一种可降解高分子薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解高分子薄膜，由如下重量份的原料制备而成：聚乳酸45‑55份、聚乙烯醇25‑30份、丁二酸丁二醇酯15‑18份、改性纤维素纳米晶10‑14份、甲壳素6‑8份、磷酸三丁酯2‑3份、抗氧剂0.5‑1份、润滑剂0.5‑1份；本发明专利技术还公开了所述可降解高分子薄膜的制备方法。本发明专利技术通过以聚乳酸、聚乙烯醇和丁二酸丁二醇酯为高分子基体，辅以改性纤维素纳米晶、甲壳素和磷酸三丁酯，各原料均绿色环保、易降解，制备得到的高分子薄膜降降解均匀且彻底，无残留，无二次污染，同时，具备优异的力学性能、符合力学性能要求，并且具有一定的抗菌性能和阻燃性能，是一种综合性能优异的可降解高分子薄膜。

A Degradable Polymer Film and Its Preparation Method

The invention discloses a degradable polymer film, which is prepared from 45 55 parts of polylactic acid, 25 30 parts of polyvinyl alcohol, 15 18 parts of butylene succinate, 10 14 parts of modified cellulose nanocrystals, 6 8 parts of chitin, 2 3 parts of tributyl phosphate, 0.5 1 part of antioxidant and 0.5 1 part of lubricant, and also discloses the degradable polymer thin. The preparation method of the membrane. By using polylactic acid, polyvinyl alcohol and butylene succinate as macromolecule matrix, supplemented by modified cellulose nanocrystals, chitin and tributyl phosphate, the raw materials are green, environmentally friendly and easily degradable, and the prepared polymer film has uniform and thorough degradation, no residue and no secondary pollution. At the same time, it has excellent mechanical properties and meets the requirements of mechanical properties. It has certain antimicrobial and flame retardant properties and is a kind of biodegradable polymer film with excellent comprehensive properties.

【技术实现步骤摘要】
一种可降解高分子薄膜及其制备方法
本专利技术属于高分子薄膜
，具体地，涉及一种可降解高分子薄膜及其制备方法。
技术介绍
塑料薄膜是用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他树脂制成的薄膜，用于包装以及用作覆膜层。塑料包装及塑料包装产品在市场上所占的份额越来越大，特别是复合塑料软包装，已经广泛地应用于食品、医药、化工等领域，其中又以食品包装所占比例最大，比如饮料包装、速冻食品包装、蒸煮食品包装、快餐食品包装等，这些产品都给人们生活带来了极大的便利。塑料薄膜往往需要进行彩色印刷，而作为食品包装还要进行多层复合或真空镀铝等工艺操作。因此，要求塑料薄膜表面自由能要高、湿张力要大，以有利于印刷油墨、粘合剂或镀铝层与塑料薄膜的牢固粘合；在塑料薄膜生产卷取和高速包装过程中，则要求薄膜表面有一定的摩擦性能防止薄膜粘连或打滑；在用于电器、电子产品等包装时，则要求薄膜具有一定的防静电性能等等。对于环保理念的日益增强，生物可降解高分子是当今材料科学的研究热点，脂肪族聚酯类如聚3-羟基烷酸酯(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等，这类脂肪族聚酯类以其良好的生物相容性、生物降解性等特点日益受到关注，在生物医学材料、注塑制品等领域所应用，但在实用化进程中也存在一些缺点：如价格比较昂贵、生物降解速率过快、热稳定不好、力学性能相对较差杂质含量较高等缺点，从而限制了这类聚酯材料在某些领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可降解高分子薄膜及其制备方法，通过以聚乳酸、聚乙烯醇和丁二酸丁二醇酯为高分子基体，辅以改性纤维素纳米晶、甲壳素和磷酸三丁酯，各原料均绿色环保、易降解，制备得到的高分子薄膜降降解均匀且彻底，无残留，无二次污染，同时，具备优异的力学性能、符合力学性能要求，并且具有一定的抗菌性能和阻燃性能，是一种综合性能优异的可降解高分子薄膜。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种可降解高分子薄膜，由如下重量份的原料制备而成：聚乳酸45-55份、聚乙烯醇25-30份、丁二酸丁二醇酯15-18份、改性纤维素纳米晶10-14份、甲壳素6-8份、磷酸三丁酯2-3份、抗氧剂0.5-1份、润滑剂0.5-1份；所述可降解高分子薄膜由如下步骤制备而成：步骤S1、对甲壳素进行预处理：SS1、将甲壳素粉末置于50℃烘箱中干燥8h，取出后放入蒸馏水中，再加入质量分数为10％的盐酸，500r/min下搅拌15min，得到除去钙质的甲壳素悬浮液；其中，甲壳素粉末、蒸馏水和盐酸的用量之比为1g：100mL：9mL；SS2、再用去离子水反复冲洗过滤直至溶液呈中性，将沉淀置于5％的NaOH溶液中常温浸泡24h，其中，料液比为1g：7-10mL；SS3、再用去离子水反复进行过滤冲洗直至溶液呈中性，将沉淀置于50％的乙醇溶液中，其中，料液比为1g：7-10mL，在常温下浸泡48h，过滤后的沉淀用蒸馏水洗涤5-6次，将最后得到的沉淀置于55℃烘箱中干燥12h，得到预处理甲壳素；步骤S2、将聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇放入真空干燥箱内干燥24h，温度设定为38℃；步骤S3、将干燥后的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇、改性纤维素纳米晶和润滑剂投入到高速混合机中，8000r/min下搅拌30min，再加入预处理甲壳素、磷酸三丁酯和抗氧剂，继续搅拌10min，制得共混料；步骤S4、将共混料加入双螺杆挤出机料筒中，之后经过熔融挤出、水冷、切粒、干燥得到共混颗粒，其中，挤出温度为160-175℃；步骤S4、共混颗粒用装配有直径为46mm吹膜机头的滑膛式单螺杆挤出机经挤出吹膜，得到可降解高分子薄膜。进一步地，所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅油。进一步地，所述改性纤维素纳米晶由如下方法制备：(1)将棉绒破碎，碎状棉绒放入质量分数为4％的NaOH水溶液中浸泡12h，其中，料液比为1g：12-15mL，浸泡完成后取出，用去离子水抽滤洗涤，直至洗涤液为中性，后将洗涤后的棉绒放在70℃的真空烘箱中干燥10h；(2)称取5g上述干燥后的棉绒加入90ml的质量分数为60％的硫酸溶液中进行混合，加入0.05g五水硫酸铜粉末，300r/min下搅拌10min，再将体系升温至52℃，恒温搅拌60-65min；(3)向反应液内加入600mL去离子水稀释，将稀释液静置1.5-2h，去除分层后的上清液，取下层浑浊液，使用高速离心机进行多次重复离心，直至离心后的上层液体出现浑浊，得到纤维素纳米晶的悬浮液；(4)取200ml上述纤维素纳米晶悬浮液，将12mL的[BMIm]BF4离子液体加入悬浮液，超声分散70s，分散后的混合液置于旋转蒸发仪中进行旋蒸，其中，旋蒸温度为68℃，浓缩时间为110min，浓缩液经喷雾干燥得到改性纤维素纳米晶。一种可降解高分子薄膜的制备方法，包括如下步骤：步骤S1、对甲壳素进行预处理：SS1、将甲壳素粉末置于50℃烘箱中干燥8h，取出后放入蒸馏水中，再加入质量分数为10％的盐酸，500r/min下搅拌15min，得到除去钙质的甲壳素悬浮液；其中，甲壳素粉末、蒸馏水和盐酸的用量之比为1g：100mL：9mL；SS2、再用去离子水反复冲洗过滤直至溶液呈中性，将沉淀置于5％的NaOH溶液中常温浸泡24h，其中，料液比为1g：7-10mL；SS3、再用去离子水反复进行过滤冲洗直至溶液呈中性，将沉淀置于50％的乙醇溶液中，其中，料液比为1g：7-10mL，在常温下浸泡48h，过滤后的沉淀用蒸馏水洗涤5-6次，将最后得到的沉淀置于55℃烘箱中干燥12h，得到预处理甲壳素；步骤S2、将聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇放入真空干燥箱内干燥24h，温度设定为38℃；步骤S3、将干燥后的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇、改性纤维素纳米晶和润滑剂投入到高速混合机中，8000r/min下搅拌30min，再加入预处理甲壳素、磷酸三丁酯和抗氧剂，继续搅拌10min，制得共混料；步骤S4、将共混料加入双螺杆挤出机料筒中，之后经过熔融挤出、水冷、切粒、干燥得到共混颗粒，其中，挤出温度为160-175℃；步骤S4、共混颗粒用装配有直径为46mm吹膜机头的滑膛式单螺杆挤出机经挤出吹膜，得到可降解高分子薄膜。进一步地，步骤S4中吹膜温度为155-170℃，螺杆转速为38r/min，牵引速度7.0m/min，卷绕速度为7.0m/min。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术在薄膜原料中添加了改性纳米纤维素晶，采用离子液体对纳米纤维素晶进行改性，离子液体中阳离子与纤维素纳米晶表面磺酸根存在离子键相互作用，离子液体中的阳离子与纤维素纳米晶表面的负电荷相互配位，形成离子键，这种结构的产生会使纤维素纳米晶表面涂覆一层离子液体，阻碍纳米晶之间氢键的形成并抑制磺酸根催化降解纤维素纳米晶，从而提高纤维素纳米晶的耐热性，经过过离子液体改性后的纤维素纳米晶起始降解温度可达280℃；离子液体成功的阻断了纤维素纳米晶之间的氢键，与纤维素纳米晶表面的磺酸根形成离子键作用，该种离子键是一种可逆非共价键，当改性纤维素纳米晶分散到水中时，水和纤维素纳米晶之间的氢键作用会削弱离子键，导致纳米晶表面上的磺酸根之间的静电排斥再次出现，因此可以稳定的分散到水以及一些极性有机溶剂中；通过离子液体改性纤维纳米晶后，与基体聚乳酸具有良好的相容性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解高分子薄膜，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：聚乳酸45‑55份、聚乙烯醇25‑30份、丁二酸丁二醇酯15‑18份、改性纤维素纳米晶10‑14份、甲壳素6‑8份、磷酸三丁酯2‑3份、抗氧剂0.5‑1份、润滑剂0.5‑1份；所述可降解高分子薄膜由如下步骤制备而成：步骤S1、对甲壳素进行预处理：SS1、将甲壳素粉末置于50℃烘箱中干燥8h，取出后放入蒸馏水中，再加入质量分数为10％的盐酸，500r/min下搅拌15min，得到除去钙质的甲壳素悬浮液；其中，甲壳素粉末、蒸馏水和盐酸的用量之比为1g：100mL：9mL；SS2、再用去离子水反复冲洗过滤直至溶液呈中性，将沉淀置于5％的NaOH溶液中常温浸泡24h，其中，料液比为1g：7‑10mL；SS3、再用去离子水反复进行过滤冲洗直至溶液呈中性，将沉淀置于50％的乙醇溶液中，其中，料液比为1g：7‑10mL，在常温下浸泡48h，过滤后的沉淀用蒸馏水洗涤5‑6次，将最后得到的沉淀置于55℃烘箱中干燥12h，得到预处理甲壳素；步骤S2、将聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇放入真空干燥箱内干燥24h，温度设定为38℃；步骤S3、将干燥后的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇、改性纤维素纳米晶和润滑剂投入到高速混合机中，8000r/min下搅拌30min，再加入预处理甲壳素、磷酸三丁酯和抗氧剂，继续搅拌10min，制得共混料；步骤S4、将共混料加入双螺杆挤出机料筒中，之后经过熔融挤出、水冷、切粒、干燥得到共混颗粒，其中，挤出温度为160‑175℃；步骤S4、共混颗粒用装配有直径为46mm吹膜机头的滑膛式单螺杆挤出机经挤出吹膜，得到可降解高分子薄膜。...

【技术特征摘要】
1.一种可降解高分子薄膜，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：聚乳酸45-55份、聚乙烯醇25-30份、丁二酸丁二醇酯15-18份、改性纤维素纳米晶10-14份、甲壳素6-8份、磷酸三丁酯2-3份、抗氧剂0.5-1份、润滑剂0.5-1份；所述可降解高分子薄膜由如下步骤制备而成：步骤S1、对甲壳素进行预处理：SS1、将甲壳素粉末置于50℃烘箱中干燥8h，取出后放入蒸馏水中，再加入质量分数为10％的盐酸，500r/min下搅拌15min，得到除去钙质的甲壳素悬浮液；其中，甲壳素粉末、蒸馏水和盐酸的用量之比为1g：100mL：9mL；SS2、再用去离子水反复冲洗过滤直至溶液呈中性，将沉淀置于5％的NaOH溶液中常温浸泡24h，其中，料液比为1g：7-10mL；SS3、再用去离子水反复进行过滤冲洗直至溶液呈中性，将沉淀置于50％的乙醇溶液中，其中，料液比为1g：7-10mL，在常温下浸泡48h，过滤后的沉淀用蒸馏水洗涤5-6次，将最后得到的沉淀置于55℃烘箱中干燥12h，得到预处理甲壳素；步骤S2、将聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇放入真空干燥箱内干燥24h，温度设定为38℃；步骤S3、将干燥后的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇、改性纤维素纳米晶和润滑剂投入到高速混合机中，8000r/min下搅拌30min，再加入预处理甲壳素、磷酸三丁酯和抗氧剂，继续搅拌10min，制得共混料；步骤S4、将共混料加入双螺杆挤出机料筒中，之后经过熔融挤出、水冷、切粒、干燥得到共混颗粒，其中，挤出温度为160-175℃；步骤S4、共混颗粒用装配有直径为46mm吹膜机头的滑膛式单螺杆挤出机经挤出吹膜，得到可降解高分子薄膜。2.根据权利要求1所述的一种可降解高分子薄膜，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅油。3.根据权利要求1所述的一种可降解高分子薄膜，其特征在于，所述改性纤维素纳米晶由如下方法制备：(1)将棉绒破碎，碎状棉绒放入质量分数为4％的NaOH水溶液中浸泡12h，其中，料液比为1g：12-15mL，浸泡完成后取出，用去离子水抽滤洗涤，直至洗涤液为中性，后将洗涤后的棉绒放在70℃的真空烘箱中干燥10h；(2)称取5g上述干燥后的棉绒加入90ml的质量分数为60％的硫酸溶液中进行混合，加入0.05g...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏依依，高碧香，
申请(专利权)人：瑞德纳米科技广州有限公司，高碧香，
类型：发明
国别省市：广东,44