[发明专利]生物基聚氨酯/聚乳酸合金吹膜材料及其制备方法

说明书

本发明涉及生物基聚氨酯/聚乳酸合金吹膜材料及其制备方法，所述生物基聚氨酯/聚乳酸合金吹膜材料首先由生物基聚氨酯和马来酸酐制得马来酸酐接枝物，然后将其加入到生物基聚氨酯与聚乳酸的共混物中反应得到吹膜材料。所得材料韧性好，耐撕裂强度高。用于制备该材料的方法操作简单、易于推广。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及生物基聚氨酯/聚乳酸合金吹膜材料及其制备方法。

背景技术

随着中国经济的快速发展，到2020年，中国将取代美国成为全球最大的包装市场，由此对包装薄膜的需求日益突出。传统的包装薄膜材料，如聚丙烯、聚乙烯等是以石油为原材料，不仅资源不能再生、且不容易降解，给环境造成巨大危害。为了缓解能源危机，减轻环境压力，我国正大力倡导生物基和可降解材料的研发，这也成为高分子材料的最热门领域。

聚乳酸材料是一类可生物降解的高分子材料，具有与传统塑料相类似的力学性能，常与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯等材料共混制备得到生物薄膜材料，但由于聚乳酸脆性大、耐撕裂强度低、断裂伸长率小，因此所得薄膜性能不理想。为了提高包装薄膜性能，人们正不断尝试将聚乳酸与一些其他材料进行共混，其中就包括将聚乳酸与生物基聚氨酯进行共混，以期得到一种即耐撕又对环境友好的包装薄膜。然而，众所周知，聚乳酸与聚氨酯相容性不好，直接共混是无法得到理想产品的。

现有的制备其他高分子材料的资料显示，可以通过加入相容剂来改善各种高分子原料之间的相容性，例如：中国专利申请CN 104592780 A公开的打印线材就是通过加入马来酸酐接枝来改善聚氨酯与聚乳酸的相容性，这种方式会引入其他接枝结构影响产品性能，另一方面也只能满足这种相容性要求不高产品的需求，对于生物基薄膜而言，该方式相容性提高程度不足、性能改善存在风险。

再如：公开了一种通过加入“马来酸酐接枝聚乳酸”作为相容剂，以现有技术中也有直接以高分子原料作为材料与马来酸酐进行接枝的，例如，中国专利申请CN 107698951A就是以马来酸酐接枝聚乳酸作为相容剂，得到一种聚乳酸/纤维素生物基可降解复合材料，但是该“接枝”是以增加聚乳酸和纤维素的相容性达到用纤维素增强聚乳酸的目的，并且用马来酸酐接枝聚乳酸，由于聚乳酸对热和酸敏感，且马来酸酐为强酸性物质，在接枝过程中极容易降解，会造成聚乳酸熔融指数大幅度上升，由于吹膜材料要求在吹膜时膜泡稳定，故要求材料熔体强度高，各组分熔融指数稳定且不能过高。综上用马来酸酐接枝聚乳酸并不适用于聚乳酸与生物基聚氨酯制备合金吹膜材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明第一方面提供了一种新颖的生物基聚氨酯/聚乳酸合金吹膜材料，该材料中生物基聚氨酯和聚乳酸相容性好，用其制备的包装薄膜韧性好，耐撕裂强度高。

本发明所述生物基聚氨酯/聚乳酸合金吹膜材料按照重量百分比计，首先由94-98份生物基聚氨酯、0.5-2份马来酸酐、0.05-0.2份无味引发剂、0.2-2份润滑剂和0.2-2份抗氧剂制备得到马来酸酐接枝物；然后由5-15份马来酸酐接枝物、10-50份聚乳酸、30-70份生物基聚氨酯、0.2-2份润滑剂，0.2-2份抗氧剂和2-20份填料制备得到生物基聚氨酯/聚乳酸合金吹膜材料；

其中，所述聚乳酸的重均分子量为120000-180000；

所述生物基聚氨酯为生物基热塑性聚氨酯弹性体橡胶，其重均分子量为80000-200000；

所述无味引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰；

所述填料为滑石粉、硅灰石、碳酸钙或高岭土。

为了改进生物基聚氨酯与聚乳酸的相容性，在生物基聚氨酯分子上引入强反应的马来酸酐官能团，制得接枝生物基聚氨酯，由于马来酸酐接枝物与生物基聚氨酯结构相同，故其与生物基聚氨酯相容性好，同时由于马来酸酐接枝物含有强反应性的马来酸酐基团，可以与聚乳酸的端基进行反应，从而降低生物基聚氨酯与聚乳酸界面间张力，使两种材料相容性良好。