一种具有多层立构晶层的PLA阻隔膜及其制备方法

本发明属于阻隔膜材料领域，特别是涉及一种具有多层立构晶层的pla阻隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、随着生活水平的日益提高和生活节奏的加快，市场对于具有阻隔性的一次性膜材料的需求很大，但目前大多数一次性膜材不可降解，使用废弃后易造成环境污染。随着“碳达峰”“碳中和”国家战略的实施，为减少不可降解石油基一次性膜材对环境的损害，开发可降解的一次性膜材尤为迫切。鉴于聚乳酸(pla)优异的可降解性和力学性能，可采用pla制备可降解一次性膜材。

2、聚乳酸(pla)是一种生物可降解热塑性聚酯。pla具有良好的生物相容性、环境安全性和机械性能，且加工性能优异，用绿色环保的pla来制备一次性膜材具有广泛的应用前景，但是其阻隔性能较差，很大程度上限制了聚乳酸膜的应用。

3、目前对聚乳酸阻隔膜进行改善阻隔性能主要分为物理和化学改性。(1)物理改性：中国专利cn201610145386.4中公布了一种多层聚乳酸复合阻隔高强度膜，由多层复合而得，包括外层的聚乳酸疏水膜、中间层聚乳酸阻隔膜层、底层聚乳酸增强膜。中国专利cn201610277188.3中公布了一种用于果蔬保鲜的环保包装膜，由4层膜复合而成，依次包括底层的淀粉增强膜、聚乳酸阻隔膜、淀粉抗菌膜及外层的聚乳酸耐磨膜，四层膜采用热熔胶封边。(2)化学改性：韩国专利kr1020200054228中公布了一种具有改进透明度和热收缩性的可生物降解pla膜及其制造方法。加入pla、pha、增塑剂、二氧化硅、分散剂、增滑剂、扩链剂和抗氧剂在t型挤出机挤出粒料。该专利制备的聚乳酸阻隔膜制备方法是通过加入增强材料与pla的化学交联作用，进而得到阻隔性能提升的薄膜，该增强材料大多为增塑剂，交联剂等化学试剂，所以在生物安全方面还存在隐患。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明提供一种具有多层立构晶层的pla阻隔膜及其制备方法。该pla阻隔膜材料具有生物安全性、可降解、高阻隔性的特点，可用于多领域的包装材料

2、本发明提供了一种具有多层立构晶层的pla阻隔膜的制备方法，包括如下步骤：

3、s1.plla(左旋聚乳酸)、纤维素纳米晶(cnc)加入有机溶剂中，配制plla溶液；pdla(右旋聚乳酸)、纤维素纳米晶加入有机溶剂中，配制pdla溶液；

4、s2.将所述plla溶液和pdla溶液交替涂覆于玻璃板上，干燥后进行热处理，得到具有多层立构晶层的pla阻隔膜。

5、进一步的，步骤s1中，plla和pdla的熔点均为160-180℃；所述plla溶液中，plla的浓度为4wt％-8wt％，纤维素纳米晶的添加量为plla质量的0.5％-2％；pdla溶液中pdla的浓度均为4wt％-8wt％，纤维素纳米晶的添加量为pdla质量的0.5％-2％。

6、进一步的，步骤s1中，所述有机溶剂为三氯甲烷、六氟异丙醇、四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺中的一种。

7、进一步的，步骤s2中，涂覆总厚度为800-1000μm。

8、进一步的，步骤s2中，所述干燥为：放入鼓风烘箱60-80℃放置4-24h进行烘干。

9、进一步的，步骤s2中，所述热处理为：放入鼓风烘箱140-185℃热处理30-60min。

10、本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的pla阻隔膜，所述pla阻隔膜的立构晶层层数为3-7层。

11、进一步的，所述pla阻隔膜的成膜厚度为100-180μm，氧气透过量为5-20cm3/(m2·24h·0.1mpa)，水蒸气透过率为75×10-16-95×10-16kg·m/(m2·s·pa)。

12、与现有技术相比，本发明的特点在于不添加小分子交联剂和增塑剂等增强剂，仅通过在plla溶液和pdla溶液中添加cnc，然后交替涂敷，并通过热处理工艺，诱导出连续的立构晶层，进而调控阻隔性能，降低水蒸气透过量和氧气透过率，这种层层自组装阻隔膜具有高生物安全性、可降解、高阻隔性的特点，制造成本低，可较好的应用在环保功能材料领域，满足高分子材料行业的生产需求。

技术特征：

1.一种具有多层立构晶层的pla阻隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，plla和pdla的熔点均为160-180℃；所述plla溶液中，plla的浓度为4wt％-8wt％，纤维素纳米晶的添加量为plla质量的0.5％-2％；所述pdla溶液中pdla的浓度均为4wt％-8wt％，纤维素纳米晶的添加量为pdla质量的0.5％-2％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述有机溶剂为三氯甲烷、六氟异丙醇、四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述涂覆的总厚度为800-1000μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述干燥为：放入鼓风烘箱60-80℃放置4-24h进行烘干。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述热处理为：放入鼓风烘箱140-185℃热处理30-60min。

7.权利要求1-6任一项所述制备方法制备得到的pla阻隔膜，所述pla阻隔膜的立构晶层层数为3-7层。

8.根据权利要求7所述的pla阻隔膜，其特征在于，所述pla阻隔膜的成膜厚度为100-180μm，氧气透过量为5-20cm3/(m2·24h·0.1mpa)，水蒸气透过率为75×10-16-95×10-16kg·m/(m2·s·pa)。

技术总结本发明属于阻隔膜材料技术领域，公开了一种具有多层立构晶层的PLA阻隔膜及其制备方法。将左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)交替涂敷，同时采用纤维素纳米晶增强，层层自组装得到PLA阻隔膜，并对PLA阻隔膜进行热处理，诱导出多层立构晶层，提升其阻隔性能。本发明制备一种具有多层立构晶层的PLA阻隔膜材料具有生物安全性、可降解、高阻隔性的特点，可用于多领域的包装材料。技术研发人员：潘刚伟,花铭,穆贵先,潘颖,蒋长妹,赵士友,姚理荣受保护的技术使用者：南通大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29