[发明专利]一种新型聚乳酸薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型聚乳酸薄膜材料及其制备方法，属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

目前聚合物阻隔材料主要有烯烃类塑料、聚酯类、聚酰胺类、聚氯乙烯类、聚乳酸醇类、含氟类塑料、液晶类聚合物等。传统的聚烯烃塑料废弃物造成的“白色污染”己引起了世界各国的广泛关注；同时，以石油为原料的塑料工业，由于石油资源逐渐减少且不能再生，原料将日益短缺。而降解型塑料则是解决塑料废弃物对环境污染和塑料原料短缺的有效途径，其市场前景非常广阔。

聚乳酸(PLA)是一种绿色材料，由玉米等发酵产物乳酸为基本原料制得，具有良好的生物降解性，使用后能完全降解生成二氧化碳和水，不污染环境。但是常见的硬质聚乳酸为脆性材料，不耐冲击，制成薄膜时，如果不经取向性能难以满足需要。其他的性质，如热稳定性、阻隔性、抗溶剂性、阻燃性等通常不能满足需要，另外PLA的生产成本相对较高，也限制了其用途及使用效果。

纳米层状纳米硅酸盐因具有粒径小、比表面积大等特性，如能将其良好分散在聚烯烃材料中，将形成很强的相互作用界面，显著提高聚合物的力学性能、热性能和阻隔性能等。一般通过熔融共混法制备的复合材料需添加相容剂或者进行有机化改性处理提高其在材料中的分散能力。木质素作为一种广泛存在、可再生的重要资源，在制备可降解、可再生的高分子复合材料方面有重要发展前景。由于木质素有很好的耐热氧老化性能和阻燃性能，目前已经有一些关于聚烯烃/木质素的性能的研究，如Polymer Degradation and Stability,2003(81),9～18研究了15种木质素对于聚丙烯的抗老化性能；Polymer Degradation and Stability,2012(97),541～546报道了用三氯氧磷和咪唑木质素进行接枝改性，提高了PP/木质素的热稳定性和阻燃性能。

同时聚乳酸在热或者各种辐射条件下，容易出现老化降解。传统的方法是加入一定量的抗氧剂和光稳定剂来改善。绝大多数光稳定剂，如各种光屏蔽剂、紫外光吸收剂、自由基捕获剂等都是分子量较低的有机化合物或低聚物。当这些光稳定剂在高温或者紫外光照射下，都有逐渐向产品表面析出的趋势。同时传统的抗氧剂1010、168等加入到聚烯烃材料中，有可能在使用过程中迁移发生迁移现象。因此有必要考虑薄膜材料中各种助剂的用量和相容性问题导致迁移析出问题。

专利CN103160082A通过添加蒙脱土和EVA-g-MAH只是改善了PLA力学力学性能，其他性能并未涉及。专利CN102464873A通过添加改性的蒙脱土提高了PLA薄膜的阻隔性能，关于助剂的迁移问题都未提到。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型聚乳酸薄膜材料及其制备方法，制得的聚乳酸薄膜改善了聚乳酸材料原有的力学性能，同时具有良好的阻隔性，能更好的满足食品、药品等对包装材料的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种新型聚乳酸薄膜材料，由下列重量百分比的原料组成：

更进一步地，一种新型聚乳酸薄膜材料，由下列重量百分比的原料组成：

其中，所述的聚乳酸为聚乳酸的重均分子量为5～40万，分子量分布为1.2～2.4，结晶度为10％～60％。

所述的层状纳米硅酸盐为未经有机化改性的蒙脱土、高岭土、膨润土、皂石、埃洛石、陶土和粘土中的一种或两种以上的混合物。

所述的木质素是木浆木质素，未经任何改性处理。

所述的相容剂为其聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯、聚乙二醇和环氧树脂中的一种或两种以上的混合物。

所述的超细二氧化钛粉末，其80%的粒径分布在150-240nm。

上述新型聚乳酸薄膜材料的制备方法，其步骤如下：

(1)将聚乳酸放在真空烘箱中干燥8小时，然后按重量配比称取得各原料；

(2)将各种原料和添加剂在高速混合器中混合5～15分钟；

(3)将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得聚乳酸复合材料，其工艺为：一区160～170℃，二区170～180℃，三区180～190℃，四区175～185℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa。

(4)将制备的聚乳酸复合材料置于吹塑成型机中吹制得到聚乳酸薄膜，其中料筒温度为175～185℃。

本发明的优点是：