一种PGA@PLA@PBAT复合材料薄膜的制备方法

本发明涉及生物可降解塑料薄膜领域，具体涉及一种pga@pla@pbat复合材料薄膜的制备方法。

背景技术：

1、开发出能够满足使用需求的新型生物可降解塑料，是从源头上减少塑料白色污染，实现塑料行业绿色可持续发展的重要途径之一。聚对苯甲酸-己二酸-丁二醇酯(pbat)是一种100％生物可降解的树脂，已被广泛应用在地膜、膜袋包装等领域。但相比聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)等传统不可降解薄膜，pbat薄膜的拉伸强度和模量均较低且对o2和h2o的阻隔性能也一般。

2、聚乙醇酸(pga)是一种具有高的拉伸强度、模量和阻隔性能的生物可降解聚酯，将其与pbat或者pla@pbat共混物熔融共混可以有效改善pbat的拉伸性能和阻隔性能而不影响其生物降解性能。如专利cn113025015a以adr为相容剂，将pga与pbat进行熔融共混并吹塑得到了低透湿暨高阻水薄膜产品。但因为pga的熔点(220-240℃)远高于pbat的熔点(120-140℃)，二者很难直接熔融共混。专利cn114031760a通过共聚在pbat链段中引入含有疏水基团的二元醇，吹塑得到了具有疏水、阻水特性的生物可降解薄膜。

3、此外ji eun等人(c.ji eun,et al.influence of modified poly(glycolicacid)on the physical and mechanical properties of pla/pbat/mpga multi-phaseblends.j.polym.environ.,2024.)以带有环氧基团的mpga为增容剂通过小型密炼机将pga与pbat/pla(聚乳酸)熔融共混然后模压成片制备了生物可降解共混物，添加mpga的片材的氧气和水汽阻隔性能都有所提高但断裂伸长率下降明显。

4、由于pga的熔点(220-240℃)远高于pbat的熔点(120-140℃)，这导致了pga难以通过简单的熔融共混均匀地分散在pbat或者pla@pbat连续相中(pbat最高加工温度通常190-200℃)，提高pbat薄膜的力学和阻隔性能。

技术实现思路

1、为了解决将pga添加到pbat中提高后者力学和阻隔性能的目的，本发明提供了一种通过梯度熔融共混制备具有高阻隔性和优异力学性能的生物可降解的pga@pla@pbat复合薄膜的方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种pga@pla@pbat复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将pla(聚乳酸)、pga(聚乙醇酸)和增容剂按70-88％：10-30％：0-2％的质量比在高混机中进行预混，再在双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒得到pga@pla颗粒；

5、(2)将pbat(聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯)、步骤(1)制备的pga@pla颗粒、润滑剂、开口剂按比例在双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒后吹膜得到pga@pla@pbat复合薄膜；

6、所述的复合薄膜中各组分的质量百分含量为：pbat 40-68％，pga@pla颗粒30％-50％，润滑剂0.1-0.5％，开口剂0.1-0.5％。

7、作为优选，所述pla的熔体流动速率为3-5g/10min(190℃，2.16kg)。

8、作为优选，所述pga的特性粘度为1.0-1.5dl/g，熔点为220-240℃，结晶度为40-50％。

9、作为优选，所述的增容剂为含有环氧官能团的共聚物adr。

10、作为优选，所述pbat的熔体流动速率为2-10g/10min(190℃，2.16kg)，端羧基含量为1-30mol/吨。

11、作为优选，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸单甘酯中的一种或多种。

12、作为优选，所述开口剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。

13、作为优选，步骤(1)中，高混机温度为60-80℃，转速为200-500rpm，混合时间为10-20min。

14、作为优选，步骤(1)中，所述双螺杆挤出机为平行同向双螺杆挤出机，螺杆长径比大于20：1且不超过56：1；所述双螺杆挤出机一至十段温度为180-240℃；模头温度为220-240℃；转速控制在150-300rpm。

15、作为优选，步骤(1)中，所述的造粒采用风冷切粒，得到pga@pla颗粒。

16、作为优选，步骤(2)中，所述双螺杆挤出机采用平行同向双螺杆挤出机，螺杆长径比大于20：1且不超过56：1；所述双螺杆挤出机一至十段温度为150-190℃；模头温度为150-170℃；转速控制在150-300rpm。

17、作为优选，步骤(2)中，所述造粒采用风冷切粒，得到pga@pla@pbat颗粒。

18、作为优选，步骤(2)中，所述吹膜使用的吹膜挤出机一至四段温度为160-180℃，吹胀比(模口直径：膜泡直径)为1:2-4，吹膜拉伸比为1.0-2.0。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、(1)本发明采用梯度熔融共混制备pga@pla@pbat复合材料，先通过双螺杆挤出机将pga均匀分散在熔点稍低(160-175℃)的pla中，然后再将制备好的pga@pla均匀分散在相对低熔点的pbat中。

21、(2)本发明将adr预先加入到pga/pla共混体系中，既可以增加二者界面相容性，实现pga在pla中良好分散，也可以增加pla/pbat界面相容性，实现pla(内含pga分散相)在pbat中良好分散。

22、(2)相比于直接熔融共混，本发明通过梯度熔融共混有效解决了pbat和pga由于熔点差异过大导致加工困难的难题，利用常规pbat吹膜工艺即可制备具有良好的阻隔性能和力学性能的复合材料薄膜。

23、(3)本发明的梯度熔融共混的方法可适用于所有由于熔点差距过大导致加工困难的高分子体系，具有广泛的应用性与实施简单等优点。

24、(4)本发明工艺流程简单，易于操作，适合大规模生产。

技术特征：

1.一种pga@pla@pbat复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述pla的熔体流动速率为3-5g/10min(190℃，2.16kg)。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述pga的特性粘度为1.0-1.5dl/g，熔点为220-240℃，结晶度为40-50％。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的增容剂为含有环氧官能团的共聚物adr。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述pbat的熔体流动速率为2-10g/10min(190℃，2.16kg)，端羧基含量为1-30mol/吨。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸单甘酯中的一种或多种；所述开口剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，高混机温度为60-80℃，转速为200-500rpm，混合时间为10-20min。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述双螺杆挤出机为平行同向双螺杆挤出机，螺杆长径比大于20：1且不超过56：1；所述双螺杆挤出机一至十段温度为180-240℃；模头温度为220-240℃；转速控制在150-300rpm。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述双螺杆挤出机采用平行同向双螺杆挤出机，螺杆长径比大于20：1且不超过56：1；所述双螺杆挤出机一至十段温度为150-190℃；模头温度为150-170℃；转速控制在150-300rpm。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述吹膜使用的吹膜挤出机一至四段温度为160-180℃，吹胀比为1:2-4，吹膜拉伸比为1.0-2.0。

技术总结本发明公开了一种PGA@PLA@PBAT复合薄膜的制备方法，其包括以下步骤：(1)将PLA、PGA和增容剂按70‑88％：10‑30％：0‑2％的质量比在高混机中进行预混，再在双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒得到PGA@PLA颗粒；(2)将PBAT、步骤(1)制备的PGA@PLA颗粒、润滑剂、开口剂按比例在双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒后吹膜得到PGA@PLA@PBAT复合薄膜。本发明制备的PGA@PLA@PBAT复合薄膜具有高阻隔性和优异力学性能。技术研发人员：冯杰,蔡凯,刘骁受保护的技术使用者：浙江工业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10