一种多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料领域，公开了一种多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜及其制备方法。该生物降解薄膜包括依次叠合的上表层、中心层和下表层，所述上表层和下表层包括以下成分：PBAT粒料、PDLA粒料、改性气体阻隔剂、扩链剂、抗氧剂和相容剂；所述中心层包括以下成分：PBAT粒料、PLLA粒料、扩链剂，抗氧剂，相容剂。本发明专利技术是将三层材料通过熔融共挤出一次成型，相比于传统的加工方式，工艺简单流程短、成本低，可有效提升产生效率。可有效提升产生效率。可有效提升产生效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，尤其涉及一种多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统塑料薄膜使用后，由于其不易回收利用，且在处理过程中会对自然环境造成污染。生物降解材料使用后在自然环境下易于降解不会对环境造成污染，因其无毒性，来源广泛等特点，生物可降解薄膜材料逐渐成为当前研发热点。
[0003]然而，生物降解塑料本身也存在一些缺点，如：加工热稳定性较差，大多数生物降解塑料之间不相容，热变形温度较低等缺点。且单一的生物降解塑料作为薄膜材料，其阻隔性也存在一定缺陷，如氧气、二氧化碳和水蒸气透过率太高等。因此利用不同生物降解材料各自的气体透过率、力学性能等，通过将其复合获得多层材料后，可以成为传统塑料薄膜的替代品。但是，大多数生物可降解材料之间不相容，导致多层复合材料本层聚合物之间和层层之间存在较差的相容性和粘结性，从而使多层材料的物性不稳定，易分层。
[0004]CN103640290A公开了一种高阻隔性完全生物降解复合膜，该复合膜为三层结构，外层为PBAT；中间层为PPC；内层为PLA。为了提高内外层与中间层的相容性，分别采用了PBA
‑
co
‑
PC和PLA
‑
co
‑
PC两种嵌段共聚物作为增容剂。嵌段共聚物的增容效果是通过物理上的分子链之间的缠结实现的，相较于反应性增容剂效果较差。且PBA
‑
co
‑
PC和PLA
‑
co
‑
PC共聚物采用的以异氰酸酯为扩链剂和常规技术聚合得到，合成工艺相对复杂，副产物较多。
[0005]CN107471511A中采用将溶有PBAT和PLA的二氯甲烷溶液逐层浇铸法得到PBAT/PLA多层复合膜，但PBAT和PLA两者不相容，在未添加相容剂的情况下，层与层之间相互独立，相容性不好。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜及其制备方法，本专利技术的多层高阻隔高强度生物降解薄膜，通过调控共混的顺序，将大部分PDLA和改性后的气体阻隔剂处在层与层之间的界面上，大大提高了层与层之间的相容性，且同时处在界面上的PDLA与基体的PLLA通过氢键的作用会形成界面立构复合晶，进一步提升了复合薄膜的力学性能。并且本专利技术是将三层材料通过熔融共挤出一次成型，相比于传统的加工方式，工艺简单流程短、成本低，可有效提升产生效率。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜，包括依次叠合的上表层、中心层和下表层，
[0009]所述上表层和下表层包括以下成分：PBAT粒料、PDLA粒料、改性气体阻隔剂、扩链剂、抗氧剂和相容剂；
[0010]所述中心层包括以下成分：PBAT粒料、PLLA粒料、扩链剂，抗氧剂，相容剂。
[0011]进一步地，所述上表层和下表层由以下重量份的成分组成：
[0012]PBAT粒料100份；
[0013]PDLA粒料1
‑
5份；
[0014]改性气体阻隔剂1
‑
5份；
[0015]扩链剂0.5
‑
3份；
[0016]抗氧剂0.01
‑
0.5份；
[0017]相容剂0.5
‑
3份。
[0018]进一步地，所述中心层包由以下重量份的成分组成：
[0019]PBAT粒料0
‑
100份；
[0020]PLLA粒料共0
‑
100份；
[0021]扩链剂0.5
‑
5份；
[0022]抗氧剂0.01
‑
0.5份；
[0023]相容剂0.5
‑
5份；
[0024]其中PBAT粒料和PLLA粒料总份数≤100份。
[0025]进一步地，所述改性气体阻隔剂通过环氧基硅烷偶联剂和气体阻隔剂修饰后得到改性气体阻隔剂。
[0026]进一步地，所述环氧基硅烷偶联剂为γ―缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3―缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和3―(2,3环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种混合。
[0027]进一步地，所述气体阻隔剂为蒙脱土、石墨烯中的一种或多种混合。
[0028]进一步地，所述抗氧剂由受阻酚类抗氧化剂与硫代脂类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂组成，其中，受阻酚类抗氧化剂为四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和2,2
’‑
硫代双[3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸酯]中的一种或多种混合。
[0029]进一步地，所述相容剂为聚乙二醇2000，柠檬酸三丁酯、马来酸酐或环氧大豆油中的一种或多种。
[0030]一种多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0031](1)将环氧基硅烷偶联剂置于乙醇和水的混合溶剂中制备得到混合溶液；
[0032](2)将气体阻隔剂分散于混合溶液中，搅拌反应5
‑
6h后取沉淀，在温度为100
‑
110℃进行烘干后得到改性气体阻隔剂；
[0033](3)将改性气体阻隔剂超声分散在PDLA粒料与二甲基亚砜的溶液中，用N,N
‑
二甲基苄胺做催化剂，在高温下进行反应，反应结束后用二氯甲烷、乙醇离心洗净后得到产物；
[0034](4)将产物与PBAT、扩链剂、抗氧剂、相容剂在挤出机中熔融共混，制备得到上下表层的原料；
[0035](5)将PBAT和PLLA、扩链剂、抗氧剂、相容剂混合均匀，此为中心层的原料。
[0036](6)将上表层、中心层和下表层的原料分别投入两台不同的螺杆挤出机中，在160～190℃下进行塑化，接着将三股物料通过共挤出成型机挤出，然后依次进行辊压、冷却、牵引、剪切，得到生物降解薄膜。
[0037]进一步地，所述混合溶液中环氧基硅烷偶联剂的浓度为2
‑
5wt％。
[0038]与现有技术对比，本专利技术的优点在于：
[0039](1)本专利技术的多层高阻隔高强度生物降解薄膜具有三层结构，其中心层为PBAT/PLLA复合层，使其在具有较好的延展性和断裂伸长率的同时也具有较好的强度。
[0040](2)通过对气体阻隔剂进行改性，使其表面成功接枝上环氧基团以及控制PDLA和改性气体阻隔剂反应时的质量比，将改性的气体阻隔剂超声分散在PDLA的二甲基亚砜的溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜，包括依次叠合的上表层、中心层和下表层，其特征在于：所述上表层和下表层包括以下成分：PBAT粒料、PDLA粒料、改性气体阻隔剂、扩链剂、抗氧剂和相容剂；所述中心层包括以下成分：PBAT粒料、PLLA粒料、扩链剂，抗氧剂，相容剂。2.如权利要求1所述的多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜，其特征在于：所述上表层和下表层由以下重量份的成分组成：PBAT粒料100份；PDLA粒料1
‑
5份；改性气体阻隔剂1
‑
5份；扩链剂0.5
‑
3份；抗氧剂0.01
‑
0.5份；相容剂0.5
‑
3份。3.如权利要求1所述的多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜，其特征在于：所述中心层包由以下重量份的成分组成：PBAT粒料0
‑
100份；PLLA粒料共0
‑
100份；扩链剂0.5
‑
5份；抗氧剂0.01
‑
0.5份；相容剂0.5
‑
5份；其中PBAT粒料和PLLA粒料总份数≤100份。4.如权利要求1所述的多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜，其特征在于：所述改性气体阻隔剂通过环氧基硅烷偶联剂和气体阻隔剂修饰后得到改性气体阻隔剂。5.如权利要求4所述的多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜，其特征在于：所述环氧基硅烷偶联剂为γ―缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3―缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和3―(2,3环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种混合。6.如权利要求3所述的多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜，其特征在于：所述气体阻隔剂为蒙脱土、石墨烯中的一种或多种混合。7.如权利要求1所述的多层高阻隔、高强度的生物降解薄膜，其特征在于：所述抗氧剂由受阻酚类抗氧化剂与硫代脂类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂组成，其中，受阻酚类抗氧化剂为四[β

【专利技术属性】
技术研发人员：沈斌，杨晋涛，刘应红，李育飞，何艳娜，黄其寅，戈志明，杨志明，曹正强，
申请(专利权)人：平湖市华达塑料制品有限公司，
类型：发明
国别省市：