一种碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜。具体制备方法是：先用甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化异丙苯对聚乳酸化学改性，制备得到增容剂A；再将聚对苯二甲酸

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜，本专利技术还提供了适合工业化生产碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的进步和全球人口的增加，塑料材料成为生活和工业中应用最广泛的材料之一，大量使用塑料导致环境污染和不可再生自然资源枯竭开始引起了公众的关注。不仅带来了日益增多的固体废弃物，破坏环境和生物安全，更对于石油资源是巨大的消耗量。因此，用生物基和可生物降解聚合物(生物塑料)替代石油基塑料被视为一个重要的转变，从而减少化石燃料的利用和对填埋场的压力。
[0003]生物降解塑料是指通过自然界微生物，如细菌、真菌和藻类的作用可完全分解为低分子化合物的塑料材料。相较于传统的不可降解塑料，生物降解塑料有诸多优势：1、可堆肥处理，不会对自然环境造成危害；2、可以通过自然降解而使其体积减小，延长了垃圾填埋场的使用时间，降低垃圾处理成本；3、不纯在传统不可降解塑料需要燃烧处理的问题，不会产生有害气体的排放等等。
[0004]CN 111944287A公开了一种高透明易撕裂的聚乳酸吹塑薄膜的制备方法，按质量百分比计，聚乳酸80
‑
95份，聚对苯二甲酸
‑
己二酸
‑
丁二醇酯4
‑
19份，增塑剂0.1
‑
5份，润滑剂0.1
‑
1份，开口剂0.1
>‑
1份，成核剂0.1
‑
0.5份，通过双螺杆挤出机共混造粒，经吹膜机下吹法水冷却制得一种较高透明度的生物降解塑料薄膜，旨在代替传统PE、PP等薄膜。
[0005]Palsikowski等人在J Polym Environ(2018，26(1)：330
‑
341)研究发现，熔融制备的不同配比的PLA/PBAT共混物的结晶度提高，降解速率降低；当共混体系中加入相容剂时，其生物降解过程更复杂。同时，为了改善PLA/PBAT的相容性，需要在共混体系中加入增容剂或其他聚合物，进一步提高提高了生物降解过程的复杂性。
[0006]CN 111793332A提供了一种生物降解膜材料的制备方法，按重量份计，包括PBAT60
‑
90份、PLA/PBS5
‑
15份，改性淀粉3
‑
8份，改性生物钙粉10
‑
30份、EAA2
‑
10份、分散剂0.1
‑
1份、扩链剂0.1
‑
1份、芥酸酰胺0.1
‑
1份、表面活性剂0.1
‑
1份、甘油/硅油1
‑
5份，该方法需要将淀粉和生物钙粉先进行改性处理制得改性淀粉和改性生物钙粉，再与其他材料按比例共混造粒，最终制得生物降解膜材料。
[0007]上述方法虽然制备出生物降解薄膜材料，但是工艺复杂，能耗高，而且薄膜材料的力学能力较弱，在承受较大压力时易破裂，导致其使用范围受限。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜，先用甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化异丙苯对聚乳酸化学改性，制备得到增容剂A；再将聚对苯二甲酸
‑
己二酸
‑
丁二醇酯、聚乳酸、碳酸钙微粉、增容剂A和助剂熔融共混，最后吹膜，即得碳酸
钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜。
[0009]其中，聚乳酸(PLA)是一种降解能力良好的，绿色生物降解材料，来源于植物淀粉或糖类等可再生资源的可降解聚合物。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。但是PLA单独使用时韧性低，极大的制约了PLA制品的应用。而且，在聚乳酸(PLA)与其他高分子材料复配时，PLA的相容性较差，进而导致生物降解复合材料的力学性能下降，不利于日常应用。
[0010]因此，先使用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和过氧化异丙苯(DCP)对聚乳酸(PLA)改性处理，常温混匀，挤出制粒，制成增容剂A，以增强界面相容性。GMA是一种双官能团单体，同时含有环氧基团和双键，在DCP引发下可与PLA发生接枝聚合反应，生成环氧基团化PLA，其中的环氧基团不仅可以增强PBAT和PLA的界面相容性，同时可以与加工过程中PBAT或PLA的降解产物发生反应，起到扩链剂的作用。本专利技术发现，GMA使用量过低，与PLA反应接枝率低，增容效果差，GMA使用量过高，则容易发生自聚反应，不利于接枝反应的进行，因此实验结果发现GMA用量10
‑
30份结果较佳；同理，DCP作为引发剂，含量过低则引发效率低，接枝率低，含量过高则产生火星自由基过多，容易引起GMA自聚反应发生，不利于接枝反应进行，实验结果发现DCP用量0.5
‑
1份效果较佳。
[0011]制备出的增容剂A，能有效改进聚对苯二甲酸
‑
己二酸
‑
丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)相容性，再使用碳酸钙微粉填充高分子复合物，最后简单吹膜，即可制成商业产品。
[0012]其中，碳酸钙微粉价格便宜，可以降低最终制品成本，同时碳酸钙微粉可以作为补强剂，一定程度增强共混物的力学强度，另外，纳米级碳酸钙在改性过程中可以作为成核剂，有利于PBAT和PLA结晶，进一步增强其力学性能。
[0013]在一优选的实施方式中，聚乳酸化学改性步骤中，按重量份数计，由以下原料组成：甲基丙烯酸缩水甘油酯10
‑
30份、过氧化异丙苯0.5
‑
1份、聚乳酸70
‑
90份，优选的，甲基丙烯酸缩水甘油酯16
‑
27份、过氧化异丙苯0.6
‑
0.8份、聚乳酸73
‑
84份，增容效果较好。
[0014]在一优选的实施方式中，所述聚乳酸选自右旋聚乳酸(PDLA)、左旋聚乳酸(PLLA)、外消旋聚乳酸(PDLLA)中的一种或几种，光学纯度80
‑
100％，重均分子量2000
‑
30000。
[0015]在一优选的实施方式中，所述聚对苯二甲酸
‑
己二酸
‑
丁二醇酯选用吹膜级原料，密度为1.18
‑
1.3g/ml，熔融指数为3
‑
5g/10min(试验温度：190℃，标称负荷：2.16kg)，研究发现，在此条件下的PBAT与增容剂结合更好，可以增强复合材料稳定性，进而加强材料力学性能；
[0016]在一优选的实施方式中，所述碳酸钙微粉粒径范围选自微米级、纳米级或其混合物，优选的，为纳米级碳酸钙；纳米级碳酸钙能起到成核剂作用，有助于PBAT和PLA结晶，进一步增强制品力学性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜，其特征在于，先用甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化异丙苯对聚乳酸化学改性，制备得到增容剂A；再将聚对苯二甲酸
‑
己二酸
‑
丁二醇酯、聚乳酸、碳酸钙微粉、增容剂A和助剂熔融共混造粒，最后吹膜，即得碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜；所述聚乳酸选自PLLA、PDLA和PDLLA中的一种或几种，光学纯度80
‑
100％，重均分子量2000
‑
30000；所述聚对苯二甲酸
‑
己二酸
‑
丁二醇酯选用吹膜级原料，密度为1.18
‑
1.3g/ml，熔融指数为3
‑
5g/10min(190℃/2.16kg)。2.如权利要求1所述的碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜，其特征在于，所述聚乳酸化学改性步骤中，按重量份数计，由以下原料组成：甲基丙烯酸缩水甘油酯10
‑
30份、过氧化异丙苯0.5
‑
1份、聚乳酸70
‑
90份。3.如权利要求1所述的碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜，其特征在于，所述碳酸钙微粉粒径范围选自微米级、纳米级或其混合物。4.如权利要求1所述的碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜，其特征在于，所述助剂，包括偶联剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂和扩链剂。5.如权利要求4所述的碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜，其特征在于，所述熔融共混步骤中，按重量份数计，由以下原料组成：聚对苯二甲酸
‑
己二酸
‑
丁二醇酯50
‑
70份、聚乳酸0
‑
30份、碳酸钙微粉0
‑
40份、增容剂A 0
‑
10份，偶联剂0.5
‑
1份、增塑剂0.5
‑
2份、润滑剂0.1
‑
1份、抗氧剂0.1
‑
1份、光稳定剂0.1
‑
1份、扩链剂0
‑
0.5份。6.如权利要求5所述的碳酸钙填充PBAT/PLA生物降解塑料薄膜，其特征在于，所述偶联剂选自铝酸酯类偶联剂、钛酸酯类偶联剂中的一种或几种；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兴广，李琦，房芬芬，陈前，
申请(专利权)人：上海复命新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：