[发明专利]一种无机纳米填料改性的可生物降解透明聚酯薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物降解塑料与高分子复合材料技术领域，特别是指一种无机纳米填料改性的可生物降解透明聚酯薄膜及其制备方法。

背景技术

随着世界工业化进程的加快，环境问题已经成为全世界共同关注并亟待解决的重要难题。传统塑料制品在给人类生活带来便利的同时，也由于其原料绝大多数来自于不可再生资源、制品极难在自然环境中降解、制品废弃物处理困难等自身的缺点而限制了其更广泛的应用。生物降解塑料的诞生不仅大大减小了塑料制品对石油、煤炭和天然气等非可再生资源的依赖，而且还可有效地解决塑料制品的降解和回收利用的问题，成为新材料领域中最具发展前途的一个开发方向。

聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)属于热塑性生物降解塑料，既有较好的延展性和断裂伸长率，及耐热性和冲击性能。聚乳酸(PLA)主要原料是乳酸，来源广泛且可再生，有良好的生物降解性。废弃的PBAT和PLA在自然界中均可以被微生物分解成CO₂和H₂O，实现生态系统的碳循环。PBAT、PLA因其优良的可生物降解性、生物相容性、适宜的可加工性以及优良的力学强度等，目前在日用塑料制品、纺织面料、包装薄膜、生物医用材料等领域已得到开展应用，但在透明薄膜方面的应用还十分有限。特别是PLA的脆性很大，在吹塑薄膜加工方面具有困难，且纯PLA薄膜柔韧性差，实用价值低。

纳米硫酸钡(Nano-BaSO₄)是一种用化学方法合成的新型无机粉体，具有高比重、高白度、优异的光学性能、良好的化学稳定性等优点，被广泛用于各种塑料、橡胶、涂料、化工、造纸、陶瓷等领域，可提高制品的透光率、光泽度、耐热性、耐磨性等。纳米二氧化硅(Nano-SiO₂)为无定形白色粉末，无毒、无味、无污染，微结构为球形，呈絮状和网状的准颗粒结构，具有对抗紫外线的光学性能，能提高材料光学性能、抗老化、强度和耐化学性能等。到目前为止，将Nano-BaSO₄、Nano-SiO₂应用于可生物降解聚酯透明聚酯薄膜的报道鲜少见到。

本发明将Nano-BaSO₄、Nano-SiO₂作为功能填料分别与生物聚酯PBAT或PLA进行填充复合，由于Nano-BaSO₄、Nano-SiO₂的光学性能好，且尺寸小，一定量的填加，并不会对PBAT和PLA的透明性造成不利影响，并且保持了材料优异的生物可降解性性，同时还可提高材料的力学性能、降低成本，因而在可生物降解透明聚酯薄膜领域具有重要意义。

本发明还采用增塑剂来改善无机纳米填料填充后PBAT和PLA，特别是PLA的薄膜加工性能和薄膜的柔韧性能。柠檬酸三丁酯(TBC)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、环氧大豆油(ESO)是与PBAT和PLA相容性较好的无毒的增塑剂，具有良好的增塑效果。

本发明将纳米技术、有机无机材料复合技术、增塑手段有机地结合起来，成功地开发出了兼具透明性、生物可降解性并能保持一定力学性能的可生物降解透明聚酯薄膜。

发明内容

本发明提供了一种无机纳米填料改性的可生物降解透明聚酯薄膜及其制备方法，同时还提供了一种操作简单、可实现工业化的可生物降解透明聚酯薄膜及其制备方法。

本发明的目的是提供一种无机纳米填料改性的可生物降解透明聚酯薄膜。

本发明的另一个目的是提供一种无机纳米填料改性的可生物降解透明聚酯薄膜的制备方法。

具体地说，本发明提供了一种无机纳米改性的可生物降解透明聚酯薄膜及其制备方法，主要是由生物可降解聚酯、无机纳米填料、增塑剂、偶联剂和开口剂组成。

在本发明所提供的一种无机纳米改性的可生物降解透明聚酯薄膜，其由如下质量份的组分组成：

其中，无机纳米填料为纳米硫酸钡，纳米二氧化硅中的一种或两种组合。纳米硫酸钡的粒径为50-200nm，纳米二氧化硅粒径为7-40nm。

在本发明所提供的一种无机纳米改性的可生物降解透明聚酯薄膜中，其中所述的生物聚酯为聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸的一种。

在本发明所提供的一种无机纳米改性的可生物降解透明聚酯薄膜中，其中所述的增塑剂主要包括柠檬酸三丁酯(TBC)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、环氧大豆油(ESO)中的一种或几种组合。