一种全降解膜材料及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及一种全降解膜材料及其制备与应用，所述膜材料由包含以下组分及其重量份含量的原料制备而成：PLA 50

【技术实现步骤摘要】
一种全降解膜材料及其制备与应用
[0001]

[0002]本专利技术属于生物降解材料
，涉及一种全降解膜材料及其制备与应用。

技术介绍

[0003]随着世界经济的快速发展，人们享受着高分子材料给我们的生活带来便利、提高生活质量的同时，人们也意识到了非降解高分子材料废弃后对环境所造成的危害，“白色污染”给生态环境造成的破坏不容忽视，所以人们需要迫切寻找环境友好的通用塑料替代品。
[0004]淀粉目前被广泛应用于制备环境友好的可降解塑料的主要原料，淀粉基可降解塑料是目前最具发展前景的可替代石油基塑料的生物降解型塑料。但是，淀粉自身的亲水性使得淀粉基塑料存在热稳定性能、耐水性及力学性能上的不足。
[0005]除了淀粉之外，聚乳酸（简称PLA）是一类新型的热塑性脂肪族聚酯，具有较高的强度，一定的生物相容性和耐热性，其制备所需的原材料为乳酸，乳酸来源广泛，主要由玉米、甘蔗、甜菜、秸秆等含有淀粉和纤维素的物质发酵得到。聚乳酸在大自然中最终的分解产物为二氧化碳和水，对环境没有任何污染，具有可持续发展性。聚乳酸作为一种环境友好材料，从长远看，它可以从根本上解决塑料污染所带来的生态问题。但是，聚乳酸自身刚性较大，以致主要由其制成的材料存在脆性严重、冲击韧性较差，且热稳定性不佳等技术缺陷，这也大大限制了聚乳酸在可降解膜材料领域的推广应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服现有基于聚乳酸和/或淀粉的热塑性可降解材料存在热稳定性差、耐水性差以及力学性能不佳的技术问题，提供一种绿色环保，柔韧性好，易于成膜，且具有良好的隔热、防潮、防菌防水等特性的全降解膜材料。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：根据本专利技术一个方面，提供一种全降解膜材料，由包含以下组分及其重量份含量的原料制备而成：PLA 50-70份、天然淀粉30-50份、PBAT 8-20份、功能稳定剂2-6份、增塑剂6-15份、相容剂1-5份以及抗水解剂0.5-2份。
[0008]作为一种实施方案，所述功能稳定剂为采用氧化石墨烯改性的PLA颗粒，以PLA颗粒的质量计，氧化石墨烯的添加量为1-10wt%。
[0009]作为一种实施方案，所述氧化石墨烯改性的PLA颗粒的制备方法为：先配制含量为2-5 wt%的氧化石墨烯水悬浮液，然后将氧化石墨烯水悬浮液、硅烷偶联剂与粒径D50为40-80 μm的 PLA颗粒混合后，于80-90℃下磁力搅拌1-2小时，而后于50-60℃下超声处理2-4小时，后经离心分离、干燥、研磨，即可。
[0010]作为一种实施方案，所述氧化石墨烯水悬浮液的配制方法为：于10℃以下将氧化石墨烯和去离子水于20000-30000转/分钟的转速下进行充分研磨分散20-60分钟，然后于
50℃下进行超声震荡，控制超声震荡的频率为2000MHz，超声20-30分钟，即制得氧化石墨烯水悬浮液。
[0011]作为一种实施方案，以PLA颗粒的质量计，所述硅烷偶联剂的添加量为0.2-1.6 wt%，并且所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、脲丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0012]作为一种实施方案，所述氧化石墨烯改性的PLA颗粒的D50≤20μm。
[0013]作为一种实施方案，所述天然淀粉选自红薯淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉或小麦淀粉中的至少一种。
[0014]作为一种实施方案，所述增塑剂选自环氧大豆油、甘油或聚乙二醇中的至少一种，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗水解剂选自双(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺。
[0015]优选地，所述相容剂可选自接枝率为1.2-1.5%的ABS-g-MAH。
[0016]作为一种实施方案，所述原料还包含润滑剂1-3份、抗菌剂0.1-1份。
[0017]优选地，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、石蜡、液体蜡或聚丙烯蜡中的至少一种。
[0018]所述抗菌剂选自山梨酸钾、壳聚糖、甲壳素、芥末、蓖麻油或山葵中的至少一种。
[0019]根据本专利技术另一个方面，提供上述全降解膜材料的制备方法，按重量份将PLA、天然淀粉、PBAT和功能稳定剂、抗水解剂于180-200℃下进行熔融共混，共混时间为10-20分钟，随后按重量份加入其他助剂，于170-180℃下共混5-10分钟，后经挤出造粒，即制得所述材料。
[0020]根据本专利技术又一个方面，提供上述全降解膜材料的应用，所述材料可被用于制备包装膜、地膜、保鲜膜、贴膜等膜材。
[0021]作为一种实施方案，可通过吹塑成型工艺，于170-190℃下将所述全降解膜材料吹塑成膜，其中吹胀比可控制为1.5-3.0。
[0022]本专利技术全降解膜材料不仅适用于吹塑成型，包括单层吹塑成型和多层共挤出吹塑成型，同时，也适用于制备片材、管材等其他挤出成型工艺。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：1）本专利技术膜材料以PLA和天然淀粉作为主要成膜物质，并引入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（简称PBAT），其可有效改善PLA和天然淀粉基材的柔韧性，降低材料体系的刚性，同时采用ABS-g-MAH作为相容剂，其可降低PLA、天然淀粉及PBAT三种组分之间的界面张力，使得PBAT组分能够稳定且均匀地分散在PLA和天然淀粉的连续相中，进而有效改善材料体系的加工流变性，提高材料力学强度；2）本专利技术膜材料组分中还引入了功能稳定剂（即氧化石墨烯改性的PLA颗粒），由于氧化石墨烯具有丰富的含氧官能团，其具有较好的化学活性，通过硅烷偶联剂可将氧化石墨烯结合至PLA颗粒表面，PLA颗粒可起到“分散载体”的作用，有利于氧化石墨烯能够均匀地分散在材料体系中，可有效避免氧化石墨烯发生大规模团聚现象的发生，而氧化石墨烯的引入，不仅可显著改善材料体系的热稳定性，氧化石墨烯在材料体系中还可起到一定的“阻隔”作用，有利于阻隔或降低外界氧气或水分向材料体系的渗透，进而可有效提高材料体系的防潮阻水性，还有利于阻隔或降低通过材料体系的热交换，具有较好的保温隔热效果；3）本专利技术膜材料组分中功能稳定剂本身是以PLA颗粒为主，具有较好的刚性，其引入材
料体系中有利于保持材料体系成膜的挺度，而抗水解剂的引入，不仅可抑制各原料组分在熔融共混过程中的热降解，还有利于改善最终成膜的耐水解性，适当延长成膜的使用寿命；4）本专利技术膜材料的制备工艺步骤简单，能耗小，原料易获得，绿色环保性好，制得的膜制品柔韧性好，具有良好的隔热、防潮、防菌防水等特性，待使用完后，可通过堆肥于一段时间内完全降解掉，不会对环境造成负担，具有良好的环境效益。
具体实施方式
[0024]下面将结合具体实施方案对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案仅仅是本专利技术一部分实施方案，而不是全部的实施方案。本实施方案以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全降解膜材料，其特征在于，由包含以下组分及其重量份含量的原料制备而成：PLA 50-70份、天然淀粉30-50份、PBAT 8-20份、功能稳定剂2-6份、增塑剂6-15份、相容剂1-5份以及抗水解剂0.5-2份。2.根据权利要求1所述的一种全降解膜材料，其特征在于，所述功能稳定剂为采用氧化石墨烯改性的PLA颗粒，以PLA颗粒的质量计，氧化石墨烯的添加量为1-10wt%。3.根据权利要求2所述的一种全降解膜材料，其特征在于，所述氧化石墨烯改性的PLA颗粒的制备方法为：先配制含量为2-5 wt%的氧化石墨烯水悬浮液，然后将氧化石墨烯水悬浮液、硅烷偶联剂与粒径D50为40-80 μm的 PLA颗粒混合后，于80-90℃下磁力搅拌1-2小时，而后于50-60℃下超声处理2-4小时，后经离心分离、干燥、研磨，即可。4.根据权利要求3所述的一种全降解膜材料，其特征在于，所述氧化石墨烯水悬浮液的配制方法为：于10℃以下将氧化石墨烯和去离子水于20000-30000转/分钟的转速下进行充分研磨分散20-60分钟，然后于50℃下进行超声震荡，控制超声震荡的频率为2000MHz，超声20-30分钟，即制得氧化石墨烯水悬浮液。5.根据权利要求3所述的一种全降解膜材料，其特征在于，以PLA颗粒的质量计，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方群鹏，陈继红，
申请(专利权)人：辽宁金科塑胶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：