[发明专利]一类具有紫外线防护功能和耐紫外线辐照降解性能的聚乳酸包装材料

说明书

技术领域

本发明涉及聚乳酸材料的功能化和稳定化，属于高分子材料领域。

背景技术

高分子材料的发展在为人们的生活带来舒适和便利的同时，也带来了诸多挑战，其中包括材料的环境友好性和使用持久性。随着能源枯竭和环境污染状况的加剧，人们越发重视对来源可再生、环境友好型高分子材料的开发和利用，其中聚乳酸因来源可再生且可降解为无毒无害物质而被誉为绿色环保高分子材料，有望在将来取代或部分取代石油基高分子材料。

聚乳酸具有较好的力学性能和水汽/气体阻隔性能，因而适合用作食品和药品的包装材料（R.Auras,B.HarteandS.Selke.Anoverviewofpolylactidesaspackagingmaterials.MacromolBiosci.2004,4,(9):835-864）。但聚乳酸在220nm-400nm之间的紫外线透过率很高，透过的紫外线会破坏被包装物；另一方面，聚乳酸分子链易受紫外线破坏而断裂，使材料的分子量降低从而导致力学性能下降（C.Zhang,C.Man,W.Wang,L.JiangandY.Dan.DegradationofPoly(L-lactide)FilmsunderUltravioletIrradiationandWaterBath.Polymer-PlasticsTechnologyandEngineering.2011,50,(8):810-817），缩短使用寿命。增强聚乳酸对紫外线的阻隔性，扩大聚乳酸在生物材料和通用塑料领域的应用，对于减轻环境污染和降低对石油能源的依赖具有重大意义。目前主要通过添加无机（纳米）粒子和添加有机紫外吸收剂来提高聚乳酸对紫外线的阻隔能力。加入无机粒子会降低聚乳酸的透明性（M.Murariu,A.Doumbia,L.Bonnaud,A.L.Dechief,Y.Paint,M.Ferreira,C.Campagne,E.DevauxandP.Dubois.High-performancepolylactide/ZnOnanocompositesdesignedforfilmsandfiberswithspecialend-useproperties.Biomacromolecules.2011,12,(5):1762-1771），而有机小分子紫外吸收剂易被溶剂萃取（Y.ZhaoandY.Dan.PreparationandcharacterizationofahighmolecularweightUV-stabilizerbasedonaderivativeof2,4-dihydroxybenzophenoneanditsapplicationinpolymermaterials.JournalofAppliedPolymerScience.2006,102,(3):2203-2211），限制了聚乳酸产品的使用范围。

发明内容

本发明针对现有聚乳酸材料技术的不足，提供一类透明性好，紫外线透过率低，既能有效防护被包装物遭受紫外线破坏，又能在一定时间内耐紫外线辐照降解的新型聚乳酸包装材料。

所述聚乳酸包装材料紫外线吸收基团与聚乳酸分子共价结合，并分布于聚乳酸分子链端或者分子链中间，紫外吸收基团含量低但紫外吸收效果好，在保持高透明性的同时，能有效阻隔紫外线对被包装物的辐照，削弱紫外线对被包装物的破坏作用，增强聚乳酸自身在一定时间内的抗紫外线辐照降解的能力。

技术方案：

制备聚乳酸膜：先合成紫外线吸收基团与聚合物分子共价结合的聚乳酸，再通过溶液浇铸成膜的方法制备得到聚乳酸膜PLA-B（聚乳酸分子链端共价结合一个紫外线吸收基团）、PLA-DB（聚乳酸分子链端共价结合两个紫外线吸收基团）和PLA-HB-PLA（聚乳酸分子链中间共价结合一个紫外线吸收基团）（图1），膜厚度为0.02-0.06mm。