[发明专利]一种生物基可堆肥降解耐热型薄膜复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物基可堆肥降解耐热型薄膜复合材料及其制备方法，包括质量百分比25‑90％的聚L型乳酸、5‑65％的高弹性可堆肥降解聚酯、1‑5％的增塑剂、1‑10％的成核剂、0.5‑3％的抗水解剂以及0.5‑3％的开口剂。将组成原料在高速混合机里搅拌均匀，在180‑210℃下于双螺杆挤出机中共混改性和挤出造粒，烘干备用；得到的改性料通过吹膜机或流延机成膜并收卷，温度控制在170‑210℃，然后制袋并进行热处理，时间1‑3min，控制温度90‑120℃，得到生物基可堆肥降解耐热型薄膜。本发明制备方法以常规生物基和可堆肥降解材料以及传统工艺为基础，前期生产设备投入和后期生产成本都相对较低，且产品力学性能、热封性能好，制袋断裂伸长率≥150％，于120‑145℃环境下放置2小时，样品完好，无破损、无明显收缩和发粘现象。

技术领域

本发明属于生物基高分子材料改性技术领域，具体涉及一种生物基可堆肥降解耐热型薄膜复合材料及其制备方法。

背景技术

石油是当今世界最主要的能源，但随着世界原油用量的增加，原油储量正逐年减少。以石油为基础的相关产业和产品的发展受到将极大限制的同时，不可降解的石油基塑料也严重的破坏着我们赖以生存的自然环境。由工业发展而引发的气候问题是当前全球面临的另一大棘手问题。节能减碳、发展低碳经济成为保护全球气候及促进各国经济发展的根本途径。因此，在全球石油资源供给日趋紧张，环保问题日益突出，对低碳经济发展需求日益强烈的严峻形势下，可再生资源为基础的生物基和可堆肥降解的材料迅速发展成为必然趋势。

虽然近年来生物基和可堆肥降解材料在国内外都取得了长足发展，但也存在其无法取代石油基不可降解材料在高端领域的应用，如高耐热、高透光性等诸多领域，因此，一定程度上也限制了其发展。而生物基可堆肥降解耐热型薄膜目前国内外主要停留在流延-双向拉伸工艺，此种薄膜热封性、韧性较差，并且生产成本和前期投入非常高，因此也使得该工艺产品难以在膜袋方面得以推广和应用。而本发明采用了与体系相容性较好的改性成核剂，既有效提高体系结晶速率，又起到增容作用，极大提高了产品的使用性能，所得膜袋热封性、韧性较好，耐热性高，具有较高应用前景和市场价值。

发明内容

发明目的：针对现有产品中存在的上述技术和成本问题，本申请提供了一种生物基可堆肥降解耐热型薄膜复合材料的制备方法，采用该方法制备的膜袋韧性佳、耐热高且热封性良好。

技术方案：一种生物基可堆肥降解耐热型薄膜复合材料，包括如下质量百分比的组份：

具体地，所述聚L型乳酸的光学纯度＞96％，熔点为145-180℃，优选聚L型乳酸光学纯度＞99％，熔点在160-180℃的。

具体地，所述的高弹性可堆肥降解聚酯为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)、聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚-β-羟丁酸(PHB)、聚己内酯(PCL)中的任意一种；优选聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。

由于PLA的结晶速率慢、玻璃化转变温度较低，一般PLA薄膜都不耐高温(≥70℃易严重收缩变形，且薄膜较脆，热封性能差，无法成膜袋)。本发明通过引入高弹性可堆肥降解聚酯，增加PLA的柔韧性，并以右旋聚乳酸或者其衍生物(PDLA接枝高弹性可堆肥降解聚酯PDLA-PBAT)作为高效成核剂，以及抗水解剂等其它助剂，并通过热处理工艺制备出生物基可堆肥降解耐热型薄膜。本发明所采用成核剂并非传统单一结构成核剂，而是PDLA与PBAT这类高弹性可堆肥降解聚酯接枝而成，该成核剂与基体PLA和PBAT相容性好、分散均匀，成核效率高，有效提高薄膜(膜袋)的力学性能和耐热性，并且成核剂本身也属于生物基可堆肥降解材料，因此该成核剂是本发明的最佳选择。PDLA-PBAT接枝物通过如下步骤制备：