[发明专利]一种全生物降解的复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种全生物降解的复合薄膜及其制备方法。

背景技术

目前，生物降解塑料研究开发主要以淀粉基生物降解塑料为主，主要产品为聚烯烃或聚苯乙烯中添加或共混淀粉制品。但这种淀粉/塑料共混物达不到真正的完全生物降解，只是将聚合物分解成碎片，仍然对环境产生较大的影响。

聚乳酸（PLA）是一种具有良好机械性能和生物降解性的完全环保型生物降解材料。原料来源广泛，包括：玉米、小麦、木薯等淀粉为最初原料。其在包装领域的应用具有重要的现实意义。它易被自然界中的多种微生物或动植物体内的酶分解代替，最终形成水和二氧化碳，不污染环境，因而聚乳酸是一种能真正达到生态和经济双重效应的生物环保材料，是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物降解塑料，被认为是最有前途的可生物降解高分子材料。此外聚乳酸的非毒性使得它可以用于直接与食品接触的包装中。聚乳酸的力学性能与聚苯乙烯相似，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性，并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性，可以通过通用塑料的加工方法如注塑、挤出、吸塑、吹塑、纺丝等技术加工成各种包装用材料，在各种民用、工业、农业和医疗特殊领域等广泛使用。

虽然PLA具有广阔的应用前景，然而，其本身也存在着显著的缺陷，主要包括以下几个方面: 1）力学性能。PLA 具有较高的拉伸强度，然而，常温下PLA为一种硬而脆的塑料, 具有极低的断裂伸长率和冲击强度，因此，未改性的PLA制品很难满足现实生活的需要；2）加工性能。PLA具有良好的加工性能，可通过常用的方法进行加工，然而其加工窗口窄，在加工温度下极易发生热降解，从而降低了制品的性能；3）价格因素。乳酸价格及其聚合工艺决定了PLA的成本较高。其制品若用于生物医学还具有一定的市场。但是，要使PLA 作为通用塑料而得到广泛应用，其价位目前还很难被市场所接受，而这些问题恰恰是生物降解塑料能否大规模市场化的关键。因此，提高聚乳酸包装膜的性价比和综合性能,成为聚乳酸相关研究课题的热点。目前的研究主要是通过共混改性、共聚改性、增塑改性以及复合改性来改善薄膜的综合性能。已有相关报道，进行聚乳酸与淀粉混合，尽管产品达到了全生物降解，但是由于淀粉粘接性差的原因，存在淀粉/聚乳酸共混物机械性能较差，以及淀粉的加入会加速材料的降解等问题。

羊毛是重要的天然纤维，由于纺织技术所限，经常有大量的短纤维被废弃，这无疑是对有限自然资源的浪费。申请号为201110129543.X的中国发明专利，公开了一种废气羊毛/聚乳酸生态符合材料的制备方法，该方法制备的复合材料科可完全生物降解，但是这种方法制备的复合材料并没有很好的改善聚乳酸的力学性能，聚乳酸和羊毛的相容性较差，限制了其不能很好的应用于包装材料领域。申请号为201110292129.0的中国申请专利，公开了一种全生物降解角蛋白纤维增强及耐热改性聚乳酸材料及其制备方法，该方法中用到的原材料有羊毛、牛毛、羊角等，用以获得改性的角蛋白纤维，该方法制备的改性聚乳酸材料也没有很好的改善聚乳酸强度和柔韧性，其断裂伸长率和冲击强度并不能满足需求。

目前，阻碍可生物降解材料聚乳酸应用的主要问题是性能硬脆，抗冲击强度低，低温下韧性差，以及高分子量聚乳酸较难降解等缺点。如何改进聚乳酸与羊毛的共混的效果以及混合物的各种性能，这些都是需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种全生物降解的复合薄膜及其制备方法，以克服现有技术中存在的问题。本发明中全生物降解聚乳酸改性复合薄膜具有抗菌性、透明性好、光泽度高、挺度好、阻湿性好、耐热性优良、易于热封合等特点。

一种全生物降解的聚乳酸复合薄膜，由如下重量份数的原料组成：聚乳酸(PLA)60-70份、聚乙二醇（PEG）10-15份、柠檬酸酯2-4份，超细羊毛粉10-15份、增溶剂1-2份、超细沸石粉1-2份、超细铝粉1份、超细火山石粉1.5份、硅油2-3份、亚磷酸酯1-2份，所述超细羊毛粉的粒径为0.1-5μm，所述超细铝粉粒径为10-12μm，所述超细火山石粉和所述沸石粉的粒径均为8-10μm。

上述方案优选的是，所述全生物降解的聚乳酸复合薄膜，由如下重量份数的原料组成：聚乳酸(PLA)65-68份、聚乙二醇（PEG）13-14份、柠檬酸酯3-3.5份，超细羊毛粉12-13份、增溶剂1.5-1.8份、超细沸石粉1.6-1.8份、超细铝粉1份、超细火山石粉1.5份、硅油2-3份、亚磷酸酯1-2份。