[发明专利]一种具有高韧性和高抗撕裂强度的聚乳酸薄膜材料及制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高韧性和高抗撕裂强度的聚乳酸薄膜材料及制法，属于高分子材料领域。

背景技术

随高分子材料的发展，高分子薄膜材料在人类生活和工作中得到广泛的应用，特别是包装材料领域。然而，现在使用的绝大多数高分子薄膜材料在自然环境中都难以降解，大量废弃的高分子薄膜材料造成严重的白色污染，导致人类生存环境的恶化。同时合成此类高分子材料的原料来源于有限不可再生的石油资源，这不符合人类可持续发展的要求。随着人们环保意识的不断增强和对可持续发展的关注，近年来，开发来源于可再生资源的完全可生物降解材料成为学术界和工业界的研究热点。

在已开发的可生物降解材料中，聚乳酸(PLA)是以生物资源为原料，通过化学方法合成的可完全生物降解的脂肪族聚脂。由于其来源于可再生资源，满足人类可持续发展的要求，而且它具有良好的生物相容性和降解性，较高的拉伸强度和压缩模量等优点，因此将聚乳酸应用于通用塑料领域，特别是包装领域，对于减少环境污染、节省石油资源以及减轻地球温室效应等方面具有十分重要的意义。但是，聚乳酸性脆，缺乏柔性和弹性，抗冲击性能差和抗撕裂强度较低，难以满足要求，极大限制了聚乳酸的应用；同时聚乳酸的熔体强度较低，不适宜于吹塑成型等加工方法，这直接导致了聚乳酸在薄膜材料方面的应用受到极大的限制。为克服上述缺点，改善PLA材料的力学性能和加工性能，降低PLA的成本，人们已经在PLA化学改性和物理共混改性方面做了许多的工作。通过化学改性的方法(USPatent5594095，USPatent5225521)可以在聚乳酸链上引入支链，从而有效地改善PLA的流变性能，但是化学方法工艺复杂，成本较高，至今没有工业化的产品出现。通过物理改性的方法是在聚乳酸中添加小分子增塑剂，能够有效地降低聚乳酸的玻璃化转变温度，提高聚乳酸分子链的活动能力，从而改善聚乳酸的脆性。但是，小分子增塑剂易迁移，导致材料抗老化性能劣化(Polymer44(2003)7679-7688)。

发明内容

本发明的目的是针对现有聚乳酸所存在的不足，提供一种具有高韧性和高抗撕裂强度的聚乳酸薄膜材料及制法，选用合适的聚醚-b-酰胺类热塑性弹性体作为聚乳酸的改性剂，配合合适的抗氧剂，有效的改善聚乳酸的加工性能，使其适宜于挤出吹塑加工方法，所得薄膜具有高抗撕裂强度。

本发明提供的一种具有高韧性和高抗撕裂强度的聚乳酸薄膜材料的组成成分和重量份数为：100份的聚乳酸、5—40份的聚醚-b-酰胺类热塑性弹性体的和0.01-5份的热稳定剂的组成；其中，聚乳酸数均分子量为5—20万；

所述的聚醚-b-酰胺类热塑性弹性体为端羧基脂肪族聚酰胺嵌段与端羟基聚醚二元醇通过酯化反应制备的多嵌段共聚物，其结构式为：

式中，PA代表硬段聚酰胺，PE代表软段聚醚；

所述的硬段聚酰胺包括尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙4/6、尼龙6/6、尼龙6/10、尼龙6/11或尼龙6/12；

所述的软段的聚醚二元醇包括聚环氧乙烷、聚环氧丙烷或聚四氢呋喃；硬段聚酰胺和软段聚醚嵌段的相对分子质量分别为500～2000和1000～3000，聚醚软段的质量分数应为60％～80％；

热稳定剂为四[3-(3，5—二叔丁基)丙酸]季戊四醇(抗氧剂1010)、三(2，4—二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、双(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂618)或双(2，4—二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(AT—626抗氧剂)。

一种具有韧性和高抗撕裂强度的聚乳酸薄膜材料的制法如下：

按配比将聚乳酸、弹性体和抗氧剂进行机械混合，混合时间3—5分钟，然后将预混物在双螺杆挤出机上挤出改性造粒，经单螺杆挤出吹塑成膜，得到透明的聚乳酸基膜材料，挤出改性造粒条件为：双螺杆挤出机的设定温度为：一区：120-140℃，二区：160-180℃，三区：170-190℃，四区：175-200℃，五区：180-200℃，六区：180-210℃，七区：180-200℃，机头：170-195℃；吹塑成型条件为：单螺杆挤出机的设定温度：加料段温度：50—120℃，压缩塑化段温度：160—190℃，匀化计量段温度：180—200℃，机头口模温度：175—195℃。加工参数如下：吹胀比：1：2.5—1：4；牵引速度3-8m/min；主机转速：50-110rpm。

有益效果：本发明原料易得，加工工艺简单，制备的膜材料具有高韧性和高抗撕裂强度，断裂伸长率达到230％，直角抗撕裂强度高达168KN/m。

具体实施方式

实施例1：按以下配方及重量份称取各组分