[发明专利]适用于制备薄膜的改性纤维素填充PBAT/PLA组合物及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种适用于制备薄膜的改性纤维素填充PBAT/PLA组合物及其制备和在制备薄膜中的应用，该组合物原料组成包括基本组分和附加组分；以重量份计，所述基本组分包括：PBAT 30‑80份，PLA 5‑30份，改性纤维素5‑40份；以所述基本组分的总重量为基准，所述附加组分包括：增塑剂1wt％‑20wt％，增容剂1wt％‑10wt％，扩链剂0.1wt％‑1wt％，润滑剂0.1wt％‑2wt％。该制备方法：将原料按配比混合均匀后加入双螺杆造粒机组挤出、造粒，得到改性纤维素填充PBAT/PLA粒子；双螺杆造粒机组的各区段温度为50‑200℃，螺杆转速为200‑550rpm。

技术领域

本发明涉及生物降解薄膜材料领域，具体涉及一种适用于制备薄膜的改性纤维素填充PBAT/PLA组合物及其制备和应用。

背景技术

生物降解塑料是一类可由自然界存在的微生物作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料降解后无毒无害，具有优良的使用性能。

聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)是一种可完全生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯，其有超过700％以上的较高的断裂伸长率，具有良好的柔韧性和可加工性，现已广泛应用在塑料软包装中，但PBAT的来源仍为石油化工，在生产加工的过程中消耗了石油资源并产生了较多的二氧化碳排放。聚乳酸(PLA)是以植物发酵的乳酸为原料，通过聚合的方式制得的一种强度高但脆性大的生物降解材料。将PBAT、PLA二者复合来制备包装用薄膜不仅可以结合PBAT的柔韧性和PLA的强度的优点，也可以使复合材料的生物质来源提高，降低石油资源的使用。

目前，将PBAT、PLA二者复合来制备包装用薄膜首先要解决成本和相容性的问题，国内外有不少专利和文件对此进行研究，但其使用的填料多为淀粉或改性淀粉。如公开号为CN104861210A的中国发明专利申请中公开了一种疏水稳定的淀粉基全生物降解树脂及其制备方法，原料包括：改性淀粉20-50份、全生物降解聚酯50-80份、润滑剂0.1-5份、抗氧化剂0.1-0.5份。该发明通过对淀粉进行微细化处理后进行高速搅拌改性，再经过高压高温干燥12-24小时后与全生物降解树脂、润滑剂、抗氧剂共混，通过双螺杆挤出机造粒制备疏水稳定的淀粉填充全生物降解树脂粒子。目前，在淀粉作为PBAT/PLA包装用薄膜的填料时，仍有淀粉处理时间长、淀粉塑化效果较差、水分对材料性能影响较大，材料综合性能不高、产能低等问题。

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50％以上。当前纤维素的改性技术主要集中在醚化和酯化两方面，通过改性使纤维素更易从木质纤维中脱离，所制成的改性纤维素，如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等改性纤维素目前已广泛应用于石油、食品、医药、纺织和造纸等行业，由于改性纤维素产业已成熟，成本相对较低。使用纤维素或改性纤维素替代淀粉或改性淀粉作为PBAT/PLA包装用薄膜的填料具有一定的研究价值和量产潜力。

目前，该方向的专利或文献相对较少。如公开号为CN111057355A的中国发明专利申请中公开了一种多孔纤维素PLA复合材料及其制备方法，以多孔纤维素、PLA、PBAT和抗氧剂为原材料制备而成。该发明将植物纤维通过碱液处理后形的多孔纤维素与PLA及PBAT进行共混造粒制备全降解复合材料，复合材料因多孔纤维的存在，树脂基体可以渗透入多孔纤维素的微孔内形成异型微观结构增强复合材料的物理机械性能。但由于碱液处理和超声波清洗后烘干的纤维素提出方式为实验室制备工艺，工业化提取难度大且费用较高。