一种聚乳酸复合膜材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚乳酸复合膜材及其制备方法，所述方法以聚乳酸、线性低密度聚乙烯和有机蒙脱土为原料，按照聚乳酸、线性低密度聚乙烯和有机蒙脱土的质量份数比为70:30:X的比例，其中X为1、3、5或7，混合得到三元共混物，控制反应条件，对三元共混物依次进行熔融挤出、造粒、熔融挤出以及压延处理，得到厚度为0.3‑0.7mm的聚乳酸复合膜材。本发明专利技术使用有机蒙脱土作为增溶剂，有效提高了聚乳酸共混体系的相容性。同时本发明专利技术利用压延场提供的高剪切作用对挤出熔体进行压延处理，制得的聚乳酸复合膜材的断裂伸长率为107‑250％，拉伸强度为45.3‑48.4MPa，具有良好的韧性和延展性，可以满足大部分施工需求。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸复合膜材及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，特别是涉及一种聚乳酸复合膜材以及一种聚乳酸复合膜材的制备方法。
技术介绍
聚乳酸(polylacticacid，PLA)是一种可生物降解高分子材料，以可再生植物资源为原料经化学合成制备而成，摆脱了聚乳酸对石油资源的依赖。聚乳酸具有良好的生物相容性、化学惰性和生物可降解性，是一种应用前景广泛的生物降解高分子材料。但是，聚乳酸质硬韧性差且降解周期不稳定等缺点限制了其在包装及薄膜领域的应用。目前，常常采用韧性较好的弹性体与PLA熔融共混的方法来改善聚乳酸的脆性。在众多石油基聚合物中，线性低密度聚乙烯(Linearlowdensitypolyethylene，LLDPE)应用较为广泛，特别是在包装行业中。LLDPE是乙烯与少量的α-烯烃(如1-丁烯，1-辛烯等)的共聚物，机械性能介于高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之间，耐低温性能比普通低密度聚乙烯好，耐环境应力开裂性比普通低密度聚乙烯高数十倍。LLDPE因具有弹性较好、湿度不敏感和价格低等优点而被广泛应用，是一种良好的PLA增韧剂。为了提高聚乳酸共混体系的相容性，通常的做法是引入大分子相容剂，例如引入聚乙烯接枝GMA-co-St(PE-g-(GMA-co-St))、乙烯-醋酸乙烯酯等。但是由于上述大分子相容剂的主链为亲油性结构，亲油性结构的存在限制了PLA的增容，因此大分子相容剂所起到的增容效果不佳。另外还可以通过引入反应型相容剂的方法提高聚乳酸共混体系的相容性，例如引入异氰酸酯、乙烯与甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯与甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，虽然该类反应型增容剂可以起到较好的增容效果，但是反应型增容剂的加入会引起PLA的扩链甚至交联反应，导致熔体的流动性能大为降低，使得改性聚乳酸的成膜性能劣化，甚至无法成型，上述缺点限制了反应型增容剂的使用。因此，目前急需一种相容性较好的高韧性PLA复合膜材，以及一种制备该高韧性PLA复合膜材的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种聚乳酸复合膜材以及一种聚乳酸复合膜材的制备方法，以全部或部分解决上述技术问题。依据本专利技术的一个方面，提供了一种聚乳酸复合膜材的制备方法，所述方法包括：将聚乳酸和线性低密度聚乙烯放入真空烘箱中，在50-80℃下干燥10-12h，将有机蒙脱土放入鼓风干燥箱中，在110-130℃下干燥6-8h；混合干燥后的聚乳酸和线性低密度聚乙烯，向混合均匀的聚乳酸和线性低密度聚乙烯中添加干燥后的有机蒙脱土，得到三元共混物，在所述三元共混物中，所述聚乳酸、所述线性低密度聚乙烯和所述有机蒙脱土的质量份数比为70:30:X，其中，所述X为1、3、5或7；使用双螺杆挤出机对所述三元共混物进行熔融挤出处理，熔融挤出物经切粒机造粒，得到共混物切片，所述双螺杆挤出机内的温度控制在170-190℃之间，螺杆转速控制在50-150rad·min-1，所述切粒机的转速控制在25-100rad·min-1；在相同的熔融挤出条件下，使用所述双螺杆挤出机对所述共混物切片进行熔融挤出处理，得到挤出熔体，使用双辊压延机对所述挤出熔体进行压延处理，得到厚度为0.3-0.7mm的聚乳酸复合膜材。可选地，所述有机蒙脱土由双氢化牛脂二甲基铵和硅氧烷改性蒙脱土制得。可选地，所述聚乳酸复合膜材的线性低密度聚乙烯分散相具有层状和纤维状结构。可选地，制得的聚乳酸复合膜材的断裂伸长率为107-250％，拉伸强度为45.3-48.4MPa。可选地，当所述X为3时，所得的聚乳酸复合膜材的断裂伸长率为250％，拉伸强度为46.3MPa。依据本专利技术的另一个方面，提供了一种根据上述方法制备的聚乳酸复合膜材，所述聚乳酸复合膜材由混合均匀的聚乳酸、线性低密度聚乙烯和有机蒙脱土依次经过熔融挤出、造粒、熔融挤出以及压延处理得到，所述聚乳酸、所述线性低密度聚乙烯和所述有机蒙脱土的质量份数比为70:30:X，其中，所述X为1、3、5或7；所述聚乳酸复合膜材的线性低密度聚乙烯分散相具有层状和纤维状结构，所述聚乳酸复合膜材的厚度为0.3-0.7mm；所述聚乳酸复合膜材的断裂伸长率为107-250％，拉伸强度为45.3-48.4MPa。可选地，当X为3时，所得的聚乳酸复合膜材的断裂伸长率为250％，拉伸强度为46.3MPa。可选地，其特征在于，所述有机蒙脱土由双氢化牛脂二甲基铵和硅氧烷改性蒙脱土制得。与现有技术相比，本专利技术包括以下优点：本专利技术提供了一种聚乳酸复合膜材的制备方法，以聚乳酸、线性低密度聚乙烯和有机蒙脱土为原料，按照聚乳酸、线性低密度聚乙烯和有机蒙脱土的质量份数比为70:30:X的比例，其中X为1、3、5或7，混合得到三元共混物，控制加工条件，对三元共混物依次进行熔融挤出、造粒、熔融挤出以及压延处理，得到厚度为0.3-0.7mm的聚乳酸复合膜材。本专利技术使用有机蒙脱土作为增溶剂，有效提高了聚乳酸共混体系的相容性。同时本专利技术利用压延场提供的高剪切作用对挤出熔体进行压延处理，测试结果表明，经压延处理得到的聚乳酸复合膜材具有较好的韧性。加之所得聚乳酸复合膜材的线性低密度聚乙烯分散相具有层状和纤维状结构，从而进一步提高了聚乳酸复合膜材的韧性。依据本专利技术提供的方法制得的聚乳酸复合膜材的断裂伸长率为107-250％，拉伸强度为45.3-48.4MPa，具有良好的韧性和延展性，可以满足大部分施工需求。附图说明图1是本专利技术实施例所述一种聚乳酸复合膜材的制备方法的流程图；图2a是本专利技术实施例X为0时的挤出熔体的冷凝体的SEM扫描电镜图；图2b是本专利技术实施例X为1时的挤出熔体的冷凝体的SEM扫描电镜图；图2c是本专利技术实施例X为3时的挤出熔体的冷凝体的SEM扫描电镜图；图2d是本专利技术实施例X为5时的挤出熔体的冷凝体的SEM扫描电镜图；图3a是本专利技术实施例X为0时的聚乳酸复合膜材的断面的SEM扫描电镜图；图3b是本专利技术实施例X为1时的聚乳酸复合膜材的断面的SEM扫描电镜图；图3c是本专利技术实施例X为3时的聚乳酸复合膜材的断面的SEM扫描电镜图；图3d是本专利技术实施例X为5时的聚乳酸复合膜材的断面的SEM扫描电镜图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。下面通过实施例对本专利技术所述方法的实现流程进行详细说明。本专利技术提供了一种聚乳酸复合膜材的制备方法。图1是本专利技术实施例所述一种聚乳酸复合膜材的制备方法的流程图。参照图1，所述制备方法可以包括以下步骤：步骤101、将原料聚乳酸和线性低密度聚乙烯放入真空烘箱中，在50-80℃下干燥10-12h，将有机蒙脱土放入鼓风干燥箱中，在110-130℃干燥6-8h。本专利技术选择聚乳酸(PLA，polylacticacid)、线性低密度聚乙烯(LLDPE，Linearlowdensitypolyethylene)和有机蒙脱土(OMMT，organicmontmorillonite)作为原料制备聚乳酸复合膜材。使用的OMMT由有机改性剂改性蒙脱土制得，有机改性剂优选为双氢化牛脂二甲基铵和硅氧烷，同时使用上述两种有机改性剂改性蒙脱土。步骤102、混合干燥后的聚乳酸和线性低密度聚乙烯，向混合均匀的聚乳酸和线性低密度聚乙烯中添加干燥后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乳酸复合膜材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将聚乳酸和线性低密度聚乙烯放入真空烘箱中，在50‑80℃下干燥10‑12h，将有机蒙脱土放入鼓风干燥箱中，在110‑130℃下干燥6‑8h；混合干燥后的聚乳酸和线性低密度聚乙烯，向混合均匀的聚乳酸和线性低密度聚乙烯中添加干燥后的有机蒙脱土，得到三元共混物，在所述三元共混物中，所述聚乳酸、所述线性低密度聚乙烯和所述有机蒙脱土的质量份数比为70:30:X，其中，所述X为1、3、5或7；使用双螺杆挤出机对所述三元共混物进行熔融挤出处理，熔融挤出物经切粒机造粒，得到共混物切片，所述双螺杆挤出机内的温度控制在170‑190℃之间，螺杆转速控制在50‑150rad·min

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸复合膜材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将聚乳酸和线性低密度聚乙烯放入真空烘箱中，在50-80℃下干燥10-12h，将有机蒙脱土放入鼓风干燥箱中，在110-130℃下干燥6-8h；混合干燥后的聚乳酸和线性低密度聚乙烯，向混合均匀的聚乳酸和线性低密度聚乙烯中添加干燥后的有机蒙脱土，得到三元共混物，在所述三元共混物中，所述聚乳酸、所述线性低密度聚乙烯和所述有机蒙脱土的质量份数比为70:30:X，其中，所述X为1、3、5或7；使用双螺杆挤出机对所述三元共混物进行熔融挤出处理，熔融挤出物经切粒机造粒，得到共混物切片，所述双螺杆挤出机内的温度控制在170-190℃之间，螺杆转速控制在50-150rad·min-1，所述切粒机的转速控制在25-100rad·min-1；在相同的熔融挤出条件下，使用所述双螺杆挤出机对所述共混物切片进行熔融挤出处理，得到挤出熔体，使用双辊压延机对所述挤出熔体进行压延处理，得到厚度为0.3-0.7mm的聚乳酸复合膜材。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机蒙脱土由双氢化牛脂二甲基铵和硅氧烷改性蒙脱土制得。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸复合膜材的线性低...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鼐，陈小英，庞素娟，潘莉莎，赵富春，黎坛，
申请(专利权)人：海南大学，海南赛诺实业有限公司，
类型：发明
国别省市：海南,46