[發明專利]一種水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜及其制備與應用

有效

• 申請號: 202010181820.0
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111234279B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 周興平;曹志文;王勇;趙茂吉;解孝林
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J7/12;C08F283/02;A01G13/02;B65D65/46;C08L67/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于生物降解材料領域，公開了一種水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜及其制備與應用，制備方法是先將可生物降解的聚合物和交聯劑共混得到專用料，再將專用料成型加工成厚膜，接著對厚膜進行雙向拉伸，最后再進行電子束輻照，即可得到水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜，提升生物降解聚合物薄膜的水汽阻隔性質。本發明通過對制備方法整體流程工藝設計進行改進，通過使用雙向拉伸工藝和電子束輻照技術對生物降解聚合物薄膜進行改性，可有效地解決生物降解聚合物薄膜水汽阻隔性差的問題，能廣泛用于農業覆蓋地膜、食品及日用品包裝、電子產品包裝等眾多領域。

技術領域

本發明屬于生物降解材料領域，更具體地，涉及一種水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜及其制備與應用。

背景技術

聚己二酸/對苯二甲酸-丁二醇酯及其與其它生物降解聚合物的共混物具有可完全生物降解特性，同時具有良好的力學性能和加工特性，可廣泛用于農用覆蓋薄膜和包裝薄膜。但聚己二酸/對苯二甲酸-丁二醇酯及其生物降解共混物薄膜的水蒸汽透過量較高，純聚己二酸/對苯二甲酸-丁二醇酯薄膜的水蒸氣透過量為相同厚度的聚乙烯薄膜兩倍以上，且其生產成本為相同厚度聚乙烯薄膜的2～3倍，這極大地限制了聚己二酸/對苯二甲酸-丁二醇酯及其生物降解共混物薄膜的推廣應用。

為解決聚己二酸/對苯二甲酸-丁二醇酯及其生物降解共混物薄膜水汽阻隔性差的問題，通常較有效的方法是添加無機片狀填料，特別是添加取向的納米層狀填料。添加無機填料也會帶來一些新的問題或難題：如何提升填料與聚合物基體的相容性、防止填料的聚集、保證薄膜的良好透光性、防止填料成為應力集中點以損害薄膜的力學性能等。另一方面，為降低聚己二酸/對苯二甲酸-丁二醇酯及其生物降解共混物薄膜的成本，除了降低原料成本、改進設備和工藝以降低生產和加工能耗外，降低薄膜厚度也是一種簡單有效的手段。模壓或流延成型難以有效降低薄膜厚度。吹塑成型過程中，降低口模間隙、增大牽引比或吹脹比是降低聚合物薄膜厚度的常用方法。但這些手段易造成生物降解聚合物熔體破裂或薄膜制品缺陷，影響薄膜的力學性能及對水、氣的阻隔能力。將聚合物膜進行雙向拉伸也可降低薄膜的厚度，且獲得的薄膜力學性能、水氣阻隔性能、光學特性均較理想，在聚烯烴(如聚丙烯等)不可降解聚合物薄膜中得到了較為廣泛的應用。雙向拉伸工藝對聚合物薄膜的均勻性和材料韌性有很高要求，如二氧化碳-環氧丙烷共聚物就難以使用雙向拉伸工藝，而大多數生物可降解聚合物薄膜能否進行雙向拉伸也尚不明確。另一方面，采用電子束輻照技術處理可以提升聚己二酸/對苯二甲酸-丁二醇酯薄膜的拉伸強度、斷裂伸長率等力學性能，彌補生物降解聚合物薄膜因減薄帶來的力學性能下降問題(中國發明專利CN106883566A)，但力學性能的提升效果仍有待進一步加強，且現有技術中電子束輻照后處理對生物降解聚合物薄膜水汽阻隔性能的影響并不明確。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜及其制備與應用，通過對制備方法整體流程工藝設計進行改進，使用雙向拉伸工藝和電子束輻照后處理技術對生物降解聚合物薄膜進行改性，雙向拉伸使聚合物的分子鏈在橫向和縱向方向取向而形成有序排列，并在拉伸狀態下進行熱定型使取向的大分子結構固定下來；同時，電子束輻照處理使生物降解聚合物薄膜發生交聯形成三維交聯網絡，通過兩者的配合作用，能夠提升生物降解聚合物薄膜的水汽阻隔性能和力學性能。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將可生物降解的聚合物和交聯劑共混，得到生物降解聚合物薄膜專用料；其中，所述可生物降解的聚合物至少包括聚己二酸/對苯二甲酸-丁二醇酯；

(2)將步驟(1)得到的所述生物降解聚合物薄膜專用料成型加工成生物降解聚合物厚膜，厚膜的厚度不低于0.02mm；

(3)對步驟(2)得到的所述生物降解聚合物厚膜進行雙向拉伸得到雙向取向薄膜；