[发明专利]一种生物可降解合成纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成纸技术领域，进一步地说，是涉及一种生物可降解合成纸的制备方法。

背景技术

由于普通造纸需要消耗大量的木材，所以市场一直存在着从经济效益和节约原材料方面取代普通纸张的合成纸张的需求。合成纸(也称为石头纸)最早出现于20世纪六七十年代的日本和德国等国。到20世纪80年代，苏联也研制出了合成纸。我国最早生产的合成纸出现在台湾地区。

合成纸的原料主要由聚合物和一定量的无机填料及其他助剂进行混合而成。合成纸具有比重轻、强度大、印刷性好、遮光、抗紫外线、经久耐用、经济环保等特点。

合成纸作为替代普通纤维造纸的材料也被广泛地称为一种环保产品。但是到目前为止，合成纸的基体原料是聚合物塑料，尤其是聚烯烃树脂如聚丙烯、聚乙烯或二者共混物，都是源于石油基，其来源是不可再生性的；而且由于材料属于非生物可降解性材料。大量使用此类材料，并且由其制造的产品是一次性可抛弃型的，无法回收利用，对环境造成的污染更加严重。

中国专利申请CN1118742A公开了一种合成纸，其基体是聚丙烯、聚乙烯等热塑性塑料和无机粉体如碳酸钙、硅石、滑石等组成的薄膜。所使用的聚合物并不是生物可降解、再生的材料。中国专利申请CN101676324A中公开了一种双向拉伸聚丙烯合成纸，其所得到的合成纸印刷性和装饰性强。但是以上两篇专利以及其他相关的专利中使用的聚合物都是非再生、非生物可降解性的塑料，此种塑料的使用，由于回收的问题会给环境反而带来一定的污染。而且，以聚乙烯、聚丙烯为基体树脂的合成纸，由于聚乙烯、聚丙烯本身的刚性不好，所形成的合成纸具有软、缺乏像普通纸一样的坚挺、一样的折叠性等缺点。

发明内容：

针对上述现有技术中的问题，本发明的目的提供一种生物可降解合成纸的制备方法。由这种方法制备的合成纸具有良好的折叠性(很少的记忆力)、良好的挺度、具有与纤维素纸张相似的外观和触感、完全生物可降解性等优点。可用于画画纸、书写、油墨印刷以及食品包装等。

本发明所述的生物可降解合成纸的制备方法，其原料包含有以下组分：聚乳酸树脂，100重量份数；功能性填料：70～300份，优选80～300份，更优选100～250份。

本发明方法中所述的聚乳酸树脂为生物基、可再生的树脂。聚乳酸在土壤、水中自然进行分解，然后通过微生物分解为无公害的产物。

聚乳酸树脂(PLA)，也称聚丙交酯，由于来源的可再生性以及其本身的可生物降解性能，其应用越来越受到人们的关注。聚乳酸可以从石油或天然气原料以外的一年可再生资源制备，如从玉米、小麦和马铃薯中提取的淀粉经乳酸菌发酵形成乳酸，然后经聚合最终形成聚乳酸。聚乳酸树脂能够在某些堆肥处理条件下快速降解，最终分解为水和二氧化碳。由于聚乳酸源于生物基、对人体无毒、对环境友好性，聚乳酸树脂产品逐渐得到人们的重视。而且聚乳酸本身刚性大，弯曲模量高达3GPa以上，材质比较脆，成膜后挺度高，用手拿不会塌陷，晃动具有像纸一样的清脆声。并且聚乳酸本身的伸长率低，成膜后具有折叠性，不像聚烯烃在折叠时具有返回其原始状态的倾向，亦称之为记忆性。于是聚乳酸合成纸可以克服其他塑料合成纸记忆力的缺点。

本发明的聚乳酸树脂采用现有技术中已有的各种聚乳酸树脂。聚乳酸的重均分子量在8～30万，优选10～25万，更优选为10～20万。分子量过小，在双向拉伸过程中聚乳酸容易出现破膜；如果分子量过大，给加工过程造成很大的困难。同时，要求分子量分散性(即重均分子量与数均分子量比)为1.5～2.2，优选1.8～2.2。

本发明方法的基体聚合物聚乳酸，是具有-CH(CH₃)C(O)O-的重复单元的聚合物，无论这些重复单元是如何构成该聚合物的。乳酸具有两种旋光异构体，通常被称为“D”和“L”对映体，因此丙交酯存在2个L-乳酸分子的二聚体的“L-丙交酯”，2个D-乳酸分子的二聚体“D-丙交酯”，以及由1个L-乳酸分子和1个D-乳酸分子构成的二聚体“内消旋-丙交酯”。本发明中聚乳酸可以是任意L-乳酸和D-乳酸的比例得到的聚乳酸。

本发明中的聚乳酸可采用现有技术中已有的各种聚乳酸制备方法制备。现有技术中聚乳酸树脂可以采用缩聚方法、开环聚合法等公知方法。缩聚方法即将L-乳酸或D-乳酸或它们的混合物直接脱水缩聚；开环聚合法即将丙交酯开环进行聚合，必要时使用聚合调节剂调节分子量。