[发明专利]一种有机/无机杂化改性聚乳酸膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机/无机杂化改性聚乳酸膜材料的制备方法，包括POE‑g‑MA/GO杂化功能母粒与PLA材料，其中，PLA占质量分数80‑95％，POE‑g‑MA/GO杂化功能母粒占质量分数5‑20％，以上各组分含量的质量百分数之和为100％。本发明还公开了上述POE‑g‑MA/GO杂化功能母粒改性PLA材料的制备方法，该方法实现了耐湿热老化性能差的PLA膜材料的改性，将进一步拓展有机/无机杂化功能材料的开发，并推进PLA材料更为广泛的应用。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种有机/无机杂化改性聚乳酸膜材料，还涉及上述有机/无机杂化改性聚乳酸膜材料的制备方法。

背景技术

随着石油资源日益枯竭、环境污染压力不断增加，通过石油化工途径开发高分子材料存在着能耗高、资源消耗量大、且污染大、制备的高分子材料不易降解而进一步加大环境污染，来自全球学术界和工业界极大地关注着环境友好型生物基可生物降解高分子材料的开发和应用。

近几十年来，已研发出几十种生物可降解聚酯材料，其中聚乳酸(PLA)由于较好的力学性能、生物相容性与可加工性吸引了最多的关注。目前，全世界每年生产7.0×10⁵～8.0×10⁵吨左右的生物基塑料中大约一半是PLA。同时，由于用于合成PLA的原料基本可来源于玉米、谷物等生物可再生的植物资源，其制品使用后在一定外加条件下可分解或讲解为无毒无害的二氧化碳和水，有效降低了环境污染问题。

PLA已实现大规模工业化生产并在薄膜、纤维及生物工程支架等前沿科技领域展示出独有而广阔的应用前景；另外，PLA还具有良好的力学性能、透明性、抗菌性和易于加工，在塑料包装、生物医学、生活日用品等行业得到了广泛应用。目前，随着生物可降解PLA材料的生产成本下降将为包装膜材料及农用膜材料提供新的方向，但作为膜材料，必须满足这些的基本条件，即阻隔特性(对水蒸气、氧气、二氧化碳、光等)、光学特性(透明)、力学性能和成型特性、迁移和残留、化学性、耐热性、废弃处理要求和抗静电特性等，它们都直接或间接影响着PLA膜材料使用价值和安全性。同时，在作为包装膜材料或农用膜材料时还需保持较高耐湿热老化性。然而，PLA存在着固有的缺陷是其低阻隔性和耐湿热老化，这将影响其被更广泛地应用。为了改善和提高PLA在膜材料中应用的潜力，大量的科研人员进行着提高PLA的耐湿热老化的方法、技术和设备的研究。值得注意的是，PLA材料可以通过适当的分子链设计、复合改性以及不同的工艺条件和方法而得到物理性质的优化。于此，基于熔融挤出吹膜设备并结合反应挤出方法，将具有耐湿热老化的有机/无机杂化粒子分散到PLA基体中，从而可有效地改善了PLA膜材料的低耐湿热老化的问题。

马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MA)是一种具有辛烯柔软链卷曲结构和结晶乙烯链的有机高分子弹性体，既有优异的韧性又有良好的加工性，且POE分子结构中没有不饱和双键，具有优良的耐老化性能。氧化石墨烯(GO)具有独特的片状结构和一定的反应活性的无机粒子，结合溶液插层和反应共混技术进行POE-g-MA/GO杂化材料的开发尚未发现。

至今，《高等学校化学学报》(冯玉林，2012,33(2)：400-403)报道了乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)增韧PLA，研究了接枝型弹性体的结构对聚乳酸增韧效果的影响；《复合材料学报》(贾仕奎，2017,34(2)：256-262)报道了POE-g-MA和碳酸钙(CaCO₃)协同增韧PLA材料，并研究了复合材料的流变和热性能。但均未提溶液插层法和熔融混合技术制备有机/无机杂化材料并进行PLA的改性。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机/无机杂化改性聚乳酸膜材料，解决了现有PLA膜材料在使用过程中耐湿热老化性能差的问题。

本发明的另一目的是提供上述有机/无机杂化改性聚乳酸膜材料的制备方法。