一种高韧环保的透明复合膜材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种高韧环保的透明复合膜材料，涉及c08l，具体涉及高分子化合物的组合物领域。


背景技术：

2.随着人们生活节奏的不断加快，各种一次性产品应运而生，一次性产品的大量使用造成了严重的环境污染问题，大量纸塑性产品虽然外层纸制品可以实现回收再利用，但是内层塑制产品的材料为聚乙烯或聚丙烯，无法实现回收再利用，并且不可降解，纸制品与塑制品的分离成本较高，使得大量一次性纸塑产品被废弃污染环境。采用环保可降解的乳酸聚合物为纸塑产品进行淋膜，可以实现纸塑制品的生物降解，但是乳酸聚合物的力学性能较差，制备的淋膜制品拉伸性能和抗冲击性能不佳，因此需要对聚乳酸薄膜进行改性。
3.中国发明专利cn202011011516.8公开了一种可降解型聚酯合成纸及其制备方法，采用聚酯材料与聚乳酸，聚丙烯混合协同作用，提高了产品的降解性能，并且降低了合成纸的密度，产品轻质化，但是引入的聚丙烯在环境中不能分解，不能使复合纸品实现完全降解。中国发明专利cn202011493666.7公开了一种抗氧化可降解薄膜及其制备方法，通过引入疏水性填料和二氧化钛提高了聚酯材料的耐水性和力学强度，但是填料的加入量过大会导致填料与聚合物的相容性下降，影响聚合物薄膜的力学性能。


技术实现要素：

4.为了制备得到降解效果好，力学性能佳的透明复合膜材料，本发明的第一个方面提供了一种高韧环保的透明复合膜材料，制备原料以重量份计包括：聚酯类聚合物71-138份，结晶助剂0.1-5份，链增长剂0.1-1.5份，稳定剂0.1-5份。
5.作为一种优选的实施方式，所述聚酯类聚合物选自聚乳酸、聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚乙酸乙烯酯中的一种或几种的组合。
6.作为一种优选的实施方式，所述聚酯类聚合物为聚乳酸，聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯的组合。
7.作为一种优选的实施方式，所述聚乳酸，聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯的重量比为(70-98)：(0.5-30)：(0.5-10)。
8.作为一种优选的实施方式，所述聚乳酸，聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯的重量比为(70-92)：(2-25)：(3-8)。
9.作为一种优选的实施方式，所述聚乳酸，聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯的重量比为92：2：3。
10.作为一种优选的实施方式，所述聚乳酸的分子量为2-25万道尔顿，190℃下熔融指数为1-30g/10min。
11.作为一种优选的实施方式，所述聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯选自聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚壬二酸对苯二甲酸丁二酯、聚癸二酸对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种的
组合。
12.作为一种优选的实施方式，所述聚己二酸对苯二甲酸丁二酯在190℃下的熔体流动速率为2.5-4.5g/10min。
13.作为一种优选的实施方式，所述聚乙酸乙烯酯在室温下的粘度为40000-60000pa.s。
14.作为一种优选的实施方式，所述结晶助剂为成核剂，所述成核剂选自无机成核剂、有机成核剂、高分子成核剂、β晶型成核剂中的一种或几种的组合。
15.作为一种优选的实施方式，所述无机成核剂选自氧化物成核剂、稀土金属成核剂、碳酸钙成核剂、云母成核剂、炭黑成核剂中的一种或几种的组合。
16.作为一种优选的实施方式，所述成核剂为氧化物成核剂。采用氧化物成核剂与聚乳酸，聚己二酸对苯二甲酸丁二酯反应，可以使聚合物在熔体状态下重新结晶，增加聚合物熔体间的分散相容性，提高聚合物的透明度和熔体强度。
17.作为一种优选的实施方式，所述链增长剂选自双官能团酸衍生物、酸酐、环氧化物、醇类链增长剂、胺类链增长剂、醚类链增长剂中的一种或几种的组合。
18.作为一种优选的实施方式，所述链增长剂为低分子量的环氧化物。
19.申请人在实验过程中发现采用聚乳酸与聚己二酸对苯二甲酸丁二酯共同反应，制备过程中由于热降解和水解使得聚合物的分子质量降低，端羧基的数量增加，生成的聚合物熔体容易破裂，成膜难度较大，并且生成的膜材料脆度较高，在淋膜材料的冷却过程中容易收缩出现褶皱和鱼眼，淋膜层的抗撕裂强度较低，力学性能不佳，通过引入环氧型扩链剂和粘度为4-6万pa.s的聚乙酸乙烯酯可以改善聚合物熔体的力学性能，提高抗撕裂能力和拉伸性能，猜测可能的原因是：聚合物熔体在高温加工过程中由于降解反应产生了大量的端羧基，反应活性较强，聚乙酸乙烯酯和扩链剂引入后可以使端羧基，羟基，氨基之间发生反应，热分解的小分子量聚合物重新聚合，在各个小分量聚合物之间形成“架桥”提高聚合物的分子质量，从而增加聚合物体系的粘度，提高熔体强度，改善淋膜层的拉伸性能和抗撕裂能力。
20.作为一种优选的实施方式，所述稳定剂包括抗氧化剂和紫外吸收剂。
21.作为一种优选的实施方式，所述抗氧化剂和紫外吸收剂的重量比为1：(0.3-0.8)。
22.作为一种优选的实施方式，所述抗氧化剂和紫外吸收剂的重量比为1：0.5。
23.作为一种优选的实施方式，所述抗氧化剂选自胺型抗氧剂、酚型抗氧剂、磷酸化合物抗氧剂、杂环分子抗氧剂中的一种或几种的组合。
24.作为一种优选的实施方式，所述抗氧化剂为受阻酚型抗氧剂和磷酸化合物抗氧剂的组合。
25.作为一种优选的实施方式，所述受阻酚型抗氧剂为抗氧剂1076与抗氧剂168的组合。
26.作为一种优选的实施方式，所述抗氧剂1076与抗氧剂168的重量比1：(1-1.5)。
27.作为一种优选的实施方式，所述抗氧剂1076与抗氧剂168的重量比1：1.2。
28.作为一种优选的实施方式，所述紫外吸收剂选自苯酮类紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂、磷酰胺类紫外吸收剂、受阻胺类紫外吸收剂中的一种。
29.作为一种优选的实施方式，所述紫外吸收剂为受阻胺类紫外吸收剂。
30.本发明的第二个方面提供了一种高韧环保的透明复合膜材料的制备方法，包括以下步骤：
31.(1)将制备原料按重量份称取，使用高速混合机混合，混合转速为500-1500rpm。混合时间为5-20min，得到混合物；
32.(2)将步骤1得到的混合物加入双螺杆挤出机中进行剪切分散，挤出造粒，双螺杆挤出机的温度为140-240℃，转速为200-500rpm，螺杆长度与直径比为(35-55)：1。
33.作为一种优选的实施方式，所述高速混合机的混合转速为500-1200rpm，混合时间为5-20min，双螺杆挤出机温度为190-220℃，双螺杆挤出机转速为250-400rpm，螺杆长度与直径比为(36-52)：1。
34.申请人发现在高速混合机的高速混合过程中，由于摩擦生热，可以使低熔点的稳定剂，结晶助剂和链增长剂包覆到聚酯类聚合物的表面，有利于助剂在聚合物熔体中分散均匀，并且搭配双螺杆挤出机的温度和转速使混合物进一步混合均匀，提升熔体的力学性能。
35.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
36.(1)本发明所述高韧环保的透明复合膜材料，通过采用环氧型扩链剂和粘度为4-6万pa.s的聚乙酸乙烯酯可以改善聚合物熔体的力学性能，提高抗撕裂能力和拉伸性能。
37.(2)本发明所述高韧环保的透明复合膜材料，通过采用氧化物型无机成核剂与分子量为2-25万道尔顿的聚乳酸反应，使聚合物熔体再次结晶，提高复合膜的透明度和与纸质产品的结合能力。
38.(3)本发明所述高韧环保的透明复合膜材料，通过采用受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂协同作用，提升复合膜的耐老化能力，延长复合膜的使用寿命。
39.(4)本发明所述高韧环保的透明复合膜材料，通过采用聚乳酸与聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯组合共混，制备得到的复合膜材料在一定条件下能够被生物降解，无环保压力。
具体实施方式
40.下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
41.另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
42.实施例1
43.一种高韧环保的透明复合膜材料，制备原料以重量份计包括：聚酯类聚合物97份，结晶助剂0.5份，链增长剂0.5份，稳定剂2份。
44.所述聚酯类聚合物为聚乳酸，聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯的组合，重量比为92：2：3；所述聚乳酸的分子量为3.8万道尔顿，190℃下熔融指数为4.5g/10min，购自美国natureworks，牌号为4032d；所述聚烷基酸对苯二甲酸丁二酯为聚己二酸对苯二甲酸丁二酯，在190℃下的熔体流动速率为4.5g/10min，购自金晖兆隆，牌号为ecoworld；所述聚乙酸乙烯酯在室温下的粘度为50000pa.s，购自北京东方石油化工有限公司，型号为bj-235。
45.所述结晶助剂为氧化物成核剂，购自瑞奇特，牌号为rqt-ch。
46.所述链增长剂为低分子量的环氧化物，购自佳易容，牌号为sg-20。
47.所述稳定剂包括抗氧化剂和紫外吸收剂，重量比为1：0.5。
48.所述抗氧化剂为抗氧剂1076与抗氧剂168的组合，重量比1：1.2；所述紫外吸收剂为受阻胺类紫外吸收剂，型号为uv-770，购自德国basf公司。
49.一种高韧环保的透明复合膜材料的制备方法，包括以下步骤：
50.(1)将制备原料按重量份称取，使用高速混合机混合，混合转速为1200rpm。混合时间为5min，得到混合物；
51.(2)将步骤1得到的混合物加入双螺杆挤出机中进行剪切分散，挤出造粒，双螺杆挤出机的温度为210℃，转速为350rpm，螺杆长度与直径比为45：1。
52.实施例2
53.一种高韧环保的透明复合膜材料及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于聚乳酸，聚己二酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯的组合，重量比为85：7：5。
54.高速混合机的混合转速为500rpm，混合时间为20min，双螺杆挤出机温度为220℃，双螺杆挤出机转速为360rpm。
55.实施例3
56.一种高韧环保的透明复合膜材料及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于聚酯类聚合物98份，结晶助剂0.7份，链增长剂0.3份，稳定剂1份。
57.聚乳酸，聚己二酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯的组合，重量比为70：25：3。
58.高速混合机的混合转速为500rpm，混合时间为15min，双螺杆挤出机温度为190℃，双螺杆挤出机转速为400rpm。
59.实施例4
60.一种高韧环保的透明复合膜材料及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于聚酯类聚合物98份，结晶助剂0.7份，链增长剂0.8份，稳定剂0.5份。
61.聚乳酸，聚己二酸对苯二甲酸丁二酯，聚乙酸乙烯酯的组合，重量比为80：10：8。
62.高速混合机的混合转速为1000rpm，混合时间为10min，双螺杆挤出机温度为190℃，双螺杆挤出机转速为250rpm。
63.性能测试：
64.将实施例1-4制备得到的复合膜材料粒子采用现有技术制备成高韧环保的透明复合膜。
65.1.拉伸强度：依据gb/t 13022标准测试制备得到的透明复合膜的拉伸强度。
66.2.断裂伸长率：依据gb/t 13022标准测试制备得到的透明复合膜的断裂伸长率。
67.3.直角撕裂强度：依据gb/t16578标准测试制备得到的透明复合膜的直角撕裂强度。
68.4.生物分解率：依据gb/t 19277.1标准测试制备得到的透明复合膜的生物分解率。依据上述标准进行测试，测试结果见于表1。
69.表1
70.