种材料层复合制成薄膜，此薄膜具有高韧性，拉伸强度可达到18MPa，横纵断裂伸长率可达500％以上且横纵向无明显差异，高水蒸气阻隔，10μm薄膜水蒸气透过率为240g/m2·24h的特性，加工性能好，薄膜厚度最小可达到到5μm，无需对常用加工设备改动，可用于包装薄膜，农业用覆盖膜等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜及制备方法，属于高分子材料

技术介绍
塑料给人们带来文明的同时,也带来了环境危害,全世界每年塑料废弃物总量高达5000万t，占塑料制品总量约10％的塑料废弃物因其应用领域广，使用分散,且废弃物质量轻、体积小，所以回收处理是不现实和不经济的，而这些制品是城市环境中白色污染的主要源头,对于这类制品使用生物可降解塑料则更为有利。因此，开发自然环境下生物全降解的绿色塑料受到了世界各国政府、科研机构及产业界的广泛关注。实际上，全生物降解膜类制品在购物袋，垃圾袋，以及农用膜类应用已经相当广泛，以农用地膜覆盖为例，全国地膜使用量将达140万吨，覆盖面积可达4亿亩以上，是我国粮棉油增产稳产关键技术，目前全生物降解地膜针对适宜作物应用示范情况良好，未来两年内将形成40万吨的实际用量，各个省市在推进全生物降解膜类包装袋方面也做出不同举措，例如以吉林为代表的省份已经开始实施针对普通包装袋的“禁塑令”，全面禁止普通不可降解包装制品的使用，江苏省也将于2017年推出相应政策，全面支持生物降解包装袋的使用。为全生物降解薄膜的应用留出了广阔的空间。目前国内薄膜制品的生产材料，制品技术还不完善，在一些关键性能，如拉伸性能，抗撕裂性能，水蒸气阻隔性能等与普通塑料制品相比，还未能完全达到替代要求，国内一部分企业及研究机构在这方面的研究也处于起步阶段。经过对国内现有的技术文献专利检索发现，中国专利CN201410770466.X公开了一种可生物降解高性能PPC与PBS多层阻隔膜，其特征在于：其组分为：改性轻质碳酸钙与PPC的质量比为:1～20：100；扩链剂与PPC的质量比为0.1～3:100；PBS与PPC、扩链剂、改性纳米碳酸钙的总质量比为10～100:100。其制得的多层阻隔薄膜，主要适用于对氧气的阻隔，且其所用基料为PBS与PPC，其稳定性能，耐候性得不到保证，中国专利CN201410325225.4公开了一种可生物降解高阻隔热塑性聚合物、制备方法及其聚合物应用。其聚合物单体包括a)聚碳酸酯链段和聚醚链段的复合多元醇，b)一种或几种带两个或两个以上羟基、胺基的小分子化合物，c)一种或几种二异氰酸酯类化合物，d)一种或几种交联剂，其制备方法是a)、b)、c)混合反应，再向混合反应物中再加入单体d)，进行接枝交联。该方法虽然虽然提高了水蒸气的阻隔性，但存在生产步骤繁琐(包括初产物合成，改性加工)，单体中涉及异氰酸酯残留使之在食品药品包装使用上有限制。因此，在现有基础上创新，制得一种加工性能好，生产方法简便，成本低，使用性能好，对水蒸气阻隔有大幅提高的薄膜，拓宽生物降解材料的使用范围，是本专利技术亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前国内的技术限制，提供一种高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜及制作方法。以耐候性高阻隔材料层和高韧性高阻隔材料层以及高韧性功能性材料层搭配，以达到增韧和提高水蒸气阻隔性的效果。本专利技术是通过以下技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供了一种高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其包括穿插叠置的a层高韧性高阻隔材料层、b层高耐候高阻隔材料和c层高韧性功能性生物降解材料层，其中，a为大于等于1的整数，b为大于等于1的整数，c为大于等于0的整数，所述高耐候高阻隔材料层包括按重量份数计的如下组分：作为优选方案，所述高韧性高阻隔材料层包括按重量份数计的如下组分：其中主要材料如：有机改性材料，无机改性材料组分低于此范围水蒸气透过率改善效果不明显，高于此范围可能引起溶体强度过低，导致加工问题，还导致薄膜制品拉伸性能(如拉伸强度，断裂伸长率)降低，导致复合膜整体使用性能降低。所述PBAT为热塑性生物降解聚酯，为乙二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，PBAT两个链段比例(即乙二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇比例)为工业生产保证可降解性下的任何比例。作为优选方案，所述高韧性功能性生物降解材料层包括按重量份数计的如下组分：全生物降解材料1～100份；相容剂0.1～5份。作为优选方案，所述全生物降解材料为均聚酯或共聚酯。作为优选方案，所述相容剂选自氧化物类化合物、异氰酸酯类化合物、多官能团环氧化合物、磷酸酯类化合物中的一种或多种。优选地，所述过氧化物类化合物是过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、偶氮二异丁腈中的一种或几种；所述异氰酸酯类化合物是二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中、1,6-己二异氰酸酯、邻苯二甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯的一种或几种；所述多官能团环氧化合物如BASF公司生产的JoncrylADR系列产品；JoncrylADR系列作为一种扩链剂，基于其在体系内特殊反应，也作为相容剂使用；所述磷酸酯类化合物是磷酸三苯酯、三壬基苯基亚磷酸酯中的中的一种或多种。作为优选方案，所述有机改性材料为可生物降解的均聚酯或共聚酯；所述无机改性材料为硅酸盐类、二氧化硅类、氧化物类、表面改性的纤维类添加物中的一种或多种，其中，所述表面改性的纤维类添加物为表面羟基化或羧基化改性的纤维类添加物。无机改性材料进一步优选有机改性蒙脱土、高岭土、碳酸钙、硫酸钙、滑石粉、石棉、云母、二氧化硅、凹凸棒土、黏土、炭黑和陶土中的一种或多种。有机改性料进一步优选为聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种。作为优选方案，所述引发剂中具有酸酐官能团，在高温加工环境下能与PBAT和表面带羧基的无机材料反应的一类化合物。优选的，所述引发剂为马来酸酐，丁二酸酐，邻笨二甲酸酐等其中的一种或几种。作为优选方案，所述催化剂为金属羧酸盐类，所述金属包括铝、锡、锌或稀土类。优选的，所述催化剂是辛酸亚锡，二月桂酸二丁基锡，二丁基二乙酸锑，乙酸锑等其中一种或几种之混合。作为优选方案，所述阻水剂包括固体长链酯类、液体支链酯类中的一种或几种，其中优选的，为硬脂酸辛酯，硬脂酸丁酯，单月桂酸甘油酯，冰花蜡，棕榈蜡其中的一种或多种。作为优选方案，所述抗紫外助剂为光稳定剂或紫外线吸收剂。优选的，所述光稳定剂为所述光稳剂是2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、六甲基磷酰三胺中的一种或几种。所述抗紫外剂是邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑，或者2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2，4，6-三(2’正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、邻硝基苯胺、对甲苯酚中的一种或几种。作为优选方案，所述高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜包括一层高韧性高阻隔材料层和一层高耐候高阻隔材料层。作为优选方案，所述高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜包括一层高韧性高阻隔材料层和两层高耐候高阻隔材料层，所述高韧性高阻隔材料层夹设于两层高耐候高阻隔材料层之间。第二方面，本专利技术提供了一种如前述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜的制备方法，其包括如下步骤：分别制备高韧性高阻隔材料(简称材料A)和高耐候高阻隔材料(简称本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，包括穿插叠置的a层高韧性高阻隔材料层、b层高耐候高阻隔材料和c层高韧性功能性生物降解材料层，其中，a为大于等于1的整数，b为大于等于1的整数，c为大于等于0的整数，所述高耐候高阻隔材料层包括按重量份数计的如下组分：

【技术特征摘要】
1.一种高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，包括穿插叠置的a层高韧性高阻隔材料层、b层高耐候高阻隔材料和c层高韧性功能性生物降解材料层，其中，a为大于等于1的整数，b为大于等于1的整数，c为大于等于0的整数，所述高耐候高阻隔材料层包括按重量份数计的如下组分：2.如权利要求1所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述高韧性高阻隔材料层包括按重量份数计的如下组分：3.如权利要求1所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述高韧性功能性生物降解材料层包括按重量份数计的如下组分：全生物降解材料1～100份；相容剂0.1～5份。4.如权利要求1～3中任意一项所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述全生物降解材料为均聚酯或共聚酯。5.如权利要求1～3中任意一项所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述相容剂选自氧化物类化合物、异氰酸酯类化合物、多官能团环氧化合物、磷酸酯类化合物中的一种或多种。6.如权利要求1～3中任意一项所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述有机改性材料为可生物降解的均聚酯或共聚酯；所述无机改性材料为硅酸盐类、二氧化硅类、氧化物类、表面改性的纤维类添加物中的一种或多种，其中，所述表面改性的纤维类添加物为表面羟基化或羧基化改性的纤维类添加物。7.如权利要求1～3中任意一项所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述引发剂中具有酸酐官能团。8.如权利要求1～3中任意一项所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述催化剂为金属羧酸盐类，所述金属包括铝、锡、锌或稀土类。9.如权利要求1～3中任意一项所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述阻水剂包括固体长链酯类、液体支链酯类中的一种或几种。10.如权利要求1～3中任意一项所述的高韧性高水蒸气阻隔全生物降解复合多层薄膜，其特征在于，所述抗紫外助...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐友利，李，张伟阳，
申请(专利权)人：上海弘睿化工产品有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31