本發(fā)明涉及生物可降解塑料薄膜領(lǐng)域，具體涉及一種pga@pla@pbat復(fù)合材料薄膜的制備方法。

背景技術(shù)：

1、開發(fā)出能夠滿足使用需求的新型生物可降解塑料，是從源頭上減少塑料白色污染，實現(xiàn)塑料行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。聚對苯甲酸-己二酸-丁二醇酯(pbat)是一種100％生物可降解的樹脂，已被廣泛應(yīng)用在地膜、膜袋包裝等領(lǐng)域。但相比聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)等傳統(tǒng)不可降解薄膜，pbat薄膜的拉伸強(qiáng)度和模量均較低且對o2和h2o的阻隔性能也一般。

2、聚乙醇酸(pga)是一種具有高的拉伸強(qiáng)度、模量和阻隔性能的生物可降解聚酯，將其與pbat或者pla@pbat共混物熔融共混可以有效改善pbat的拉伸性能和阻隔性能而不影響其生物降解性能。如專利cn113025015a以adr為相容劑，將pga與pbat進(jìn)行熔融共混并吹塑得到了低透濕暨高阻水薄膜產(chǎn)品。但因為pga的熔點(220-240℃)遠(yuǎn)高于pbat的熔點(120-140℃)，二者很難直接熔融共混。專利cn114031760a通過共聚在pbat鏈段中引入含有疏水基團(tuán)的二元醇，吹塑得到了具有疏水、阻水特性的生物可降解薄膜。

3、此外ji?eun等人(c.ji?eun,et?al.influence?of?modified?poly(glycolicacid)on?the?physical?and?mechanical?properties?of?pla/pbat/mpga?multi-phaseblends.j.polym.environ.,2024.)以帶有環(huán)氧基團(tuán)的mpga為增容劑通過小型密煉機(jī)將pga與pbat/pla(聚乳酸)熔融共混然后模壓成片制備了生物可降解共混物，添加mpga的片材的氧氣和水汽阻隔性能都有所提高但斷裂伸長率下降明顯。

4、由于pga的熔點(220-240℃)遠(yuǎn)高于pbat的熔點(120-140℃)，這導(dǎo)致了pga難以通過簡單的熔融共混均勻地分散在pbat或者pla@pbat連續(xù)相中(pbat最高加工溫度通常190-200℃)，提高pbat薄膜的力學(xué)和阻隔性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決將pga添加到pbat中提高后者力學(xué)和阻隔性能的目的，本發(fā)明提供了一種通過梯度熔融共混制備具有高阻隔性和優(yōu)異力學(xué)性能的生物可降解的pga@pla@pbat復(fù)合薄膜的方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種pga@pla@pbat復(fù)合薄膜的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將pla(聚乳酸)、pga(聚乙醇酸)和增容劑按70-88％：10-30％：0-2％的質(zhì)量比在高混機(jī)中進(jìn)行預(yù)混，再在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒得到pga@pla顆粒；

5、(2)將pbat(聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯)、步驟(1)制備的pga@pla顆粒、潤滑劑、開口劑按比例在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒后吹膜得到pga@pla@pbat復(fù)合薄膜；

6、所述的復(fù)合薄膜中各組分的質(zhì)量百分含量為：pbat?40-68％，pga@pla顆粒30％-50％，潤滑劑0.1-0.5％，開口劑0.1-0.5％。

7、作為優(yōu)選，所述pla的熔體流動速率為3-5g/10min(190℃，2.16kg)。

8、作為優(yōu)選，所述pga的特性粘度為1.0-1.5dl/g，熔點為220-240℃，結(jié)晶度為40-50％。

9、作為優(yōu)選，所述的增容劑為含有環(huán)氧官能團(tuán)的共聚物adr。

10、作為優(yōu)選，所述pbat的熔體流動速率為2-10g/10min(190℃，2.16kg)，端羧基含量為1-30mol/噸。

11、作為優(yōu)選，所述潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸單甘酯中的一種或多種。

12、作為優(yōu)選，所述開口劑為油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撐雙硬脂酰胺中的一種或多種。

13、作為優(yōu)選，步驟(1)中，高混機(jī)溫度為60-80℃，轉(zhuǎn)速為200-500rpm，混合時間為10-20min。

14、作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述雙螺桿擠出機(jī)為平行同向雙螺桿擠出機(jī)，螺桿長徑比大于20：1且不超過56：1；所述雙螺桿擠出機(jī)一至十段溫度為180-240℃；模頭溫度為220-240℃；轉(zhuǎn)速控制在150-300rpm。

15、作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述的造粒采用風(fēng)冷切粒，得到pga@pla顆粒。

16、作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述雙螺桿擠出機(jī)采用平行同向雙螺桿擠出機(jī)，螺桿長徑比大于20：1且不超過56：1；所述雙螺桿擠出機(jī)一至十段溫度為150-190℃；模頭溫度為150-170℃；轉(zhuǎn)速控制在150-300rpm。

17、作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述造粒采用風(fēng)冷切粒，得到pga@pla@pbat顆粒。

18、作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述吹膜使用的吹膜擠出機(jī)一至四段溫度為160-180℃，吹脹比(?？谥睆剑耗づ葜睆?為1:2-4，吹膜拉伸比為1.0-2.0。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

20、(1)本發(fā)明采用梯度熔融共混制備pga@pla@pbat復(fù)合材料，先通過雙螺桿擠出機(jī)將pga均勻分散在熔點稍低(160-175℃)的pla中，然后再將制備好的pga@pla均勻分散在相對低熔點的pbat中。

21、(2)本發(fā)明將adr預(yù)先加入到pga/pla共混體系中，既可以增加二者界面相容性，實現(xiàn)pga在pla中良好分散，也可以增加pla/pbat界面相容性，實現(xiàn)pla(內(nèi)含pga分散相)在pbat中良好分散。

22、(2)相比于直接熔融共混，本發(fā)明通過梯度熔融共混有效解決了pbat和pga由于熔點差異過大導(dǎo)致加工困難的難題，利用常規(guī)pbat吹膜工藝即可制備具有良好的阻隔性能和力學(xué)性能的復(fù)合材料薄膜。

23、(3)本發(fā)明的梯度熔融共混的方法可適用于所有由于熔點差距過大導(dǎo)致加工困難的高分子體系，具有廣泛的應(yīng)用性與實施簡單等優(yōu)點。

24、(4)本發(fā)明工藝流程簡單，易于操作，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種pga@pla@pbat復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述pla的熔體流動速率為3-5g/10min(190℃，2.16kg)。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述pga的特性粘度為1.0-1.5dl/g，熔點為220-240℃，結(jié)晶度為40-50％。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的增容劑為含有環(huán)氧官能團(tuán)的共聚物adr。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述pbat的熔體流動速率為2-10g/10min(190℃，2.16kg)，端羧基含量為1-30mol/噸。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸單甘酯中的一種或多種；所述開口劑為油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撐雙硬脂酰胺中的一種或多種。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，高混機(jī)溫度為60-80℃，轉(zhuǎn)速為200-500rpm，混合時間為10-20min。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述雙螺桿擠出機(jī)為平行同向雙螺桿擠出機(jī)，螺桿長徑比大于20：1且不超過56：1；所述雙螺桿擠出機(jī)一至十段溫度為180-240℃；模頭溫度為220-240℃；轉(zhuǎn)速控制在150-300rpm。

9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述雙螺桿擠出機(jī)采用平行同向雙螺桿擠出機(jī)，螺桿長徑比大于20：1且不超過56：1；所述雙螺桿擠出機(jī)一至十段溫度為150-190℃；模頭溫度為150-170℃；轉(zhuǎn)速控制在150-300rpm。

10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述吹膜使用的吹膜擠出機(jī)一至四段溫度為160-180℃，吹脹比為1:2-4，吹膜拉伸比為1.0-2.0。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種PGA@PLA@PBAT復(fù)合薄膜的制備方法，其包括以下步驟：(1)將PLA、PGA和增容劑按70?88％：10?30％：0?2％的質(zhì)量比在高混機(jī)中進(jìn)行預(yù)混，再在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒得到PGA@PLA顆粒；(2)將PBAT、步驟(1)制備的PGA@PLA顆粒、潤滑劑、開口劑按比例在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒后吹膜得到PGA@PLA@PBAT復(fù)合薄膜。本發(fā)明制備的PGA@PLA@PBAT復(fù)合薄膜具有高阻隔性和優(yōu)異力學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：馮杰,蔡凱,劉驍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10