[发明专利]聚乳酸合金薄膜及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸薄膜，尤其涉及一种可生物降解的、具有气体阻隔性的聚乳酸合金薄膜。

背景技术

石油基塑料制品，尤其是塑料包装材料的广泛应用给人类生活带来大量便利，但是常用塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等材料的原料主要来源于石油，随着石油资源的日益匮乏，常用烯烃基高分子材料的原料来源将面临巨大挑战。此外，石油基高分子材料应用后的处理也是一个非常大的难题，尤其是塑料包装材料，由于其应用周期较短，而用量较大，给环境带来的污染更加严重。现有技术中塑料废弃物主要通过焚烧或掩埋进行处理，焚烧会释放大量有毒的副产物，而塑料掩埋后由于塑料稳定的化学生物性质，几乎不分解而大量残留造成土地浪费。因此，开发非石油基的全生物降解材料十分重要。

其中，聚乳酸以其良好的机械强度和生物降解性能而倍受关注。聚乳酸的原料可以来源于玉米等农作物，利用发酵等方法得到单体乳酸，再由单体聚合得到聚乳酸。这种材料在应用后丢弃到自然界就可以很快降解为无毒小分子，更为重要的是，这类材料摆脱了传统高分子工业对石油化工的高度依赖性，有着非常良好的应用前景。

另一方面，由于聚乳酸无毒无害，还可以被制造成薄膜产品、或用于食品软包装。聚乳酸的氧气阻隔性能虽然高于传统的聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃材料，但是仍然不足，氧气较容易通过聚乳酸薄膜进入包装袋中，引起食品氧化、腐败、变质。通常来讲，可以采用复合薄膜技术来提高聚乳酸薄膜的氧气阻隔性，诸如将聚乳酸薄膜同阻隔性薄膜制成“三明治”结构的三层复合薄膜。其中，阻隔性薄膜一般是乙烯-乙烯醇共聚物薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜、铝箔、玻璃纸、聚酰胺薄膜等。中国发明专利CN1198715C公开了一种由聚乳酸层和聚乙烯醇层构成的食品包装用复合材料，其所用到的聚乙烯醇层就是为了起到防水、隔气和热封的作用。

尤其，聚乙烯醇薄膜的氧气阻隔性能优秀，聚乙烯醇薄膜的制备方法一般来说包括湿法加工和干法加工两种加工方法：a.湿法加工是将聚乙烯醇同（仅）含水的增塑剂混合，再在较低温度（一般100℃以下）下，通过热加工成型。由于经湿法加工的聚乙烯醇制品含水，所以一般需经后续工序除水，如干燥，这样会导致产品的生产成本较高。b.干法加工是将聚乙烯醇同不含水的增塑剂混合，再在较高温度（一般150℃以上）下，通过热加工成型。由于聚乙烯醇对热敏感，在干法加工时，容易使其氧化变黄，导致其粘度增大、力学性能变差。

此外，通过将聚乳酸薄膜和聚乙烯醇薄膜复合，虽然可以提高复合薄膜的氧气阻隔性能，但是复合方法往往需要使用溶剂，溶剂的使用会对环境造成一定的影响，且设备投资较高、生产效率较低。

中国专利CN100406498C使用二异氰酸酯作为扩链剂（封端剂），制备聚乙烯醇/聚乳酸接枝共聚物。由于二异氰酸酯有毒性，不利于环境保护，而且，聚乙烯醇和聚乳酸树脂中含有的羧基和水分也会影响二异氰酸酯的扩链效果。

综上所述，本领域技术人员需要进一步研究，开发一种新型的聚乳酸-聚乙烯醇薄膜，以在具备生物降解性的同时，提高其氧气阻隔性，还不会对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，而提供一种可生物降解的、具有优异气体阻隔性能的聚乳酸合金薄膜。

本发明的聚乳酸合金薄膜，其组分包括（A）聚乳酸树脂、（B）聚乙烯醇树脂和（C）增容剂，其中，以（A）聚乳酸树脂和（B）聚乙烯醇树脂的总量为100重量份计，（A）聚乳酸树脂的重量含量为1～99份，（B）聚乙烯醇树脂的重量含量为1～99份，（C）增容剂的重量含量为0.05-5份。

进一步地，所述聚乳酸树脂是L-乳酸均聚物、D-乳酸均聚物或L,D-乳酸共聚物中的一种或两种以上。较佳地，所述聚乳酸树脂的重均分子量为10,000～1,000,000，更佳地，其重均分子量为50,000～500,000。

进一步地，所述聚乙烯醇树脂是聚合度1,000～10,000、醇解度50%～100%的聚乙烯醇。

进一步地，所述增容剂是具有至少两个选自酸酐、环氧官能团中的一种及两种以上的小分子化合物或聚合物。具体而言，增容剂可以是，马来酸酐接枝的烯烃类增容剂、马来酸酐接枝的烯酸酯类增容剂、带环氧基侧链的烯酸酯类增容剂、带环氧基侧链的烯烃类增容剂等。较佳地是，马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯-乙烯醇共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯蜡、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸酯/苯乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。