一种聚乳酸薄膜及其制备方法与应用与流程

本发明属于高分子薄膜，具体涉及一种聚乳酸薄膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、石油基高分子材料是以石油为原料制备的高分子材料，包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。石油基高分子材料具有优异的物理性能和化学稳定性，被广泛应用于包装、建筑、电子、汽车、医疗等领域。但是，石油基高分子材料的大规模使用，也造成了“白色污染”问题。

2、聚乳酸(pla)是一种热塑性脂肪族聚酯，其以玉米、甜菜、木薯等农作物为原料，经历发酵提取精炼等步骤获得乳酸，然后通过聚合反应制得的人工合成高分子材料。聚乳酸具有堪比天然高分子材料的生物相容性和生物可再生能力，也是目前唯一能够大规模量产的可完全生物降解的人工合成高分子材料，在包装技术领域有着一定的应用。但是纯的聚乳酸薄膜比较脆，透明度不高。且pla的极限氧指数为21％，燃烧时易产生熔滴现象，易造成火势蔓延，即阻燃性能较差。因此，如何改善pla薄膜的韧性和透明度、阻燃能力仍是研究的热点课题，这对于拓宽pla薄膜的应用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种聚乳酸薄膜，该薄膜具有高透明、强阻燃、抗菌性能。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种聚乳酸薄膜，按重量份数计，包括以下组分：改性聚乙烯醇母粒15～30份、聚乳酸60～80份、相容剂4～8份、抗氧化剂1～5份；所述改性聚乙烯醇母粒由改性氧化锌粒子与聚乙烯醇溶液共混制得。

4、进一步地，所述改性氧化锌粒子为表面接枝含磷阻燃剂的氧化锌粒子；所述改性氧化锌粒子的平均粒径为10～20nm。

5、进一步地，所述相容剂为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种；所述抗氧化剂为巴斯夫1010。

6、本发明的目的之二在于提供一种聚乳酸薄膜的制备方法，该制备方法简单、易操作，适于制备高性能聚乳酸薄膜。

7、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

8、一种聚乳酸薄膜的制备方法，包括以下步骤：

9、(1)制备改性氧化锌粒子：将金属锌盐与碱性试剂按照物质的量之比为2:1比例溶于体积比为1：1的乙醇水溶液中，于60℃～70℃恒温水浴中磁力搅拌1～1.5h，得到均匀稳定的胶体溶液；将胶体溶液移至反应釜中，同时加入与金属锌盐等物质的量的磷化物，于140℃～220℃下反应8～24h后，经离心洗涤、真空烘干制得改性氧化锌粒子；

10、(2)制备改性聚乙烯醇母粒：于95℃～100℃下，将步骤(1)制得的改性氧化锌粒子与聚乙烯醇溶液共混，经过滤、脱泡、挤出，挤出溶液在凝固浴中经双扩散成型制得直径为0.2～1mm的丝条，将丝条切断、烘干制得改性聚乙烯醇母粒；

11、(3)制备聚乳酸薄膜：将步骤(2)制得的改性聚乙烯醇母粒与聚乳酸、相容剂、抗氧化剂混合均匀后，于双螺杆挤出机中进行熔融共混，再经单螺杆挤出机挤出成型、吹塑、牵引拉伸、裁边、卷取制得聚乳酸薄膜。

12、进一步地，所述步骤(1)金属锌盐为醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、草酸锌中的一种，碱性试剂为氢氧化钠、氨水、乙醇胺中的一种，磷化物为苯基磷酸烷基二苯基磷酸酯、乙基二苯基磷酸酯、低聚双酚a双(二苯基磷酸酯)中的一种。

13、进一步地，所述步骤(2)改性氧化锌粒子与聚乙烯醇的质量比为1：(85～95)，聚乙烯醇溶液的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，聚乙烯醇溶液的浓度为20wt％。

14、进一步地，所述步骤(3)双螺杆挤出机的转速为20～60rpm/min，螺杆温度为120℃～160℃，压力为5～15mpa。

15、进一步地，所述步骤(3)单螺杆挤出机的转速为100～120rpm/min，螺杆温度为160℃～230℃，压力为5～15mpa。

16、本发明的目的之三在于提供聚乳酸薄膜作为包装薄膜应用。

17、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

18、聚乳酸薄膜作为包装薄膜应用。

19、本发明与现有技术相比，其有益效果为：

20、1)聚乳酸薄膜以改性聚乙烯醇母粒、聚乳酸为主要成分，使制得的聚乳酸薄膜具有可生物降解优点；

21、2)聚乳酸薄膜的主要成分改性聚乙烯醇母粒由改性氧化锌粒子与聚乙烯醇溶液共混制得，改性氧化锌粒子的加入，使制得的聚乳酸薄膜具有抗菌和阻燃性能，且改性氧化锌粒子还能够作为成核剂，改善聚乳酸的结晶性能，从而提高聚乳酸薄膜的力学强度；

22、3)聚乳酸薄膜的组分还包括相容剂，能够促使聚乳酸与聚乙烯醇的相互渗透，提高聚乳酸薄膜的透明性；

23、4)聚乳酸薄膜的制备方法包括溶液共混的方式，该方式能够提高改性氧化锌粒子与聚乙烯醇的混合均匀度，为后期在聚乳酸中的均匀分散奠定基础；

24、5)聚乳酸薄膜的制备方法还增加了双螺杆挤出工艺进行低温预熔融混合，能够更均匀地将改性聚乙烯醇母粒、聚乳酸、相容剂、抗氧化剂按配方比例混合。

技术特征：

1.一种聚乳酸薄膜，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：改性聚乙烯醇母粒15～30份、聚乳酸60～80份、相容剂4～8份、抗氧化剂1～5份；所述改性聚乙烯醇母粒由改性氧化锌粒子与聚乙烯醇溶液共混制得。

2.如权利要求1所述的聚乳酸薄膜，其特征在于，所述改性氧化锌粒子为表面接枝含磷阻燃剂的氧化锌粒子；所述改性氧化锌粒子的平均粒径为10～20nm。

3.如权利要求1所述的聚乳酸薄膜，其特征在于，所述相容剂为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种；所述抗氧化剂为巴斯夫1010。

4.如权利要求1～3任一项所述的聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)金属锌盐为醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、草酸锌中的一种，碱性试剂为氢氧化钠、氨水、乙醇胺中的一种，磷化物为苯基磷酸烷基二苯基磷酸酯、乙基二苯基磷酸酯、低聚双酚a双(二苯基磷酸酯)中的一种。

6.如权利要求4所述的聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)改性氧化锌粒子与聚乙烯醇的质量比为1：(85～95)，聚乙烯醇溶液的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，聚乙烯醇溶液的浓度为20wt％。

7.如权利要求4所述的聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)双螺杆挤出机的转速为20～60rpm/min，螺杆温度为120℃～160℃，压力为5～15mpa。

8.如权利要求4所述的聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)单螺杆挤出机的转速为100～120rpm/min，螺杆温度为160℃～230℃，压力为5～15mpa。

9.如权利要求1～3任一项所述的聚乳酸薄膜的应用，其特征在于，作为包装薄膜应用。

技术总结
本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种聚乳酸薄膜及其制备方法与应用。本发明的聚乳酸薄膜以改性聚乙烯醇母粒、聚乳酸为主要成分，具有可生物降解的优点。聚乳酸薄膜的主要成分改性聚乙烯醇母粒由改性氧化锌粒子与聚乙烯醇溶液共混制得，改性氧化锌粒子的加入，使制得的聚乳酸薄膜具有抗菌和阻燃性能，且改性氧化锌粒子还能够作为成核剂，改善聚乳酸的结晶性能，从而提高聚乳酸薄膜的力学强度。聚乳酸薄膜的组分还包括相容剂，其能够促使聚乳酸与聚乙烯醇的相互渗透，提高聚乳酸薄膜的透明性。本发明还提供了制备聚乳酸薄膜的方法，采用该方法制得的聚乳酸薄膜具有抗菌、阻燃、力学强度高、透明性高的优点，适用于大规模的推广使用。

技术研发人员：司明广,杜志敏,张锦中,张国华,徐小超,别长征,郭晓聪,张蕾,徐志敏,张莹莹,徐一帆,吴俊豪,王莉亚,李帅斌,董淑雅
受保护的技术使用者：周口市烟草公司卷烟物流配送中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15