[發明專利]一種完全生物降解吹塑薄膜、其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810843532.X
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109177401B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張會良;邊俊甲;楊佳;金寶昌;賈世玲;楊慧麗;韓立晶;董麗松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B32B27/08
• 分類號: B32B27/08;B32B27/20;B32B27/28;B32B27/36;B32B33/00;C08L67/02;C08L67/04;C08J5/18;B29B9/06;B29C55/28
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• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種完全生物降解吹塑薄膜、其制備方法及其應用，薄膜包括依次接觸的內層、中層和外層；以重量份數計，內層包括聚乳酸、聚對苯二甲酸?己二酸?丁二醇酯、滑石粉、開口劑和炭黑；中層和外層均包括聚乳酸、聚對苯二甲酸?己二酸?丁二醇酯和鈦白粉；三層中還分別均包括單十八酸丙三醇酯、乙酰檸檬酸三丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺和擴鏈劑；開口劑為芥酸酰胺或油酸酰胺；擴鏈劑為苯乙烯?丙烯酸?甲基丙烯酸環氧丙酯的共聚物和/或苯乙烯?馬來酸酐?甲基丙烯酸環氧丙酯的共聚物。薄膜具有較高拉伸斷裂伸長率、抗擺錘沖擊強度、拉伸強度、楊氏模量和熱合強度，并且保持完全生物降解特性。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，尤其涉及一種完全生物降解吹塑薄膜、其制備方法及其應用。

背景技術

與傳統的石油基塑料不同，聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)是由石油基資源制成的脂肪族芳香族共聚酯，由兩種共聚單體組成，一種是剛性BT鏈段(對苯二甲酸丁二醇酯)由對苯二甲酸和1,4-丁二醇單體組成，一種是柔性BA段(己二酸丁二醇酯)由己二酸和1,4-丁二醇單體組成。PBAT兼有脂肪族聚酯的降解性和芳香族聚酯較好的力學性能。

聚乳酸(PLA)是由植物淀粉發酵而得的乳酸聚合而成，這是一種可再生資源，并且具有生物降解特性，對保護環境具有非常重要的意義。在石油能源日趨緊張的情勢下，開發研究PLA樹脂顯得尤為重要。PLA本身的性能類似于通用塑料聚丙烯，如模量高、抗張強度大和可加工性能好。但是，PLA的脆性嚴重，抗沖擊強度小于5KJ/m²，嚴重的限制了它的廣泛應用。

因此，針對PLA的脆性嚴重的缺點國內外在積極地開展改性研究，采用多組分共混改性的方法提高PLA的韌性是目前的主要技術手段，如何獲得既有高韌性，又具有可生物降解性能的PLA樹脂是制備可降解包裝薄膜等制品的要求。

PBAT具有可生物降解性，高達700％左右的拉伸斷裂伸長率和低彈性模量，因此它被認為是增韌PLA的一個很好的選擇。它們的共混物仍然是可生物降解的，并且理論上可分別具有PLA的高強度和PBAT的高延展性和韌性。然而，PLA與其它組分的簡單混合通常不能產生令人滿意的性能，因為通常兩組分之間是熱力學不相容的，這是由于組分的分子鏈段之間不利的相互作用造成其不混溶或界面粘附差。為了改善聚合物共混物的相容性并增加基體和分散相之間的界面粘附性，常常使用反應性增容或加入增容劑提高相容性，來獲得理想的性能。

熊凱等人公開的世界發明專利WO2018/028513A1公開了一種可生物降解薄膜及其制備方法，該方法將PBAT、PLA、滑石粉或碳酸鈣、環氧類共聚物，經雙螺桿擠出，再經吹塑加工，制得縱橫向撕裂強度均衡的可生物降解吹塑薄膜。

秦文生等人的申請號為201710167009.5的中國發明專利公開了一種增強型全生物降解材料及其制備方法，該方法將PBAT、PLA、碳納米管、硅烷或鈦酸酯偶聯劑，經雙螺桿擠出，再經吹塑加工，可顯著提高薄膜的拉伸強度和斷裂伸長率。

米慶華等人的申請號為201710572627.8和201710572630.X的中國發明專利公開了一種超薄透明全生物降解薄膜吹膜級材料及其制備方法，該方法將PBAT、PLA、增強增韌增透劑，增強增韌增透劑可以選擇無機的疏水性納米二氧化硅，或者有機的阿克瑪AX-8900或ADX-1200s樹脂相容劑或杭州愛克CE-AZ01增容劑中的一種或幾種，再與環氧大豆油或有機硅油，經雙螺桿擠出，再經吹塑加工，獲得5微米厚度的超薄超透明全生物降解薄膜，可用于包裝膜、購物袋、地膜。

Weraporn Pivsa-Art等人在期刊Energy Procedia(2011,9:581-588.)研究了將PLA/PBSA重量比固定為80/20，之后分別加入重量比為10％，20％，30％，40％，和50％的PBAT，共混擠出并吹塑成膜，研究顯示，當PBAT加入量為20％時，PLA/PBSA/PBAT共混物具有最大的拉伸強度和沖擊強度，掃描電鏡顯示PLA/PBSA/PBAT共混物之間具有優良的相容性。