一种改性聚乳酸共聚酯及高透明生物可降解热收缩膜制造技术

本发明专利技术公开了高分子材料技术领域内的一种改性聚乳酸共聚酯，其由聚左旋乳酸预聚物组分a，柔性可降解聚酯组分b和聚消旋乳酸预聚物组分c通过扩链剂共聚形成线性改性聚乳酸共聚酯；所述组分a为由L

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚乳酸共聚酯及高透明生物可降解热收缩膜


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种改性聚乳酸共聚酯及高透明生物可降解热收缩膜。

技术介绍

[0002]近年来，对不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、宾馆酒店一次性用品、快速塑料包装的塑料使用逐渐受到了限制。作为一种生物基可降解高分子材料，聚乳酸材料备受行业和企业的关注。聚乳酸可由乳酸缩聚或丙交酯开环聚合制备，其原料来自生物基玉米等。此外，聚乳酸具有良好的生物相容性和力学性能，广泛使用于注塑、吹塑、纺织等领域。
[0003]热收缩膜具有光泽度高、耐磨性好、耐穿刺性好等特点，在食品包装、日用化妆品等领域被广泛应用。其市场需求量近几年均持续增长，发展潜力巨大。目前，市场上常用热收缩膜的主要基于聚丙烯、聚氯乙稀和改性聚对苯二甲酸乙二醇酯等石油基塑料材料，来源于不可再生资源，且在自然条件下不可降解，易造成环境污染问题。因此亟需制备出符合应用需求的生物可降解热收缩膜。然而，由于聚乳酸自身脆性等缺陷，限制了其在热收缩膜领域的应用。
[0004]专利CN112226050A公开了一种使用聚酰胺共混改性聚乳酸制备热收缩材料的方法，添加的聚酰胺降解比较困难，且与聚乳酸存在相容性问题，极大影响膜的透明性。专利CN114015185A以烯丙基（二异丙基氨基）二甲基硅烷为引发剂通过开环聚合反应制得改性聚乳酸，但添加的烯丙基（二异丙基氨基）二甲基硅烷会对环境带来较大的负面影响。

技术实现思路

[0005]为解决现有热收缩膜降解困难的技术问题，本专利技术提供了一种改性聚乳酸共聚酯及高透明生物可降解热收缩膜，本专利技术的改性聚乳酸共聚酯尤其适合用于制备热收缩膜，可在无需外加任何填料助剂的情况下制备生物可降解聚乳酸热收缩膜，不仅具有高透明性和生物可降解性，并且还克服了普通聚乳酸自身脆性低的缺点，使膜材料兼具出色的韧性和强度。
[0006]为此，本专利技术的具体技术方案为：一种改性聚乳酸共聚酯，其由聚左旋乳酸预聚物组分a，柔性可降解聚酯组分b和聚消旋乳酸预聚物组分c通过扩链剂共聚形成线性改性聚乳酸共聚酯；其中，所述组分a为由L
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丙交酯开环聚合制得；所述组分b为低分子量聚酯；所述组分c为内消旋/外消旋丙交酯开环聚合制得；所述扩链剂为多异氰酸酯；组分a、组分b和组分c的重量比为（13.3
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40）:（10
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20）:（40
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66.7），总和为100；所述改性聚乳酸共聚酯的数均分子量为20000
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200000g/mol；所述聚左旋乳酸预聚物的数均分子量为500
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20000g/mol；所述聚消旋乳酸预聚物的数均分子量为500
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20000g/mol；所述低分子量聚酯选自数均分子量为500
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20000g/mol的PBS、PBAT或PCL。
[0007]作为本专利技术的进一步改进在于，所述聚左旋乳酸预聚物构的数均分子量为2000
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6000g/mol；所述聚消旋乳酸预聚物的数均分子量为2500
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15000g/mol；所述低分子量聚酯为数均分子量为2500
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10000g/mol的PCL。
[0008]更为优选的是，所述组分a、组分b和组分c的重量比为20:20:60；所述聚左旋乳酸预聚物的数均分子量为2500g/mol；所述聚消旋乳酸预聚物的数均分子量为10000g/mol；所述PCL的数均分子量为2500g/mol。此情况下，低分子量聚酯和其他组分的协同效果更优。
[0009]进一步地，所述扩链剂为六亚甲基
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二异氰酸酯、4，4'
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亚甲基双(异氰酸苯酯)、间苯二甲基二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯。扩链剂的优选用量为组分a和组分c端羟基合计摩尔数的1
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3倍。扩链剂用量过少，则导致部分预聚物无法参与扩链反应，低分子量高分子在聚合物体系中起到增塑剂的作用，使力学性能降低。扩链剂用量过高，由异氰酸酯基和羟基（羧基）合成的聚氨酯键起到硬段的作用，硬段含量过多使材料无法形成良好的微相分离结构。
[0010]本专利技术的改性聚乳酸共聚酯可用于制备一种高透明生物可降解热收缩膜，制备方法包括以下步骤：（1）将聚左旋乳酸预聚物组分a、柔性可降解聚酯组分b、聚消旋乳酸预聚物组分c加入到反应器中，加热至完全熔融后加入扩链剂，在惰性气体氛围下升温搅拌反应，冷却，以氯仿溶解混合物，并在无水甲醇中进行沉淀，所得沉淀物即为改性聚乳酸共聚酯；反应温度优选为180
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220℃，搅拌反应时间优选为150
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250min。
[0011]（2）将干燥后的改性聚乳酸共聚酯在双螺杆挤出机中熔融挤出，模头铸片，双向拉伸，冷却定型得到高透明生物可降解热收缩膜。所述熔融温度优选为160
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200℃，拉伸温度优选为60
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100℃，MD拉伸倍率优选为2
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6倍，TD拉伸倍率优选2
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6倍。
[0012]常规聚乳酸（PLA）的韧性较差，且冲击强度和断裂伸长率均低于常用树脂。由PLA的结构可知，PLA分子链中的羰基与邻近氧原子共平面，而且与邻近碳原子的距离很近，不易旋转，因此分子链柔性差，材料呈现质硬且脆，抗冲击性差，成膜性不好等特点。此外，PLA熔融时易在酸、碱、醇及水的作用下发生降解，耐热性差。因此常规PLA在作为热收缩膜的应用过程中，会存在诸多技术问题，难以获得理想功能的热收缩膜。
[0013]本专利技术组分a
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c之间的比例和链段长度对于调控最终改性聚乳酸共聚物结晶与良好的微相分离结构至关重要。为了实现本专利技术所声称的技术效果，组分a
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c的重量比以及各自的链段长度需要严格控制在上述范围内，才可达到一个平衡点，使材料兼具出色的韧性和强度，从而适于制备热收缩膜。具体而言：对于组分a聚左旋乳酸预聚物来说，在上述范围中，随着聚左旋乳酸的含量或数均分子量的增加，热收缩膜的强度增加。韧性增加会导致强度下降，相应的强度增加会导致韧性下降。因此若聚左旋乳酸预聚物的含量或分子量过小，会降低聚合物整体的强度，若过高，会导致材料的韧性差，同时也会增加扩链反应的难度。所以含量或分子量的变化存在阈值，在上述阈值范围内对含量或分子量进行调控能获得更加适合应用韧性及强度。
[0014]对于组分b聚消旋乳酸预聚物来说，低分子量聚酯的链段分子量不宜过高或过低，若分子量过高，则会导致端基被分子链所包埋使端基与异氰酸酯无法靠近，导致无法发生
反应；若分子量过低，虽然反应速率会得到很大提升，但由于分子链段过短，严重影响聚合物的力学性能，且无法形成良好的微相分离结构。
[0015]对于组分c聚消旋乳酸预聚物来说，控制在上范围中，随着聚消旋乳酸预聚物含量或数均分子量的增加，热收缩膜的韧性增加。聚消旋乳酸预聚物本身为无规共聚物，膜更加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性聚乳酸共聚酯，其特征在于：由聚左旋乳酸预聚物组分a，柔性可降解聚酯组分b和聚消旋乳酸预聚物组分c通过扩链剂共聚形成线性改性聚乳酸共聚酯；其中，所述组分a为由L
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丙交酯开环聚合制得；所述组分b为低分子量聚酯；所述组分c为内消旋/外消旋丙交酯开环聚合制得；所述扩链剂为多异氰酸酯；组分a、组分b和组分c的重量比为（13.3
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40）:（10
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20）:（40
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66.7），总和为100；所述改性聚乳酸共聚酯的数均分子量为20000
‑
200000g/mol；所述聚左旋乳酸预聚物的数均分子量为500
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20000g/mol；所述聚消旋乳酸预聚物的数均分子量为500
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20000g/mol；所述低分子量聚酯为数均分子量为500
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20000g/mol的PBS、PBAT或PCL。2.如权利要求1所述的改性聚乳酸共聚酯，其特征在于：所述聚左旋乳酸预聚物构的数均分子量为2000
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6000g/mol；所述聚消旋乳酸预聚物的数均分子量为2500
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15000g/mol；所述低分子量聚酯为数均分子量为2500
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10000g/mol的PCL。3.如权利要求2所述的改性聚乳酸共聚酯，其特征在于：所述组分a、组分b和组分c的重量比为20:20:60；所述聚左旋乳酸预聚物的数均分子量为2500g/mol；所述聚消旋乳酸预聚物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张跃胜，曹文，刘雄，包建娜，陈文兴，
申请(专利权)人：扬州惠通生物新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：