一种具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基PLA复合膜及其制备方法与流程

本发明涉及pla复合膜，具体为一种具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜及其制备方法。

背景技术：

1、食品包装类产品在存储期间和货架期间会受到光照的影响，特别是紫外线的照射会加快食品氧化酸化的速度。目前市场上已有的具有紫外屏蔽功能的包装薄膜多由pet、pp、pa、pe等石油基高分子制成，不能自然降解且会对环境造成一定的危害。聚乳酸(pla)作为一种生物基高分子，具有较高的弹性模量(2-4gpa)、较高的强度(30-50mpa)、良好的透光率和可堆肥性，是一种理想的包装材料，但普通pla包装膜的阻隔性和紫外屏蔽性较差，无法被广泛应用于易腐败物品的软包装应用。

2、呋喃二甲酸(fdca)是一种可由纤维素和半纤维素制备得到的生物基单体，因其具有与对苯二甲酸相似的结构，可替代对苯二甲酸与pla等脆性的生物塑料进行嵌段共聚，提升材料性能。生物基呋喃聚酯及呋喃二甲酸与pla的形成的嵌段共聚物，因具有极性的呋喃环的极性和非线性的结构，具有较好的阻隔性，同时因为呋喃基团与羰基形成共轭的原因，还拥有一定紫外屏蔽性能。

3、因此，本申请提供一种具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜及其制备方法，用以解决普通pla包装膜的阻隔性和紫外屏蔽性较差，无法被广泛应用于易腐败物品的软包装应用的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜及其制备方法，该高阻隔生物基pla复合膜不仅具有良好的阻隔性、机械性能和加工性能，具有一定的紫外屏蔽性，能够有效的延缓食品氧化酸化，增加食品包装类产品的存储期和货架期，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，包括聚乳酸上表层、高阻隔中间层和聚乳酸下表层，按质量百分比计，所述高阻隔中间层由60-85％聚乳酸树脂、1-15％扩链剂和15-40％生物基呋喃聚酯组成，所述聚乳酸上表层和聚乳酸下表层均由75-80％聚乳酸树脂、1-5％扩链剂、15-25％聚乳酸呋喃聚酯嵌段共聚物和1-5％功能母料组成。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述扩链剂为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、异氰酸酯、二酸酐、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、扩链剂adr、扩链剂xy4370中的一种或几种的混合物。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述生物基呋喃聚酯为pef、pbf、paf、ppf、pen、phf、pcf、pof、pdef、pdof、ppef、pecf中的一种或几种的混合物。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述聚乳酸呋喃聚酯嵌段共聚物的具体制备方法为：在氮气保护下，将丙交酯、生物基呋喃聚酯按照(70-90)：(10-30)的质量比进行混合，加入催化剂辛酸亚锡后于140℃的真空环境下缩聚24h得到聚乳酸生物基呋喃聚酯嵌段共聚物。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述功能母粒包括80-95％聚乳酸树脂、2-10％抗粘结剂、2-8％爽滑剂和0.3-0.5％抗氧化剂。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述抗粘结剂为滑石粉、二氧化硅、交联聚苯乙烯微球中的一种或几种的混合物。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述爽滑剂为乙撑双硬酯酰胺、硅酮、芥酸酰胺中的一种或几种的混合物。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述抗氧剂为1010、1076、264、425、330、626、627、dstp、dltp中的一种或几种的混合物。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述高阻隔中间层的厚度为3-5μm；所述聚乳酸上表层和聚乳酸下表层的厚度均为6-10μm。

11、一种具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜的制备方法，具体包括以下步骤：

12、s1、按(70-90)：(10-30)的质量比将丙交酯、生物基呋喃聚酯缩聚得缩聚聚乳酸呋喃聚酯嵌段共聚物；

13、s2、按配方中的质量百分比，分别称取聚乳酸上表层、高阻隔中间层和聚乳酸下表层的原料，搅拌混匀得到树脂混合物；

14、s3、将各层树脂混合物分别投入三层共挤流延机的主机和辅机熔融挤出，得到复合铸片，其中高阻隔层的加工温度为190-260℃，聚乳酸上表层和下表层的加工温度为190-260℃；

15、s4、将复合铸片进行双向拉伸后，得到具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其中拉伸比为2.0*2.0-5.0*5.0，拉伸温度为80-150℃，热定型温度为100-175℃。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1、本发明所使用的聚乳酸、聚乳酸呋喃嵌段共聚物和生物基呋喃聚酯的部分或全部单体均来自于生物质且易降解，有利于减少石油资源的使用，对环境危害低。

18、2、本发明添加的生物基呋喃聚酯和聚乳酸呋喃聚酯嵌段共聚物能为薄膜提供良好的阻隔性和紫外屏蔽性，同时聚乳酸呋喃聚酯嵌段共聚物还能在一定程度上对pla起到增韧改性的作用。

19、3、本发明的所使用的扩链剂上含有高反应活性的基团，能促进聚乳酸与生物基呋喃聚酯之间的共聚物的形成，从而有效减少分散相的尺寸并使其均匀分布，增强界面结合力，提高薄膜机械性能；同时，扩链剂也可促进pla间共价键的形成，在保留pla分子量并抵消因加工温度升高引起的降解的同时，有助于提高熔体强度并延长pla基材的加工窗口。

技术特征：

1.一种具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，包括包括聚乳酸上表层、高阻隔中间层和聚乳酸下表层，其特征在于：按质量百分比计，所述高阻隔中间层由60-85％聚乳酸树脂、1-15％扩链剂和15-40％生物基呋喃聚酯组成，所述聚乳酸上表层和聚乳酸下表层均由75-80％聚乳酸树脂、1-5％扩链剂、15-25％聚乳酸呋喃聚酯嵌段共聚物和1-5％功能母料组成。

2.根据权利要求1所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其特征在于：所述扩链剂为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、异氰酸酯、二酸酐、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、扩链剂adr、扩链剂xy4370中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其特征在于：所述生物基呋喃聚酯为pef、pbf、paf、ppf、pen、phf、pcf、pof、pdef、pdof、ppef、pecf中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其特征在于：所述聚乳酸呋喃聚酯嵌段共聚物的具体制备方法为：在氮气保护下，将丙交酯、生物基呋喃聚酯按照(70-90)：(10-30)的质量比进行混合，加入催化剂辛酸亚锡后于140℃的真空环境下缩聚24h得到聚乳酸生物基呋喃聚酯嵌段共聚物。

5.根据权利要求1所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其特征在于：所述功能母粒包括80-95％聚乳酸树脂、2-10％抗粘结剂、2-8％爽滑剂和0.3-0.5％抗氧化剂。

6.根据权利要求1所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其特征在于：所述抗粘结剂为滑石粉、二氧化硅、交联聚苯乙烯微球中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其特征在于：所述爽滑剂为乙撑双硬酯酰胺、硅酮、芥酸酰胺中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其特征在于：所述抗氧剂为1010、1076、264、425、330、626、627、dstp、dltp中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求1所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜，其特征在于：所述高阻隔中间层的厚度为3-5μm；所述聚乳酸上表层和聚乳酸下表层的厚度均为6-10μm。

10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基pla复合膜的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种具有紫外屏蔽性的高阻隔生物基PLA复合膜及其制备方法，包括聚乳酸上表层、高阻隔中间层和聚乳酸下表层，按质量百分比计，所述高阻隔中间层由60‑85％聚乳酸树脂、1‑15％扩链剂和15‑40％生物基呋喃聚酯组成，所述聚乳酸上表层和聚乳酸下表层均由75‑80％聚乳酸树脂、1‑5％扩链剂、15‑25％聚乳酸呋喃聚酯嵌段共聚物和1‑5％功能母料组成。该高阻隔生物基PLA复合膜不仅具有良好的阻隔性、机械性能和加工性能，具有一定的紫外屏蔽性，能够有效的延缓食品氧化酸化，增加食品包装类产品的存储期和货架期。

技术研发人员：邱艺娟,王凯琪,陈曦
受保护的技术使用者：厦门长塑实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12