一种全生物降解薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高韧性全生物降解薄膜组成及制备方法，具体涉及一种以聚碳酸 亚丙酯（PPC)、聚乳酸（PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT)为原料制备的全生物 降解薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑料薄膜包装材料在日常生活和生产中，起到巨大作用，然而目前所采用的塑料 包装薄膜绝大多数为非降解或光降解产品（聚乙烯)。大量薄膜材料的使用，造成大量白色 污染，带来大量环境问题，以生物降解材料代替目前的聚乙烯产品，是解决白色污染的重要 手段。
[0003] 迄今为止已规模化生产的全生物降解材料有聚碳酸亚丙酯（PPC)、聚丁二酸丁二 酯（PBS)、聚丁二醇-丁二酸/己二酸共聚酯（PBSA)、聚乳酸（PLA)、聚己内酯（PCL)、聚乙醇 酸（PGA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT)及聚羟基脂肪酸酯（PHA)(塑料科技，35 (7)， 92~97,2007 ;聚酯工业，21(3)，3~8,2008)等，然而PBS、PBSA、PGA、PCL等材料虽然成膜 性好，但价格较高，用于做普通包装材料成本难以接受；PPC和PLA材料价格较低，但单独制 备的薄膜韧性较差，无法满足日常包装需要。
[0004] 中国专利申请号CN201210297866公布了一种采用聚乳酸（PLA)、聚己二酸/对苯 二甲酸丁二酯（PBAT)和改性淀粉为原料的全生物降解复合材料，但当PBAT含量较低时，依 然较脆，PBAT含量较高时，性能较好，但价格较高。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种全生物降解薄膜及其制备方法，以解决现有技术中所 存在的上述问题。
[0006] 一种全生物降解薄膜，其由按重量份数计的如下组分组成： 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯：35~80份； 聚乳酸： 10~35份； 聚碳酸亚丙酯： 10~35份； 稳定剂： 0. 5~2份。
[0007] 本发明采用PBAT、PLA、PPC三元共混体系，一方面，由于PPC、PLA价格较低，能够 保持最终产品的价格，另一方面，PPC由于分子量较高，在改性和吹膜过程中能够起到提高 溶体强度和促进PLA和PBAT相容性的作用，从而保证最终制品的力学性能。
[0008] 作为优选方案，所述的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯重均分子量为30~200kDa， 分子量分布为1. 5~4。当分子量大于200kDa时，价格较高，当分子量小于30kDa时，材料强 度较差，影响薄膜性能。
[0009] 作为优选方案，所述的聚乳酸重均分子量为30~300kDa，分子量分布为1. 5~5。当 分子量大于300kDa时，材料加工温度较高，，容易造成相分离，影响薄膜性能，当分子量小 于30kDa时，材料较脆，影响薄膜韧性。
[0010] 作为优选方案，所述的聚碳酸亚丙醋重均分子量为400~900kDa，分子量分布为 2~6. 5。由于聚碳酸亚丙酯具有较高的分子量，熔体粘度较大，能够有效提高膜泡的稳定性， 并对聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸的共混起到增容作用，从而提高薄膜的性能。 [0011] 作为优选方案，所述的稳定剂为硬脂酸、抗氧剂、抗老化剂、扩链剂的一种或几种。
[0012] 一种如本发明所述的全生物降解薄膜的制备方法，其是先采用双螺杆挤出机制备 改性生物降解树脂切片，采用单螺杆吹膜成型工艺制备薄膜包装材料，具体过程如下： 烘料--共混--改性造粒--干燥--吹塑成型--包装。
[0013] 作为优选方案，所述烘料的具体操作为： 将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸在80°C气流的干燥条件下干燥至水含量低 于lOOppm，将聚碳酸亚丙醋在40°C真空条件下干燥至挥发分含量低于300ppm。
[0014] 作为优选方案，所述共混选用长径比为30~50的双螺杆挤出机，控制各段温度在 90~220°C。
[0015] 作为优选方案，所述吹塑成型用长径比为15~34的单螺杆挤出机，控制各段温度 为90~170°C，薄膜吹胀比为2~5 :1，薄膜厚度6um~50um。
[0016] 本发明的优点是制备的薄膜具有优异的韧性和全生物降解性，同时还具有较低的 成本，是现有不可降解薄膜包装材料的理想替代品。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施 例。
[0018] 实施例1 PBAT :重均分子量40kDa ;分子量分布：1. 9 35份 PLA :重均分子量llOkDa ;分子量分布：2. 2 35份 PPC :重均分子量540kDa ;分子量分布：3. 4 29份 稳定剂：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比 为18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比2. 8 :1，膜厚25um。
[0019] 实施例2 原料： PBAT :重均分子量60kDa ;分子量分布：2. 8 50份 PLA :重均分子量170kDa ;分子量分布：3. 3 25份 PPC :重均分子量660kDa ;分子量分布：4. 1 24份 稳定剂：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比 为18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比2. 5 :1，膜厚20um。
[0020] 实施例3 原料： PBAT :重均分子量40kDa ;分子量分布：1. 9 60份 PLA:重均分子量170kDa;分子量分布：3. 3 20份 PPC:重均分子量540kDa;分子量分布：3. 4 19份 稳定剂：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比 为18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比3 :1，膜厚18um。
[0021] 实施例4 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 80份 PLA:重均分子量llOkDa;分子量分布：2. 2 30份 PPC:重均分子量660kDa;分子量分布：4. 1 29份 稳定剂：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比为 18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比4. 2 :1，膜厚8um。
[0022] 实施例5 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 50份 PLA:重均分子量llOkDa;分子量分布：2. 2 35份 PPC:重均分子量540kDa;分子量分布：3. 4 14份 稳定剂：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比 为18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比2. 8 :1，膜厚50um。
[0023] 实施例6 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 60份 PLA:重均分子量170kDa;分子量分布：3. 3 20份 PPC:重均分子量660kDa;分子量分布：4. 1 19份 稳定剂：硬脂酸1份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比 为18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比3. 5 :1，膜厚25um。
[0024] 实施例7 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 60份 PLA:重均分子量170kDa;分子量分布：3. 3 20份 PPC:重均分子量660kDa;分子量分布：4. 1 19份 稳定剂：抗氧化1份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比 为18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比3. 5 :1，膜厚25um。
[0025] 实施例8 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 50份 PLA:重均分子量llOkDa;分子量分布：2. 2 35份 PPC:重均分子量540kDa;分子量分布：3. 4 14份 稳定剂：抗老化剂2份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比 为18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比2. 8 :1，膜厚50um。
[0026] 实施例9 原料： PBAT:重均分子量60kDa;分子量分布：2. 8 80份 PLA:重均分子量llOkDa;分子量分布：2. 2 30份 PPC:重均分子量660kDa;分子量分布：4. 1 29份 稳定剂：扩链剂〇.5份 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比为 18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比4. 2 :1，膜厚8um。
[0027] 对比例 原料： 低密聚乙烯 方法：原料干燥后，采用长径比为44的双螺杆挤挤出机造粒，粒料干燥后，采用长径比 为18的单螺杆挤出机吹膜，吹胀比2. 8 :1，膜厚20um。
[0028] 各实施例以及对比例制备的薄膜性能见表1 表1薄膜性能
【主权项】
1. 一种全生物降解薄膜，其特征在于，由按重量份数计的如下组分组成： 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯：35~80份； 聚乳酸： 10~35份； 聚碳酸亚丙酯： 10~35份； 稳定剂： 0. 5~2份。
2. 根据权利要求1所述的全生物降解薄膜，其特征在于：所述的聚己二酸/对苯二甲 酸丁二醋重均分子量为30~200kDa，分子量分布为1.5~4。
3. 根据权利要求1所述的全生物降解薄膜，其特征在于：所述的聚乳酸重均分子量为 30~300kDa，分子量分布为1. 5~5。
4. 根据权利要求1所述的全生物降解薄膜，其特征在于：所述的聚碳酸亚丙酯重均分 子量为400~900kDa，分子量分布为2~6. 5。
5. 根据权利要求1所述的全生物降解薄膜，其特征在于：所述的稳定剂为硬脂酸、抗氧 剂、抗老化剂、扩链剂的一种或几种。
6. -种如权利要求1所述的全生物降解薄膜的制备方法，其特征在于：采用双螺杆挤 出机制备改性生物降解树脂切片，采用单螺杆吹膜成型工艺制备薄膜包装材料，具体过程 如下： 烘料--共混--改性造粒--干燥--吹塑成型--包装。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烘料的具体操作为： 将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸在80°C气流的干燥条件下干燥至水含量低 于lOOppm，将聚碳酸亚丙醋在40°C真空条件下干燥至挥发分含量低于300ppm。
8. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述共混选用长径比为30~50的双 螺杆挤出机，控制各段温度在90~220°C。
9. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述吹塑成型用长径比为15~34的 单螺杆挤出机，控制各段温度为90~170°C，薄膜吹胀比为2~5 :1，薄膜厚度6um~50um。
【专利摘要】本发明涉及一种高韧性全生物降解薄膜组成及制备方法，该薄膜是有聚乳酸（PLA）、聚碳酸亚丙酯（PPC）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）和热稳定剂组成，采用双螺杆制的共混改性切片，采用单螺杆吹塑成型，制得的薄膜具有优异的韧性和全生物降解性，同时还具有较低的成本，是现有不可降解薄膜包装材料的理想替代品。
【IPC分类】C08L69-00, B29L7-00, C08L67-02, C08K5-09, B29C47-92, B29C55-28, C08L67-04
【公开号】CN104744898
【申请号】CN201510134780
【发明人】张春华
【申请人】南通龙达生物新材料科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月26日