CN116535835A - 一种可降解复合热封料、热封膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可降解复合热封料、热封膜及其制备方法，所述可降解复合热封料包括基础料和添加剂，所述基础料包括PLA和PPC，且所述PAL的含量为50％‑80％，所述PPC的含量为20％‑50％；以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：扩链剂0.1％‑1％、抗氧剂0.1％‑1％和成核剂1％‑5％。本发明通过将PLA和PPC以一定比例共混，并引入特定的扩链剂、抗氧剂和成核剂。其中扩链剂和成核剂的加入使得聚合物分子量增大，两相的界面结合力增大，PLA和PPC相容性得到提高；同时提高了PLA的结晶度，熔体强度增大，流延成膜时不易断裂，容易成膜，从而提高了产率。
Description
技术领域
本发明属于可降解包装材料技术领域，更具体地说，特别涉及一种可降解复合热封料、热封膜及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的不断发展，人们对高品质的生活要求也越来越高，同时更多的关注食品健康。包装的功能正是保护食品不受损坏和污染，该性能与包装材料自身的热封强度息息相关。而随着塑料包装的大量使用和不断积累，造成了严重的白色污染，这严重阻碍了我国的可持续发展战略。近年来，发展可降解塑料替代石油基塑料已经成为社会各界的广泛共识，生物可降解包装材料已成为研究热点。
聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)是一种由二氧化碳(CO2)和环氧丙烷(PO)在催化剂的作用下聚合而成的脂肪族聚碳酸酯，同时具有优异的氧气阻隔性、可生物降解性以及良好的柔韧性等特点。然而，由于PPC是非晶态聚合物，热稳定性差、加工窗口较窄，从而限制了其大规模的工业应用。
聚乳酸(PLA)是以淀粉为原料，经分解发酵再聚合而制成的热塑性脂肪族聚酯，具有完全生物降解性、有较高的模量和强度、良好的透明性和生物相容性，一般用于日常塑料制品、薄膜、医用产品包装等。但PLA玻璃化转变温度较低(55-50℃)、熔体强度低(7g/10min)、结晶速率慢、韧性差(断裂伸长率3-6％)、冲击强度低(11-15J/m)等缺陷限制了其加工性、成形性和发泡性，阻碍了它在生产生活中的广泛应用。
为了保持PLA本身特性，优先考虑PLA与其它韧性较高的可生物降解聚合物进行共混改性，这样可以在改善其韧性的同时还不破坏其降解性。已有文献报道将PLA与PPC共混可以制备出一种综合性能优异的复合材料，一方面弥补了PLA韧性差、高脆性的缺点，另一方面又拓宽了PPC的加工范围。但均未提及在热封性能方面的应用。
于是，有鉴于此，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种可降解复合热封料、热封膜及其制备方法，以期达到更具有更加实用价值性的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可降解复合热封料、热封膜及其制备方法，同时本发明提供的热封料制备的热封膜达到了低温高强热封的效果。
本发明提供了一种可降解复合热封料，其原料包括基础料和添加料：
所述基础料包括：
PLA 50％-80％；
PPC 20％-50％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：
扩链剂 0.1％-1％；
抗氧剂 0.1％-1％；
成核剂 1％-5％。
进一步的，PLA为市购产品，品牌为美国Nature Works，牌号为4032D。
进一步的，PPC为市购产品，品牌为美囯基础创新，牌号为PPC Sabic LEXAN 450。
进一步的，所述扩链剂为含环氧官能团的共聚物，所述含环氧官能团的共聚物选自Joncryl-ADR、JH-6059、X-U993中的一种或多种。
进一步的，所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂264和抗氧剂1076中的一种或多种。
进一步的，所述成核剂为微米级滑石粉(Talc)，中粒径D50为4μm和山西省化工研究所TMC-306，TMC-210中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的可降解热封料的制备方法，包括以下步骤：
a.将PLA和PPC经双螺杆挤出机共混造粒，得到基础粒料；
b.将所述基础粒料再与扩链剂、抗氧剂、成核剂共混造粒，得到热封母粒。
进一步的，步骤a中，所述共混造粒的温度为170℃。
进一步的，步骤b中，所述共混造粒的温度为180℃。
本发明还提供了一种热封膜，由原料经熔体拉伸工艺制得流延膜，所述原料为上述技术方案中所述的可降解热封料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
由于PLA具有极佳的光学特性、机械特性和较强的力学强度，良好的加工性能以及突出的生物相容性，但其韧性较差，脆性较大，而PPC同样作为生物降解材料，具有优异的氧气阻隔性以及良好的柔韧性等特点。本发明通过将PLA和PPC以一定比例共混，并引入特定的扩链剂、抗氧剂和成核剂。其中扩链剂和成核剂的加入使得聚合物分子量增大，两相的界面结合力增大，PLA和PPC相容性得到提高；同时提高了PLA的结晶度，熔体强度增大，流延成膜时不易断裂，容易成膜，从而提高了产率。该技术方案不仅满足流延工艺要求，还使热封料的热封强度大大提升。另外，本发明热封料的原料配方较为简单能够降低成本。
实验结果表明，本发明提供的热封料制备的热封膜，热封的起封温度可低至95℃，热封强度可达到5.2N/15mm以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明提供的复合可降解热封膜的制备方法包括以下三个步骤：
步骤1：PLA，PPC料粒先进行干燥处理，在80℃的烘箱中，干燥24h，按照原料用量，共混物经双螺杆挤出机共混造粒得到挤出粒料，共混造粒的温度优选为170℃；更具体的，加料段温度为165℃，混合段温度为170℃，挤出段温度为170℃；
步骤2：基础粒料再与添加剂扩链剂、抗氧剂、成核剂共混经双螺杆挤出造粒，得到热封母粒，共混造粒温度优选为180℃；
步骤3：采用熔体拉伸工艺制备流延膜，口模温度：170℃，牵引比(流延辊线速度/挤出速度)为40，热封母粒在挤出机中得到塑化，产生的熔体从T型狭缝口模处挤出，在风刀的协助下附着在流延辊上，并经过流延辊进行拉伸，制成熔体拉伸复合热封膜。
实施例1
一种可降解复合热封料，其原料包括基础料和添加料：
所述基础料：
PLA 50％；
PPC 50％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：
扩链剂Joncryl-ADR 0.5％；
抗氧剂264 0.5％；
成核剂TMC-306 1％。
一种可降解复合热封料制备热封膜的方法，包括如下步骤：
a)将PLA，PPC料粒干燥后，在170℃下经双螺杆挤出机共混造粒得到挤出，得到基础粒料；
b)基础粒料再与扩链剂Joncryl-ADR、抗氧剂264、成核剂TMC-306在180℃下经双螺杆共混挤出造粒，得到热封母粒；
c)热封母粒采用熔体拉伸工艺制备流延膜。
实施例2
一种可降解复合热封料，其原料包括基础料和添加料：
所述基础料：
PLA 60％；
PPC 40％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：
扩链剂Joncryl-ADR 0.2％；
抗氧剂264 0.5％；
成核剂TMC-306 2％。
一种可降解复合热封料制备热封膜的方法，同实施例1。
实施例3
一种可降解复合热封料，其原料包括基础料和添加料：
所述基础料：
PLA 70％；
PPC 30％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：
扩链剂Joncryl-ADR 1％；
抗氧剂264 0.5％；
成核剂TMC-306 3％。
一种可降解复合热封料制备热封膜的方法，同实施例1。
实施例4
一种可降解复合热封料，其原料包括基础料和添加料：
所述基础料：
PLA 80％；
PPC 20％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：
扩链剂Joncryl-ADR 1％；
抗氧剂264 1％；
成核剂TMC-306 5％。
一种可降解复合热封料制备热封膜的方法，同实施例1。
对比例1
原料包括基础料和添加料：
所述基础料：
PLA 50％；
PPC 50％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：
扩链剂Joncryl-ADR 0.5％；
抗氧剂264 1％。
一种热封膜的制备方法，同实施例1。
对比例2
原料包括基础料和添加料：
所述基础料：
PLA 60％；
PPC 40％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：
扩链剂Joncryl-ADR 0.2％；
抗氧剂264 0.5％。
一种热封膜的制备方法，同实施例1。
对比例3
原料包括基础料和添加料：
所述基础料：
PLA 70％；
PPC 30％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：
抗氧剂264 1％；
成核剂TMC-306 3％。
热封强度测试：
试验方式如下：将热封母料制备成长300mm×宽250mm×厚20μm的薄膜，参照GB2918-2018《塑料试样状态调节和试验的标准环境》，使用Brugger HSG-G热封测试仪进行性能测试。(测试结果参见表1)：
根据表1的实施例和对比例数据可以看出，本发明制备的热封膜，热封的起封温度可低至95℃，且热封强度达到5.2N/15mm以上，表现出优异的热封性能。对比例1采用了扩链剂、成核剂且未采用抗氧剂，结果热封性能明显降低；对比例2采用了扩链剂、抗氧剂但未采用成核剂，其热封性能也明显下降；对比例3采用了抗氧剂、成核剂但未采用扩链剂。证明采用扩链剂、抗氧剂和成核剂与基础料粒混合造粒，能够有效提高材料的热封性能。
表1实施例1-4及对比例1-2所得热封膜的性能测试结果
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种可降解复合热封料，包括基础料和添加剂，其特征在于：
所述基础料包括PLA和PPC，且所述PAL的含量为50％-80％，所述PPC的含量为20％-50％；
以添加剂中各组分占所述基础料的质量比计，所述添加剂包括：扩链剂0.1％-1％、抗氧剂0.1％-1％和成核剂1％-5％。
2.根据权利要求1所述可降解复合热封料，其特征在于：所述PLA为市购产品，品牌为美国Nature Works，牌号为4032D。
3.根据权利要求1所述可降解复合热封料，其特征在于：所述PPC为市购产品，品牌为美囯基础创新，牌号为PPC Sabic LEXAN 4504。
4.根据权利要求1所述可降解复合热封料，其特征在于：所述扩链剂为含环氧官能团的共聚物，所述含环氧官能团的共聚物选自Joncryl-ADR、JH-6059、X-U993中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述可降解复合热封料，其特征在于：所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂264和抗氧剂1076中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述可降解复合热封料，其特征在于：所述成核剂为微米级滑石粉，中粒径D50为4μm和TMC-306，TMC-210中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一项所述可降解复合热封料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.将PLA和PPC经双螺杆挤出机共混造粒，得到基础粒料；
b.将所述基础粒料再与扩链剂、抗氧剂、成核剂共混造粒，得到热封母粒。
8.根据权利要求7所述可降解复合热封料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，共混造粒的温度为170℃。
9.根据权利要求7所述可降解复合热封料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，共混造粒的温度为180℃。
10.一种热封膜，其特征在于：由权利要求1-6任一项所述的可降解复合热封料经熔体拉伸工艺制得流延膜。
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