一种高强度多层共挤生物质复合包装膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复合包装膜的制备方法，尤其涉及一种具有优异强度的、及具有 抗菌效果的全降解多层复合包装膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑料材料虽然拥有较优异的性能和广泛的适用性，但其来源于石油产品且无法降 解，在资源危机和环境污染越发严重的今天，寻找性能优良且可再生的替代材料则成为目 前材料领域研宄的重中之重。
[0003] 在目前的可降解材料中，淀粉因其便宜的价格和广泛的来源已被深入研宄并通过 改性与复合制备了多种生活与工业用品，如淀粉基膜、淀粉餐具等。但淀粉有其天然的缺 陷，它的力学性能差，性能不稳定，只能运用于对力学性能要求低的领域。而聚乳酸的出现 改变了这一现状。聚乳酸（PLA)是脂肪族聚酯，以乳酸（2-羟基丙酸)为基本结构单元。PLA 可通过发酵玉米等天然原料制得，也可采用乳酸缩聚制得。PLA及其终端产品可在堆肥条 件下自然分解成为CO2和水，降低了固体废弃物排放量，是一种绿色环保的生物来源材料。
[0004] 聚乳酸虽然具有良好的生物可降解性，可加工性，优良的力学性能，但是其性脆易 碎，缺乏弹性和柔韧性，很大程度上限制了聚乳酸膜的应用。采用多层共挤出的方式制备性 能优异的多功能膜是一种在薄膜制备领域常见的手段，如CN104191584A公开的一种医用 多层共挤膜制造方法，通过内封层、核心层和耐温层的复合，为膜提供了良好的力学与耐热 性能。CN103481616A公开了一种防静电多层共挤膜及其制备方法，该复合膜采用多种阻隔 抗静电材料有机搭配熔融共挤成膜使得复合膜具有了优异的强度及阻隔抗静电性。
[0005] 通过多层配合的方式，结合不同层的特性叠加，来实现包括更好的强度、韧性、或 其他的功能性如阻隔性、抗菌性等无疑是一种非常简单而实用的方法。
[0006]
【发明内容】
本发明的目的是为了克服生物质单层膜脆性大，力学性能差且功能性单一的缺陷，提 供一种具有较好强度及具有抗菌效果的多层共挤复合膜的制备方法。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种高强度多层共挤生物质复合包装膜，由三层共挤得到，从上到下依次为强度层、粘 结层和抗菌层。
[0008] 进一步，所述强度层为以聚乳酸、淀粉接枝聚乳酸、羟丙基淀粉、纳米纤维素为主 要原料，加入少量防水剂、抗氧剂复配挤出而成。其中，聚乳酸的质量份数介于35-65份之 间，淀粉接枝聚乳酸的质量份数介于5-15份之间，羟丙基淀粉的质量份数介于25-50份之 间，纳米纤维素的质量份数介于5-10份之间。防水剂的质量份数介于3-6份之间，抗氧剂 的质量份数介于2-4份之间。
[0009] 进一步，所述粘结层为以热塑性淀粉、淀粉接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、羟丙基淀 粉、醋酸纤维素为主要原料，加入少量抗氧剂复配挤出而成。其中，热塑性淀粉的质量份数 介于40-70份之间，淀粉接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量份数介于5-15份之间，羟丙基 淀粉的质量份数介于25-40份之间。醋酸纤维素的质量份数介于3-6份之间，抗氧剂的质 量份数介于2-4份之间。
[0010] 进一步，所述抗菌层为以热塑性淀粉、聚己内酯、淀粉接枝聚乳酸、壳聚糖为主要 原料，加入少量防水剂、抗氧剂复配挤出而成。其中，热塑性淀粉的质量份数介于35-65份 之间，聚己内酯的质量份数介于20-35份之间，淀粉接枝聚乳酸的质量份数介于5-15份之 间，壳聚糖的质量份数介于5-10份之间。防水剂的质量份数介于3-6份之间，抗氧剂的质 量份数介于2-4份之间。
[0011] 进一步，所述强度层的厚度介于0. 35-0. 65mm之间，粘结层的厚度介于 0. 25-0. 45mm之间，抗菌层的厚度介于0. 3-0. 5之间。
[0012] 进一步，所述强度层和粘结层中羟丙基淀粉为直链比例超过65%的淀粉经羟丙基 化后的产物。羟丙基化的方法较多，如典型的可采用乙醇为溶液采用环氧丙烷反应，也可采 用中国专利申请号公布的一种改性淀粉及其制备方法和应用（2012101318578)公布的方 法处理淀粉后采用环氧丙烷羟丙基化。
[0013] 进一步，所述强度层和粘结层中的羟丙基淀粉的羟丙基取代度(取代度定义为每 个淀粉葡萄糖单元上的的羟基被取代的平均数）介于0. 4-1之间。
[0014] 进一步，所述淀粉接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝率介于45%-65%之间。淀粉接 枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方式多样，如可采用木薯淀粉为原料，以过硫酸钾为引发 剂，乳液聚合制备淀粉接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。优选的，选择直链度高的(大于50%)的 淀粉作为反应原料。
[0015] 进一步，所述强度层中的淀粉接枝聚乳酸中聚乳酸的取代度(定义为每个淀粉葡 萄糖单元上的的羟基被取代的平均数）介于0. 6-1. 2之间。淀粉接枝聚乳酸的合成方法较 多，可采用中国发明专利（【申请号】2011102832634)和（【申请号】2011101600822)所公开的 方法制备，也可以采用市售产品。
[0016] 进一步，所述强度层中纳米纤维素为木纤维、竹纤维、细菌纤维素中的一种，纤维 的直径介于50-200nm之间，长径比介于50 :1-200 :1之间。
[0017] 其制备可采用木纤维、竹纤维、细菌纤维素原纤通过物理处理如闪爆发、机械破碎 法得到，也可通过化学法如酸水解法得到。也可直接购买市售产品。
[0018] 进一步，所述粘结层和抗菌层中热塑性淀粉为以木薯淀粉或玉米淀粉为原料，以 甘油为塑化剂塑化得到。优选的，选择高接链的(直链度大于50%)淀粉为原料，原料淀粉和 甘油的比例介于80 :20-60 :40之间。
[0019] 进一步，所述壳聚糖的脱乙酰度大于95%。
[0020] 进一步，所述醋酸纤维素的乙酰基取代度介于1-2之间。可选择市售产品。
[0021] 进一步，所述防水剂为水溶性丙烯酸酯类共聚物。
[0022] 进一步，所述抗氧剂为抗氧剂264，BHT，168,1010中的一种或几种任意比例混合。
[0023] 进一步，所述强度层的挤出加工温度介于140-160度之间，粘结层的挤出加工温 度介于120-140度之间，抗菌层的挤出加工温度介于120-140度之间。
[0024] 进一步，本发明的有益效果在于，复合膜由三层共挤，每层提供不同的性能，强度 层由于有聚乳酸和纳米纤维素的存在，可保证很好的强度，防水剂的加入提供防水效果，粘 结层以淀粉为主，加入少量的塑料组分醋酸纤维素，具有良好的韧性，同时由于淀粉的流动 性在挤出后可有效粘结上下两层，抗菌层因聚聚己内酯的存在具有良好的强度和弹性，加 入壳聚糖可提供抗菌效果，三层共同作用保证了复合膜的综合性能。在各层中接枝聚合物 的加入有利于各层中各组分相容性的提高。
【附图说明】
[0025] 图1为实施例1的截面结构示意图。
[0026] 图2为实施例2的截面结构示意图。
[0027]
【具体实施方式】
[0028] 以下将详细描述本发明的示例性实施方法。但这些实施方法仅为示范性目的，而 本发明不限于此。
[0029] 实施例1 一种高强度多层共挤生物质复合包装膜，由三层共挤得到，从上到下依次为强度层1、 粘结层2和抗菌层3。
[0030] 所述强度层1为以聚乳酸、淀粉接枝聚乳酸、羟丙基淀粉、纳米纤维素为主要原 料，加入少量防水剂、抗氧剂复配挤出而成。其中，聚乳酸的质量份数为52份，淀粉接枝聚 乳酸的质量份数为12份，羟丙基淀粉的质量份数为45份，纳米纤维素的质量份数为6. 5 份。防水剂的质量份数为4份，抗氧剂的质量份数为3份。
[0031] 所述粘结层2为以热塑性淀粉、淀粉接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、羟丙基淀粉、醋 酸纤维素为主要原料，加入少量抗氧剂复配挤出而成。其中，热塑性淀粉的质量份数为55 份，淀粉接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量份数为12份，羟丙基淀粉的质量份数为32份。 醋酸纤维素的质量份数为4. 5份之间，抗氧剂的质量份数为3份。
[0032] 所述抗菌层3为以热塑性淀粉、聚己内酯、淀粉接枝聚乳酸、壳聚糖为主要原料， 加入少量防水剂、抗氧剂复配挤出而成。其中，热塑性淀粉的质量份数为55份，聚己内酯的 质量份数为30份之间，淀粉接枝聚乳酸的质量份数为12份，壳聚糖的质量份数为6份。防 水剂的质量份数为4. 5份，抗氧剂的质量份数为2.