[发明专利]一种用于提高生物降解膜阻隔性的复合改性剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于提高生物降解膜阻隔性的复合改性剂及其制备方法，属于生物降解薄膜技术领域。本发明采用PBAT20‑46％、PLA10‑35％、纳米气相二氧化硅18‑30％、纳米碳酸钙12‑20％、硅烷偶联剂2‑5％、氧化聚乙烯蜡3‑8％为原料，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到用于提高生物降解膜阻隔性的复合改性剂。本发明复合改性剂在不改变生物降解薄膜本身官能团的前提下，能够改变生物降解薄膜的微观结构，从而提高了生物降解薄膜阻隔性。

技术领域

本发明涉及生物降解薄膜技术领域，具体涉及一种用于提高生物降解膜阻隔性的复合改性剂及其制备方法。

背景技术

生物降解材料是近几年国家大力提倡的烯烃基聚合物薄膜的替代产品，其优异的降解性能对于解决由于塑料袋产生的白色污染具有划时代的意义。是我国政府为未来实现碳达峰、碳中和而采取的重要举措。但是目前无论是PBAT材料，还是其它种类生物降解材料做成的用于包装的薄膜，均存在一个共同的缺点：阻隔性较差，尤其是对水分子的阻隔性，即透湿率偏大，不利于用于对湿度比较敏感的包装领域。形成这种缺点的原因在于：生物降解材料由于其自身带有较多的极性基团，与极性较强的水分子之间的相容性很好，所以水分子比较容易穿过薄膜，导致生物降解材料的透湿率偏大。

现有生物降解材料中应用比较广泛的是PBAT和PLA，后期比较有发展潜力的生物降解材料还包括：PBS、PHA等，这些材料中均含有强极性的-OH、-COOH、-COO-等官能团，这些官能团对水分子的亲和性很好，所以水分子很容易穿过薄膜，进入到包装内部空间，从而对内部的湿度产生影响。

申请号为CN202011248988.5的专利公布了一种全生物降解高阻隔PLA/PBAT复合包装膜，利用改性纳米二氧化硅在挤出造粒过程中可以与改性石墨烯发生聚合，形成紧密交织的网络结构的特性，提高了PLA/PBAT复合材料阻隔氧气和水蒸气的性能，但是该专利和本发明的作用原理不同，首先，该专利与本发明的配方不同，该专利配方中还含有改性石墨烯，并且其采用的改性纳米二氧化硅的改性工艺过于复杂，不利于用户规模化生产或者生产工序复杂，成本过高；其次，该专利提供的是复合包装膜的生产工艺，而本发明提供的是改性剂的配方及工艺，两者存在实质性区别；再次，该专利采用的改性纳米二氧化硅是二氧化硅与乙烯基三甲氧基硅烷反应后形成的化合物，从化学角度来说已经不能称为“纳米二氧化硅”，类似的PBAT是在PET分子链中增加了己二酸共聚而成，但是我们并不能将PBAT称之为“改性PET”。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于提高生物降解膜阻隔性的复合改性剂及其制备方法，本发明通过选用适当种类的改性剂，在不改变生物降解材料分子本身官能团的前提下，通过改变材料的微观结构，实现提高生物降解材料阻隔性，降低生物降解薄膜透湿率的目的。

本发明的第一个目的在于提供一种用于提高生物降解膜阻隔性的复合改性剂，以质量百分数计，包括以下组分：

优选地，所述PBAT(中文名：聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)的数均分子量为10-12万，分子量分布指数为2.8-3.4。

优选地，所述PLA(聚乳酸)的数均分子量为43-47万，分子量分布指数为3.3-3.7。

优选地，所述纳米气相二氧化硅的粒径为20-60nm。

优选地，所述纳米碳酸钙的粒径为10-100nm。

优选地，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂LM-N308中的至少一种。

优选地，所述氧化聚乙烯蜡选自低密度氧化聚乙烯蜡或高密度氧化聚乙烯蜡的至少一种。

各物质的作用如下：