[发明专利]一种微晶纤维素增强双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微晶纤维素增强双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法。本发明所述薄膜按重量百分比计，其组成为：0.5‑4％的酯基季铵盐、0.5‑8％的微晶纤维素、0‑1％的ADR扩链剂和余量的聚乳酸。在制备时，先将酯基季铵盐和部分聚乳酸混合挤出造粒，得到母粒A；再将微晶纤维素和部分聚乳酸混合挤出造粒，得到母粒B；最后将母粒A、母粒B、ADR扩链剂与剩余的聚乳酸混合后经挤出、冷却铸片、双向拉伸，即得。本发明所述薄膜的工艺更为简单，在同样改性剂条件下拉伸性能更好。

技术领域

本发明涉及双向拉伸聚乳酸薄膜，具体涉及一种微晶纤维素增强双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法。

背景技术

随着“白色垃圾”以及传统塑料对石油资源短缺和环境污染带来的问题日益严重，可生物降解塑料的需求日益增加。聚乳酸(PLA)因其良好的加工性、机械性能、透明性、原材料来源充足可再生等突出特点而被视为最具有发展前景的生物可降解塑料。

经过双向拉伸的聚乳酸(BOPLA)薄膜，其拉伸强度、断裂伸长率、透光率、光泽度等性能都将得到大幅度提升，是提高聚乳酸薄膜性能的首选工艺。

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，是地球上最丰富的天然高分子。微晶纤维素是一种纯化的、部分解聚的纤维素，微晶纤维素的成分主要为Ⅰ晶型纤维素，Ⅰ晶型纤维素的理论拉伸强度可高达13-17GPa，常被用于制作高分子复合材料。虽然微晶纤维素改性复合材料具有很大的应用前景，但聚乳酸是疏水材料，而微晶纤维素是一种亲水材料，分子链富含羟基，分子内及分子间大量的氢键使其具有极大的亲水性，将其用于疏水材料聚乳酸改性时，不能达到很好的效果。现有技术中常通过界面改性来提高纤维素与基体树脂的相容性，改性方法包括物理改性和化学改性，其中物理改性通常是采用碱液处理，提高纤维素的表面粗糙度，增加界面的物理粘合；而化学改性通常采用硅烷偶联剂对纤维素进行疏水改性，增加纤维素与聚乳酸的相容性。也可以两种改性方法同时使用，但改性过程繁琐复杂，费时费力。

酯基季铵盐是一种带有长链疏水基团的新型高效且可生物降解的环保阳离子表面活性剂，微晶纤维素表面带负电荷，带正电荷的酯基季铵盐能高效的吸附在微晶纤维素表面，改善微晶纤维素的疏水性提高与聚乳酸的相容性。公开号为CN104910281A的发明专利公开了一种含酯基季铵盐改性纳米纤维素的制备方法，具体是向纳米纤维素水分散液中加入特定结构的含酯基季铵盐表面活性剂，充分反应后，得到白色悬浮液；将白色悬浮液进行超声处理，然后离心去除上层清液，取白色固体沉淀，经真空冷冻干燥、研磨后即得酯基季铵盐改性的纳米纤维素。该发明采用含酯基季铵盐对纤维素进行改性来改善纤维素与聚乳酸之间的相容性，但改性过程需要先将纤维素在溶液中进行改性，过程较为繁琐；此外，该发明使用的酯基季铵盐为双阳离子型季铵盐电荷，其电荷密度高，与纤维素作用后疏水基团密度相对较小，难以大幅度提高所得拉伸性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺更为简单，在同样改性剂条件下拉伸性能更好的微晶纤维素增强双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种微晶纤维素增强双向拉伸聚乳酸薄膜，其特征在于：按重量百分比计，该薄膜的组成为：0.5-4％的酯基季铵盐、0.5-8％的微晶纤维素、0-1％的ADR扩链剂和余量的聚乳酸，其中，

所述的酯基季铵盐为具有下述式(a)-(c)所示结构的季铵盐中的任意一种：

其中，R表示棕榈酸、硬脂酸、牛油酸、十二烷酸、亚麻酸或油酸。