乙醇胺活化钠基蒙脱土/聚合物复合生物降解吹膜树脂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于吹膜树脂技术领域，尤其涉及一种乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复 合生物降解吹膜树脂及制备方法。
【背景技术】
[0002] 众所周知，现在白色污染正在不断的破坏我们赖以生存的环境，全世界正在努力 想办法消除"白色污染"给人们带来的危害，许多良田减产，土地沙漠化，河流堵塞，造成洪 is灾害。
[0003] 为此，可生物降解的吹膜树脂应孕而生，可生物降解的吹膜树脂是指一类由自然 界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的树脂。理想的可生物降解 吹膜树脂是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而 成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。
[0004] 聚乳酸(PLA)也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得 到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降 解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。单个的乳酸分子中有一个羟基 和一个羧基，多个乳酸分子在一起，-OH与别的分子的-C00H脱水缩合，-C00H与别的分子的-OH脱水缩合，就这样，它们手拉手形成了聚合物。
[0005] 聚乳酸(H-[0CHCH3⑶]n-OH)的热稳定性好，加工温度170~230°C，有好的抗溶剂 性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能 生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，具有良好的生物可降解性，使 用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境。虽然其拉伸强度 较大，但其冲击强度有限。
[0006] PBAT属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚 物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性 能;此外，还具有优良的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好 降解材料之一。PBAT是一种半结晶型聚合物，通常结晶温度在110°C附近，而熔点在130°C左 右，密度在1.18g/ml~1.3g/ml之间。PBAT的结晶度大概在30%左右，且邵氏硬度在85以上。 PBAT是脂肪族和芳香族的共聚物，综合了脂肪族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好 力学性能。但是，PBAT的拉伸强度不够。
[0007] 因为淀粉属高分子化合物，可完全降解，也可单独成膜，但质脆，而且遇水溶化。为 了达到淀粉塑料的强度、韧度，人们开始研制出一种新的降解塑料，即利用变性淀粉添加聚 烯烃类物质，如聚乙烯、聚丙烯、EVA和EAA等，以达到塑料的使用性能。由于内含聚烯烃类物 质，不能完全降解，加上机械设备的原因和生产技术的问题，其价格高于原石油化工塑料， 目前的发展前景并不乐观。
[0008] 为此，人们通过在淀粉中加入聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯等，可以在一 定程度上改善树脂的性能，但是，现有技术中的可生物降解吹膜树脂的拉伸性能、撕裂强 度、断裂伸长率等力学性能尚不能满足需求，而且成本较高。
[0009] 有鉴于此，确有必要提供一种乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜 树脂及制备方法，其能够提高复合材料的拉伸性能、撕裂强度、断裂伸长率等综合性能，并 能够降低成本。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的之一在于:针对现有技术的不足，而提供一种乙醇胺活化钠基蒙脱 土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂及制备方法，其能够提高复合材料的拉伸性能、撕裂强 度、断裂伸长率等综合性能，并能够降低成本。
[0011] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0012] 乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂，按重量份计，包括以下组 分： 聚酯聚合物 50~80; 植物淀粉 20~50;」 乙醇胺活化钠基蒙脱土 5~8:;
[0013] 接枝助剂 0.5~1; 麦芽糖醇 0.5~1; 反应性助剂 10~25; 功能性助剂 1~5。
[0014]经过麦芽糖醇塑化的淀粉/聚酯共混材料的吸水性能明显得到改善，在相对湿度 95%下的吸水率仅为30%左右(生物降解复合材料的降解主要为热解和水解，复合材料的 吸水率低，降解周期会延长，产品的保质期和制品的货架期延长，对制品的加工和销售是正 影响的）。麦芽糖醇的纯度2 98%，分子式为C12H24〇n，相对分子质量为344.31。麦芽糖醇为 白色结晶性粉末或无色透明的中性黏稠液体，易溶于水，不溶于甲醇和乙醇，其具有超强的 吸水性能，常作为食品甜味剂，是安全无毒的生物基材料;而且麦芽糖醇的添加还可以使得 复合材料的香味更浓更甜，此外，麦芽糖醇呈粘稠液状，添加更方便。
[0015]钠基蒙脱土的水分散性好，其胶体悬浮液的触变性、粘度、润滑性和热稳定性好。 钠基蒙脱土经改性后，层间距扩大，使得聚乳酸熔融插层更容易。同时，由于在聚乳酸中加 入了乙醇胺活化钠基蒙脱土，与传统的聚乳酸复合材料相比，本发明不仅可以提高材料的 耐热性，还能克服纯聚乳酸材料强度低，韧性不高的缺陷，提高其力学性能，扩大该材料的 应用领域。乙醇胺内有大量氢键和羟乙基，使用它改性钠基蒙脱土更易热塑淀粉，并与聚酯 内的羟基相互作用，起到增强剂的作用。利用乙醇胺活化后的钠基蒙脱土特有的片层结构 使其能够均匀分散在植物淀粉的分子中，而且分散更加均匀，从而使得热塑淀粉(经麦芽糖 醇塑化后的植物淀粉)的分子结构更加稳定，利用钠基蒙脱土的亲水性和植物淀粉之间的 极性相互作用，又可以整体提高热塑淀粉的水蒸气通过率;使用乙醇胺改性的纳米级蒙脱 土共混改性，蒙脱土以纳米尺度均匀分散在聚合物中，由于蒙脱土片层的小尺寸效应和巨 大比表面积而产生的界面效应以及量子效应、宏观量子隧道效应等赋予纳米复合材料优异 的综合性能和特殊的功能物性。乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚酯复合生物降解吹膜树脂除具 有一般纳米材料的性能外，还因蒙脱土特有的片层结构使得复合生物材料的耐热性、尺寸 稳定性、气液阻隔性及阻燃性等得以提高。
[0016]本发明选用可降解的聚酯聚合物与聚乳酸进行复合，在提高材料的机械性能的同 时，还具有优异的生物降解性，可在自然环境中完全降解，分解后不会对土壤结构产生破 坏，能够有效的解决"白色污染"。
[0017]总之，本发明以植物淀粉为原料，通过对植物淀粉凝胶化、淀粉复合增塑改性，用 乙醇胺活化蒙脱土对复合材料共混，利用改性蒙脱土的片层结构使其均匀分散在共混物 中，使共混物分子结构更加稳定，再加入接枝助剂接枝淀粉与聚合物共聚反应，改变复合材 料中淀粉与聚酯的分子结构，从而达到提高复合材料的拉伸性能、撕裂强度、断裂伸长率、 降低成本等目的。
[0018]作为本发明乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂的一种改进， 按重量份计，包括以下组分： 聚酯聚合物 55~75;
[0019] 植物淀粉 30~40; 乙醇胺活化钠基蒙脱土 6~7; 接枝助剂 0.6~0.9; 麦芽糖醇 0.6~0.9;
[0020] 反应性助剂 15~22; 功能性助剂 2~4。
[0021]作为本发明乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂的一种改进， 所述聚酯聚合物为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸的混合物，并且二者的质量比（9: 1)~(7:3)〇
[0022]作为本发明乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂的一种改进， 所述植物淀粉为木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、豌豆粉、谷壳类淀粉和红苕淀 粉中的至少一种。
[0023]作为本发明乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂的一种改进， 所述乙醇胺活化钠基蒙脱土的制备方法为:将乙醇胺溶于水中，然后加入钠基蒙脱土，通过 高速搅拌机搅拌均匀，在1 〇〇°C~120°C的恒温干燥箱内干燥4~8h。
[0024]作为本发明乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂的一种改进， 所述接枝助剂为戊二酸酐、邻苯二甲酸酐、丁二酸酐和马来酸酐中的至少一种。利用二元酸 酐类接枝助剂与淀粉发生酯化反应，使淀粉分子结构上产生活性基团，以增加淀粉与聚合 物之间的相容性，提高共混物的力学性能。酯化物与脂肪族聚酯进行共混还可以进一步在 双螺杆挤出机上进行酯交换反应生成淀粉接枝脂肪族聚酯共聚物，以提高共混物中淀粉和 聚酯的相容性。
[0025]作为本发明乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂的一种改进， 所述麦芽糖醇的纯度大于或等于98%。
[0026]作为本发明乙醇胺活化钠基蒙脱土 /聚合物复合生物降解吹膜树脂的一种改进， 所述反应性助剂为增塑剂和偶联剂中的至少一种；
[0027]所述增塑剂为丙三醇、丙二醇、水、甲酰胺、尿素、木糖醇和山梨醇中的至少两种； 增塑剂可以对植物淀粉进行凝胶、增塑处理、提高弹性和热塑性，增塑剂的加入可以使得材 料的初性得到明显的提尚，树脂的综合力学性能大幅提升，从而可以提尚树脂的克争力。 [0028]所述偶联剂为硅烷基偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸脂偶联剂中的至少一种，对植 物淀粉和聚酯聚合物的表面进行活性改性，使其具有疏水性