[发明专利]一种聚乳酸-纳米纤维素复合包装材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸‑纳米纤维素复合包装材料及其制备方法，属于塑料制备技术领域。本发明中的聚乳酸是通过乳酸加热开环，然后进行脂肪酶酶促酯化反应，合成了无金属聚乳酸，该聚乳酸在土壤中更易降解，且毒性极小。在此基础上，本发明将所述聚乳酸与纳米纤维进行复合，制备成包装材料，纳米纤维与聚乳酸挤出时能较好的分散，并能提升材料的力学性能以及热稳定性。

技术领域

本发明涉及塑料制备技术领域，具体涉及一种聚乳酸-纳米纤维素复合包装材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸是最受国内外研究关注的生物降解材料之一，医用、包装和纤维是其三大热门应用领域。聚乳酸以天然来源的乳酸为主要原料，有很好的生物降解性和生物相容性，其生命周期对环境的负荷明显低于石油基材料，被认为是最有发展前途的绿色包装材料。

包装的目的在于保护产品、方便储运、促进销售。保护产品方面，需保证包装外观完整没有破损，这就要求包装材料的强度和耐候性要达到要求，另外要保护产品在货架期内的内在质量，如包装材料的阻隔性，保证食品不会氧化酸败或遭受微生物的侵蚀，金属制品不会生锈等。方便储运方面，要求材料具有优良的力学强度和封合强度，以保证包装在搬运、仓储和运输等流通过程中不受破损。促进销售主要体现在结构和装潢设计方面，如包装材料印刷适应性，包装材料的透明度、光泽性等。

聚乳酸还具有优异的后加工性、气体阻隔性、热阻隔性、生物相容性和透明性等，但同时单一聚乳酸材料性能上也存在一些不足，如脆性高，抗冲击性差，热变形温度低，亲水性差等。针对聚乳酸性能上的缺陷，现有技术多对聚乳酸包装材料进行改性处理，包括化学改性、物理改性以及复合材料改性等。复合材料的制备是拓宽聚乳酸应用的最重要途径，复合材料在结晶性、生物相容性及亲水性方面表现出优于单一聚乳酸材料的能力。根据填充成分的差异，聚乳酸复合材料包括：聚乳酸/碳纳米管复合材料、聚乳酸/环糊精复合材料、聚乳酸/纤维素复合材料、聚乳酸/有机蒙脱土复合材料等。

中国专利CN 106893284 A公开了聚乳酸/纳米纤维素复合材料的制备方法，包括以下具体步骤：1)制备纳米纤维素有机凝胶；2)将步骤1)中制备的纳米纤维素有机凝胶块浸没于聚乳酸的三氯甲烷溶液中24～48小时，从溶液中取出凝胶块在常温下干燥2～5小时后，放入真空干燥箱中于50～60℃条件下真空干燥10～15小时，用热压机热压得到聚乳酸/纳米纤维素复合材料，本发明反应条件温和，方法适用性强，无需添加其他添加剂进行反应，有效增加纳米纤维素在复合材料中占比的同时，也保证纳米纤维素在聚乳酸基体中分散性。

中国专利CN 110730792 A公开了聚乳酸接枝纤维素纳米纤维及其制造方法，其包含接枝纤维素，其具有与构成纤维素纳米纤维的纤维素键合的接枝链，并且是接枝链为聚乳酸且在红外吸收光谱中源自聚乳酸的C＝O的吸光度相对于源自纤维素的O-H的吸光度之比为0.01以上且1000以下的聚乳酸接枝纤维素纳米纤维。本发明还是聚乳酸接枝纤维素纳米纤维的制造方法，其包括在包含胺类和通过使该胺类和酸类发生反应获得的盐的有机聚合催化剂的存在下将丙交酯接枝聚合到构成纤维素纳米纤维的纤维素上的工序。作为有机聚合催化剂，优选4-二甲基氨基吡啶和4-二甲基氨基吡啶鎓三氟甲磺酸盐。

然而，现有的聚乳酸包装材料中，聚乳酸多是开环聚合和直接缩合反应制得，开环反应需要较高的温度和较长的反应时间。此外，缩合过程通常使用金属催化剂，容易引发健康和安全问题，因此开发一种力学性能强且同时环保的聚乳酸复合包装材料显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种聚乳酸-纳米纤维素复合包装材料及其制备方法。

一种聚乳酸-纳米纤维素复合包装材料的制备方法，包括如下步骤：

S1制备纳米纤维素；

S2合成聚乳酸；

S3制备复合材料。