本发明专利技术公开了一种高力学强度全生物降解复合膜及其生产工艺及应用。高力学强度全生物降解复合膜包括外层、粘结层和内层，外层由改性聚乳酸制成；粘结层为聚氨酯粘胶剂；内层由以下重量百分比的组分制成：聚对苯二甲酸‑己二酸‑丁二醇酯75‑85%，聚乳酸15‑25%；改性聚乳酸包括以下重量百分比的组分：92.7‑96.7%聚乳酸、1‑2%聚丁二酸丁二醇酯、2‑5%生物相容剂、0.1%抗氧剂、0.2%爽滑剂；其制备方法为：S1、改性聚乳酸的制备；S2、外层的制备；S3、内层制备；S4、涂刷聚氨酯粘胶剂；S5、熟化。本发明专利技术的高力学强度全生物降解复合膜可用于包装袋领域，其具有力学强度高、能100%全降解的优点。
A high mechanical strength biodegradable composite membrane and its production process and Application
【技术实现步骤摘要】
一种高力学强度全生物降解复合膜及其生产工艺和应用
本专利技术涉及高分子材料领域，更具体地说，它涉及一种高力学强度全生物降解复合膜及其生产工艺和应用。
技术介绍
目前，随着国民经济的不断发展，塑料制品的消费量在不断增高，合成塑料在生产和生活中扮演着越来越重要的角色。但是由于绝大部分塑料制品废弃后无法降解，长期存在，不断累积造成了严重的白色污染，随着污染的不断加重以及人们环保意识的不断增强，可降解树脂由于其降解特性和经济特性，已经成为了研究的热点。聚乳酸(PLA)是一种具有良好机械性能和生物降解性能的完全环保型生物降解材料，它易被自然界中的多种微生物或动植物体内的酶分解代替，最终形成水和二氧化碳，不污染环境，因而聚乳酸是一种能真正达到生态和经济双重效应的生物环保材料，是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物降解材料，被认为是最有前途的可生物降解高分子材料。但是聚乳酸常温下是一种硬而脆的材料，具有极低的断裂伸长率和冲击强度，这极大的限制了其应用，特别是在包装领域，未改性的PLA制品很难满足现实生活的需要。现有技术中，申请号为CN201610962651.8的中国专利技术专利文件中公开了一种生物降解黑色地膜及其制备方法，按重量份计，该一种生物降解黑色地膜包括PBAT15-20份；PLA60-70份；微晶纤维素2-8份；淀粉1-5份；壳聚糖2-10份；扩链剂0.5-2份；PLA基黑色母粒8-12份。现有的这种生物降解地膜，使用聚乳酸与淀粉混合，对聚乳酸进行改性，尽管产品达到了全生物降解，但是由于淀粉粘接性差的原因，存在淀粉/聚乳酸共混物机械性能较差，制得的复合膜力学强度不高，当需要包装较为坚韧的物品时，复合膜易撕裂损坏，因此，研制一种力学强度高，且能够全降解的复合膜是需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种高力学强度全生物降解复合膜，其具有拉伸强度、断裂伸长率等力学强度高，能够100％完全降解的优点。本专利技术的第二个目的在于提供一种高力学强度全生物降解复合膜的生产工艺，其具有方法简单，操作简便的优点。本专利技术的第三个目的在于提供一种高力学强度全生物降解复合膜的应用，其具有力学性能高，能100％完全降解的优点。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种高力学强度全生物降解复合膜，包括外层、粘结层和内层，所述外层由改性聚乳酸制成；所述粘结层为聚氨酯粘胶剂；所述内层由以下重量百分比的组分制成：聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯75-85％，聚乳酸15-25％；所述改性聚乳酸包括以下重量百分比的组分：92.7-96.7％聚乳酸、1-2％聚丁二酸丁二醇酯、2-5％生物相容剂、0.1％抗氧剂、0.2％爽滑剂。通过采用上述技术方案，由于聚乳酸具有极佳的光学特性、机械特性和较强的力学强度，良好的加工性能以及突出的生物相容性，但其韧性较差，脆性较大，而聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯同样作为全生物降解材料，具有较好的韧性，将聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯与聚乳酸复合作为内层膜，合理控制聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯与聚乳酸的含量，能够加速PBAT和PLA酯键水解的速率，从而增加复合膜的降解速率，使用聚氨酯粘胶剂作为中间层，将外层膜和内层膜进行粘贴复合，聚氨酯粘胶剂具有优异的抗剪切强度和抗冲击特性，具备优异的柔韧特性，可提高复合膜的力学性能，且聚氨酯粘胶剂的生物降解性较好，能够使复合膜达到100％全降解；使用聚丁二酸丁二醇酯、生物相容剂、抗氧剂和爽滑剂对聚乳酸进行改性，制备改性聚乳酸，并使改性聚乳酸制备外层膜，因为聚丁二酸丁二醇酯的力学性能优异，是目前世界公认的综合性能最好的生物降解材料，将聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸混合，对聚乳酸进行改性，能加快改性聚乳酸的降解速率和降解程度，并增加改性聚乳酸的力学强度，生物相容剂能促使聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸结合，进而得到稳定的改性聚乳酸，且相容剂能增加聚乳酸的韧性，改性聚乳酸的粘结性、印刷性、抗静电和光泽性，爽滑剂能使聚合物更加丰满、爽滑、细腻等。使用生物相容剂不仅能促进聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸结合，还能提高改性聚乳酸的透光率，降低改性聚乳酸的雾度，提高外层膜的透明度，生物相容剂为生物降解类高分子材料，抗氧剂和爽滑剂改性聚乳酸后，不影响聚乳酸的降解速率。进一步地，所述外层的厚度为0.02-0.06mm，内层的厚度为0.025-0.1mm。通过采用上述技术方案，外层膜和内层膜厚度适宜，使复合膜的拉伸强度、韧性、撕裂强度和耐穿刺和耐冲击性能较好。进一步地，所述聚乳酸的重均分子量为10-18万，聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯的重均分子量为6-10万，熔融指数为(3.2-3.5)g/10min。进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂2112、抗氧剂1010和抗氧剂1076中的一种；所述爽滑剂为EVA3蜡。为实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种高力学强度全生物降解复合膜的生产工艺，包括以下步骤：S1、改性聚乳酸的制备：(1)将聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯进行干燥处理；(2)将干燥后的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯和生物相容剂、抗氧剂和爽滑剂混合均匀，共混温度为200-210℃，经挤出、造粒，制得改性聚乳酸；S2、外层的制备：将改性聚乳酸加入挤出机中，经熔融、挤出、冷却、牵引、收卷，制得外层膜；S3、内层制备：将聚乳酸和聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯进行干燥，混合均匀，经挤出、冷却、牵引、收卷，制得内层膜；S4、涂刷聚氨酯粘胶剂：将外层膜预热至40-50℃，在外层膜的一侧上用温度为35-50℃的涂刷辊辊涂一层聚氨酯粘胶剂，将内层膜用温度为35-50℃的热压辊复合在聚氨酯粘胶剂上，对复合后的薄膜进行冷却、牵引、收卷，制得半成品复合膜；S5、熟化：将半成品复合膜置于熟化室中，控制熟化温度为35-45℃，熟化时间为12-48h，熟化后制成成品复合膜。进一步地，所述步骤S4中聚氨酯粘胶剂的涂刷量为(1.2-4)g/m2，热压辊的压力为0.1-0.8MPa，压合时间为(0.5-1)min/mm。进一步地，所述步骤S2中在制得的外层膜一侧上印刷所需图案，并在进一步地，所述步骤S1中聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯的干燥温度为60-80℃，干燥时间为6-10h。为实现上述第三个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种高力学强度全生物降解复合膜在包装袋领域的应用。进一步地，所述高力学强度全生物降解复合膜用于制备三边封平口袋、三边封自立袋、四边封袋、背封袋和开闭条自立袋，且内层膜靠近需要包装的产品。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：第一、由于本专利技术采用改性聚乳酸作为复合膜的外层膜，使用聚乳酸和聚对苯二甲酸-己二醇-丁二醇酯的共混物制备内层膜，使用聚氨酯作为粘接层，由于聚乳酸的成膜性好，能完全生物降解，添加同样能生物降解的聚对苯二甲酸-己二醇-丁二醇酯，能赋予薄膜良好的拉伸性能、冲击强度。韧性和耐撕裂性能，使用改性聚乳酸制备外层膜，改善外层膜的力学性能、耐热性、柔韧性，从而获得了力学强度高，且能完全100％降解的复合膜。第二、本专利技术中优选采用聚丁二酸丁二醇酯、生物相容剂、抗氧剂和爽滑剂对聚乳酸进行改性，由于聚丁二酸丁二醇酯的力学性能优异、耐热性好，是生物降解材料，使用生物相容剂能增加聚乳酸与聚丁二酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高力学强度全生物降解复合膜，包括外层、粘结层和内层，其特征在于，所述外层由改性聚乳酸制成；所述粘结层为聚氨酯粘胶剂；所述内层由以下重量百分比的组分制成：聚对苯二甲酸‑己二酸‑丁二醇酯75‑85%，聚乳酸15‑25%；所述改性聚乳酸包括以下重量百分比的组分：92.7‑96.7%聚乳酸、1‑2%聚丁二酸丁二醇酯、2‑5%生物相容剂、0.1%抗氧剂、0.2%爽滑剂。
【技术特征摘要】
1.一种高力学强度全生物降解复合膜，包括外层、粘结层和内层，其特征在于，所述外层由改性聚乳酸制成；所述粘结层为聚氨酯粘胶剂；所述内层由以下重量百分比的组分制成：聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯75-85%，聚乳酸15-25%；所述改性聚乳酸包括以下重量百分比的组分：92.7-96.7%聚乳酸、1-2%聚丁二酸丁二醇酯、2-5%生物相容剂、0.1%抗氧剂、0.2%爽滑剂。2.根据权利要求1所述的高力学强度全生物降解复合膜，其特征在于，所述外层的厚度为0.02-0.06mm，内层的厚度为0.025-0.1mm。3.根据权利要求1所述的高力学强度全生物降解复合膜，其特征在于，所述聚乳酸的重均分子量为10-18万，聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯的重均分子量为6-10万，熔融指数为（3.2-3.5）g/10min。4.根据权利要求1所述的高力学强度全生物降解复合膜，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂2112、抗氧剂1010和抗氧剂1076中的一种；所述爽滑剂为EVA3蜡。5.一种根据权利要求1-4任一项所述的高力学强度全生物降解复合膜的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、改性聚乳酸的制备：（1）将聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯进行干燥处理；（2）将干燥后的聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯和生物相容剂、抗氧剂和爽滑剂混合均匀，共混温度为200-210℃，经挤出、造粒，制得改性聚乳酸；S2、外层的制备：将改性聚乳酸加入挤出机中，经熔融、挤出、冷却、牵引、收卷，制得外...
【专利技术属性】
技术研发人员：李双利，
申请(专利权)人：青岛周氏塑料包装有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37
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