技术领域
本发明涉及一种生物降解高阻隔塑料薄膜材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，研究开发高阻隔性材料成为塑料包装材料领域中的一个热门话题，这类材料对氧气、水蒸气和二氧化碳等有很高的阻隔性，使其具有防潮、保色、保香等特点，因此能很好的适应于各种特种塑料包装材料的需要。
塑料包装材料从工业品到生活领域同人类生活密切相关, 是塑料制品领域发展最快、应用最广的品种。随着社会的进步与发展，高效、节能、环保已成为塑料包装材料发展的趋势。然而目前所使用的高阻隔性塑料主要是聚乙烯醇类（EVOH）、聚偏二氯乙烯类（PVDC） 和尼龙类（PA）。这些塑料的共同特点是：品种少、价格昂贵、加工窗口窄、使用后不可降解，这些问题阻碍了塑料包装材料的广泛使用。
聚乳酸（PLA）是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米、木薯等）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。
聚偏氟乙烯(PVDF)主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，化学结构中以氟一碳化合键结合，这种具有短键性质的结构与氢离子形成最稳定最牢固的结合。除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是含氟塑料中产量名列第二位的大产品，全球年产能超过5.3万吨。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有很高的阻隔性能、良好的生物降解性的生物降解高阻隔塑料薄膜材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种生物降解高阻隔塑料薄膜材料，包括基体聚合物薄膜、阻隔增强层和助剂，所述基体聚合物薄膜为聚乳酸材料；所述阻隔增强层采用聚偏氟乙烯乳液。
作为优选的，在上述的生物降解高阻隔塑料薄膜材料中，所述的聚乳酸数均分子量为30,000至300,000 g/mol；化学结构单元为（n满足其分子量范围）：
作为优选的，在上述的生物降解高阻隔塑料薄膜材料中，所述的聚乳酸膜材料的厚度为20um-100um。
作为优选的，在上述的生物降解高阻隔塑料薄膜材料中，所述的阻隔增强层的涂布厚度为1um-3um。
作为优选的，在上述的生物降解高阻隔塑料薄膜材料中，所述阻隔增强层的涂布为双层或单层。
作为优选的，在上述的生物降解高阻隔塑料薄膜材料中，所述的助剂为乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚等中的一种或几种。用于调节阻隔增强层体系的表面张力。
上述生物降解高阻隔塑料薄膜材料的制备方法，采用浸渍涂布的方法，包括如下步骤：（1）将聚偏氟乙烯粉末采用边滴加边搅拌的方式溶解在N-甲基吡咯烷酮中得到聚偏氟乙烯乳液浸渍液；（2）将基体聚合物薄膜在浸渍液中通过浸渍涂布后经干燥得到生物降解高阻隔塑料薄膜材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明以具有生物可降解的聚乳酸为基体；采用聚偏氟乙烯乳液涂布在聚乳酸薄膜上增强阻隔性能。利用本发明所制备的生物降解高阻隔塑料薄膜材料具有很高的阻隔性能、良好的生物降解性等特点。
（2）本发明采用浸渍涂布的方法将聚偏氟乙烯乳液涂布到基体聚合物薄膜上，方法简单有效，且便于产业化的实现。
具体实施方式
本发明可以结合以下具体实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。
实施例1
取4.0 g聚偏氟乙烯粉末和20mL N-甲基吡咯烷酮，将聚偏氟乙烯粉末加入烧杯中，再向烧杯中滴加N-甲基吡咯烷酮，边搅拌边滴加；滴加完成后继续搅拌2小时即得到聚偏氟乙烯乳液。将聚乳酸薄膜浸渍到聚偏氟乙烯溶液进行涂布（双面涂布），取出后放在80℃烘箱内干燥10min即得到聚乳酸基生物降解高阻隔塑料薄膜材料。其氧气透过率和水蒸气透过率结果如表1所示。
实施例2
取5.0 g聚偏氟乙烯粉末和20mL N-甲基吡咯烷酮，将聚偏氟乙烯粉末加入烧杯中，再向烧杯中滴加N-甲基吡咯烷酮，边搅拌边滴加；滴加完成后继续搅拌2小时即得到聚偏氟乙烯乳液。将聚乳酸薄膜浸渍到聚偏氟乙烯溶液进行涂布（双面涂布），取出后放在80℃烘箱内干燥10min即得到聚乳酸基生物降解高阻隔塑料薄膜材料。其氧气透过率和水蒸气透过率结果如表1所示。
表1：不同实施例下膜材料的氧气透过率系数和水蒸气透过率系数
说明：a、膜的厚度为21um-106um；
b、氧气透过率测试条件为：23℃、0%RH；
c、水蒸气透过率测试条件为：23℃、85%RH。