[發明專利]一種兼具氧氣阻隔和良好力學性能的聚乳酸基復合薄片材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810370209.5
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108822507A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 沈育才;夏夢璐;王庭慰;周明柱;姜帥
• 申請（專利權）人: 宿遷市南京工業大學新材料研究院;南京工業大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08L69/00;C08K3/36;C08K3/34
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 倪鉅芳

本發明提供了一種兼具阻隔和良好力學性能的聚乳酸基復合薄片材料，其組分按照質量份數配比包括由50?70份聚乳酸、30?50份聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯或聚碳酸亞丙酯、3?9份填充劑和0.1?1份擴鏈劑；上述聚乳酸基復合薄片材料的制備方法包括以下步驟：步驟1）：干燥預混；將聚乳酸、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯或聚碳酸亞丙酯和填充劑充分混合均勻并干燥；步驟2）：熔融共混；將干燥好的混合物和擴鏈劑熔融共混；步驟3）：成型。本發明以聚乳酸類生物降解材料為主要基體，通過共混第二相基體材料及填充劑并進行適當改性和擴鏈劑復配，制得聚乳酸基復合薄片材料，解決了常規生物降解材料力學和氣體阻隔性能差的問題。

技術領域

本發明屬于高分子降解材料技術領域，具體涉及一種兼具阻隔和良好力學性能的聚乳酸基復合薄片材料及其制備方法。

背景技術

高分子材料為人們在生活帶來了前所未有的便捷，但是它在方便人們的同時卻給生存環境帶來了污染問題。隨著人們環保意識的增強，對全生物可降解的高分子材料的關注和研究不斷提升，它不僅價格低廉、對自然環境沒有污染，而且還具備高分子材料的良好性能。其中，聚乳酸(PLA)為100％植物基可再生材料，被認為是最有發展前景的。它因具有較高的力學強度、良好的加工性能以及突出的生物相容性而備受青睞，但是PLA存在著高脆性的致命缺點，因而在實際應用中須要對其進行增韌改性。在力學性能改善后，PLA有望成為傳統塑料的替代品應用于各種領域，其中傳統塑料應用較廣泛的是包裝領域。但因PLA氧氣阻隔性能差，又很難運用于一些對氧氣阻隔性能有要求的食品包裝行業，因此需要改善聚乳酸基材料的氧氣阻隔性能。目前，相關研究中最常見的、工藝流程簡單且經濟高效的改性方法為共混改性。

公開號為CN104194294A的中國專利通過密煉機將PLA、PBAT共混進行增韌，在力學性能不降低的情況下，加入超支化三嗪起到增容的作用，得到的復合材料最高拉伸強度為25.44MPa，最高斷裂伸長率為69.86％，該專利制備工藝簡單，但得到的力學性能改善不是很大；公開號為CN105199347A的中國專利利用一步熔融縮聚、熔融原位聚合插層制備PLA/MMT母料，再將其與PLA和PBAT共混擠出，得出的共混材料拉伸強度最高為31.45MPa,最高斷裂伸長率僅為16.23％，該專利制備工藝復雜且得到的增韌增強效果不顯著。上述專利通過加入助劑或者填料都只研究了力學性能，沒有考察其氧氣阻隔性能，這會限制其在對氧氣阻隔有要求的領域的應用推廣。對于氧氣阻隔性能的改性方法，我們發現公開號為CN105038083A的中國專利通過反應性雙螺桿擠出機將三元原料和改性添加劑共混，制備綜合性能優異的聚乳酸基復合材料，該專利未提及改性后復合材料的力學、阻隔和其他性能，且加工及成型工藝參數復雜，不利于大規模生產；公開號為CN103724957A的中國專利將聚乳酸和層狀納米硅酸鹽等添加劑進行高速共混，制備力學和阻隔性能都良好的聚乳酸薄膜材料。然而該專利制備工藝復雜，得出的拉伸強度高，但斷裂伸長率低，阻隔性能也沒有特別良好，最低氧氣滲透系數才1.2×10^-13cm³·cm/cm²·s·Pa；公開號為CN105419262A的中國專利利用二元胺作為插層劑，通過陽離子交換插入蒙脫土層間，用1,3丙烷磺內酯作為磺化劑在二元胺的另一端引入磺酸基團，達到蒙脫土脫層效果，然后將聚乳酸均勻分散在蒙脫土基體中達到提高阻隔和強度的作用，但是此制備工藝復雜且不能保證完全脫層和分散均勻。上述專利提高阻隔的方法包含共混其他聚合物和添加劑或者在聚乳酸中引入層狀納米粒子如MMT實現插層，得出的復合材料的阻隔性能提高有限或工藝復雜，不利于工業化生產。因此，針對上述現象迫切需要研發一種可熔融加工，制備工藝簡便，同時阻隔性能和力學性能良好的聚乳酸基復合薄片材料。

發明內容

基于以上現有技術，本發明的目的在于提供一種兼具阻隔和良好力學性能的聚乳酸基復合薄片材料及其制備方法，通過熔融共混改性制備得到的兼具阻隔和良好力學性能的聚乳酸基復合薄片材料，解決了聚乳酸可降解薄片氧氣阻隔性能差和力學性能低的技術問題。

為了實現以上目的，本發明采用的技術方案為：