一种全生物降解聚酯复合材料及其热收缩膜的制备方法与流程

本发明涉及全生物降解包装材料领域，公开了一种全生物降解聚酯复合材料及其热收缩膜的制备方法。

背景技术：

1、热收缩膜是具有良好收缩性和一定收缩应力的贴体包装材料，用于稳固、遮盖和保护产品。聚乙烯(pe)热收缩膜具有柔韧性好、抗撞击、抗撕裂性强，不易破损、不怕潮、收缩率大、形状稳定等优点，因此广泛适用于酒类、易拉罐类、矿泉水类、各种饮料类、布匹等产品的整件集合包装。但是，聚乙烯材料在环境中难以分解，对土地、海洋和水源等造成了严重的污染，因而全生物降解热收缩膜的研发，对解决环境污染问题具有重要意义。

2、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(pbat)是一种可完全生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯，具有较高的延展性和断裂伸长率，其降解主要通过环境中的细菌、真菌或藻类的酶促分解以及通过热降解、化学水解的非酶作用两种途径完成酯键的断裂，最终生成二氧化碳和水。聚乳酸(pla)是由乳酸分子脱水缩合而成，具有良好的生物相容性和生物降解性，其降解产物为二氧化碳和水。淀粉是一种天然高分子，广泛存在于玉米、小麦、大米、马铃薯、木薯等植物中，具有来源广泛、价格低廉、可完全生物降解及再生周期短等优点，是最具发展前途的可生物降解材料之一。

技术实现思路

1、为了解决不可降解聚乙烯材料制成的热收缩膜造成的环境污染问题，本发明的目的在于提供一种全生物降解聚酯复合材料及其热收缩膜的制备方法，本发明首先将淀粉、塑化剂、抗氧剂和润滑剂等助剂置于小型高速混合机中，控制一定温度，高速搅拌一定时间得到塑化淀粉。将不同质量的聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(pbat)和聚乳酸(pla)加入高速混合机中继续搅拌一定时间出料，得到改性混合料。将改性混合料置于小型双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒得到全生物降解聚酯复合材料。得到的全生物降解聚酯复合材料置于小型吹膜机中吹膜得到热收缩膜。本发明中热收缩膜的热收缩率可以通过两种生物降解聚酯pbat和pla的比例来调节，所制备的聚酯复合材料可在腐熟堆肥条件下生物降解(试验周期140d)，生物降解率为91.22％，相对生物降解率为96.55％，产物为二氧化碳和水，符合gb/t 41010-2021标准要求。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种全生物降解聚酯复合材料及其热收缩膜的制备方法，所述全生物降解聚酯复合材料及其热收缩膜是以生物降解淀粉、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(pbat)和聚乳酸(pla)为主要原料，塑化剂、抗氧剂和润滑剂等为助剂。

3、一种全生物降解聚酯复合材料及其热收缩膜的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)制备塑化淀粉：称取淀粉、塑化剂、抗氧剂和润滑剂置于小型高速混合机中，控制一定温度，高速搅拌一定时间得到塑化淀粉。

5、优选的，所述淀粉为玉米淀粉，所述塑化剂为甘油、水和聚乙二醇-6000，抗氧剂为b225，润滑剂为固体石蜡和油酸酰胺。

6、优选的，所述淀粉、甘油、水和聚乙二醇-6000的质量比为20:2:1:1。

7、优选的，所述淀粉与b225、固体石蜡和油酸酰胺的质量比100:0.3:0.6:1.25。

8、优选的，所述料温为95℃。

9、优选的，所述搅拌速度为10hz。

10、优选的，所述搅拌时间为55min。

11、(2)制备改性混合料：称取pbat和pla加入高速混合机中，与塑化淀粉混合，控制温度，继续搅拌一定时间出料，得到改性混合料。

12、优选的，塑化淀粉与pbat、pla的质量比为2:5～7:1～3。

13、优选的，所述料温为105℃。

14、优选的，所述搅拌速度为15hz。

15、优选的，所述搅拌时间为25min。

16、(3)制备全生物降解聚酯复合材料：将改性混合料置于小型双螺杆挤出机中，控制各区温度熔融共混，挤出造粒，得到全生物降解聚酯复合材料。

17、优选的，所述小型双螺杆挤出机各区温度为：一区145℃，二区150℃，三区150℃，四区155℃，五区155℃。

18、(4)制作全生物降解热收缩膜：将全生物降解聚酯复合材料置于小型吹膜机中，控制各区温度，吹膜得到全生物降解热收缩膜。

19、优选的，所述吹膜机各区温度为：一区150℃，二区155℃，三区155℃，四区160℃，五区160℃，热收缩膜的厚度为0.045mm。

20、本发明的有益效果：

21、本发明的目标产物全生物降解聚酯复合材料及其热收缩膜，其主要原料玉米淀粉、pbat和pla是生物降解高分子材料，在腐熟堆肥条件下完全生物降解，最终产物是二氧化碳和水。本发明中热收缩膜的热收缩率能够通过pbat和pla的比例来调节。另外，所用的pbat树脂具有较高的断裂伸长率，pla具有较强的机械强度，能保证热收缩膜制品的力学性能。

技术特征：

1.一种全生物降解聚酯复合材料，其特征在于，所述全生物降解聚酯复合材料，主要包括生物降解淀粉、聚酯以及塑化剂、抗氧剂、润滑剂。

2.权利要求1所述的一种全生物降解聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种全生物降解聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的淀粉是玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种。

4.根据权利要求3所述的一种全生物降解聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的聚酯是聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯pbat、聚丁二酸丁二醇酯pbs、聚己内酯pcl和pla中的两种及以上。

5.根据权利要求4所述的一种全生物降解聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的塑化剂至少是甘油、水、聚乙二醇-6000、丙二醇和尿素中的三种；所述的抗氧剂是抗氧剂b225、抗氧剂168和抗氧剂b215中的一种；所述的润滑剂是固体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸钙和油酸酰胺中的两种。

6.根据权利要求5中所述的一种全生物降解聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述淀粉和甘油、水和聚乙二醇-6000的质量比为40:2～12:1～6:1～6，所述淀粉与抗氧剂b225、固体石蜡和油酸酰胺的质量比100:0.1～0.5:0.5～1.0:1.0～1.5，控制高速混合机的料温为90～100℃，转速为5～20hz，搅拌时间30～60min。

7.根据权利要求6中所述的一种全生物降解聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，塑化淀粉、pbat、pla的质量比为2:3～10:1～5，控制高速混合机的料温为100～110℃，转速为10～20hz，搅拌时间10～30min。

8.根据权利要求7中所述的一种全生物降解聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，双螺杆挤出机的各区温度分别为：一区145～150℃，二区150～155℃，三区150～155℃，四区155～160℃，五区155～160℃。

9.一种全生物降解热收缩膜，其特征在于，将权利要求1所述的全生物降解聚酯复合材料置于吹膜机中，控制各区温度吹膜得到全生物降解热收缩膜。

10.根据权利要求9中所述的一种全生物降解热收缩膜，其特征在于，吹模机各区温度分别为：一区145～150℃，二区150～155℃，三区150-155℃，四区155～160℃，五区155～160℃，热收缩膜的厚度为0.04～0.045mm。

技术总结本发明涉及一种全生物降解聚酯复合材料及其热收缩膜。以玉米淀粉、PBAT和PLA为主要原料，甘油、水和聚乙二醇‑6000为复合塑化剂，B225为抗氧剂，固体石蜡和油酸酰胺为润滑剂。将玉米淀粉和甘油、水、PEG‑6000、B225、固体石蜡和油酸酰胺添加到高速混合机中，搅拌后得到塑化玉米淀粉，将PBAT和PLA加入高速混合机中与塑化玉米淀粉混合，搅拌后出料，置于挤出机中挤出造粒得到全生物降解聚酯复合材料，挤出吹膜得到热收缩膜。本发明所制备的聚酯复合材料可在腐熟堆肥条件下生物降解，生物降解率为91.22％，相对生物降解率为96.55％，产物为二氧化碳和水，符合GB/T 41010‑2021标准要求。技术研发人员：兰金伟,张国林受保护的技术使用者：辽宁领冠新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6