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CN111409346B - 一种可降解薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种可降解薄膜及其制备方法 Download PDF

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CN111409346B CN202010350506.0A CN202010350506A CN111409346B CN 111409346 B CN111409346 B CN 111409346B CN 202010350506 A CN202010350506 A CN 202010350506A CN 111409346 B CN111409346 B CN 111409346B
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Abstract

本发明公开了一种可降解薄膜，该薄膜包括内层及外层，内层由包括以下重量份数的组分组成：聚乳酸‑羟基乙酸共聚物60‑80份，聚己内酯20‑65份，改性相容剂2.5‑15份，增韧剂4‑19份，开口剂0.2‑4份；所述外层包括以下重量份数计的组分：聚乳酸‑羟基乙酸共聚物60‑100份，聚己内酯20‑60份，二乙酰环氧植物油酸甘油酯8‑20份，改性相容剂2‑18份，填料1.8‑30份，功能性助剂4‑16.4份。该薄膜具有良好的低温热封性、拉伸力学强度和断裂伸长率，可应用于农用地膜、保鲜膜和购物袋等方面。

Description

一种可降解薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及可降解材料技术领域，特别是一种可降解薄膜及其制备方法。
背景技术
现代生活中快递包装、胶带、购物袋、垃圾袋、食品包装等关于塑料制品的应用比比皆是。轻便、美观、柔软的塑料制品为我们的日常生活提供了便捷，然而塑料制品使用期结束后难降解却给当代乃至未来社会环境带来极大负面影响。《新塑料经济学》报告称，全球只有14％的塑料包装得到回收，加上处理中的损耗，最终被有效回收的只有10％。目前对传统不可降解塑料的处理方式主要依赖于焚烧或堆埋。这些堆埋于土壤中的塑料降解时间超过300年，塑料微粒进入海洋，进入人体，对人身体器官的潜在危害以及对其他动物误食之后生命安全的威胁都提醒我们应逐渐降低对不可降解塑料制品的依赖性。
2020年国家发展改革委发布进一步加强塑料污染治理的意见书，意见书要求截止到2020年底，在直辖市、省会城市、计划单列城市建成区的商场、超市等场所禁止使用不可降解塑料袋，集贸市场规范和限制使用不可降解塑料袋，在以上政策要求下推广使用环保布袋、纸袋和可降解塑料袋产品；此外意见书明确要求禁止生产和销售厚度小于0.025毫米的超薄不可降解塑料购物袋、厚度小于0.01毫米的聚乙烯农用地膜，在重点覆膜区域，需规模化推广可降解地膜。“禁塑”迫在眉睫，可降解替代产品开发应用应进一步提升。
生物降解聚酯共聚物—聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)，是由乳酸和羟基乙酸(又称乙醇酸)聚合而成，其易被自然界中的多种微生物或动植物体内酶分解代谢，最终形成二氧化碳和水，因此成为近年来可降解材料的热点。PLGA具有良好的生物相容性和可降解性，可应用范围较广，但受其价格和降解速率过快等因素制约，目前对PLGA的应用多集中在生物医学领域，如手术缝合线、骨科固定、组织修复材料及药物控制释放体系等，其在替代传统不可降解塑料薄膜日常生活方面的应用有待开发。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种可降解薄膜，该可降解薄膜在使用期结束后一段时间内可完全降解，转化成生物质、二氧化碳和水，绿色环保对环境和人类身体健康无害，其具有降解速率快，同时还具有各向拉伸和撕裂强度好、弹性模量高、断裂伸长率高和可低温热封的特点。
本发明的一种可降解薄膜，该薄膜包括内层及外层，其中所述内层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物60-80份、聚己内酯20-65份、改性相容剂2.5-15份、增韧剂4-19份、开口剂0.2-4份；
优选的，所述内层厚度为8-80μm；
优选的，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物重均分子量为4-12万，其中单体乳酸和羟基乙酸的比例为(3-7)：(7-3)；
优选的，所述聚己内酯重均分子量为4-9万；
优选的，所述改性相容剂由甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物或聚己内酯制得，更优选的，改性相容剂可以是甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯；
优选的，增韧剂是其他可生物降解的聚合物，包含聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚甲基乙撑碳酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚-β-羟丁酸、聚乳酸-己内酯共聚物、聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯的至少一种；
优选的，开口剂的添加旨在增加薄膜内层润滑性能和防止粘连，包含片状石墨、滑石粉、硅藻土、硫酸钡、二氧化钛和开口母粒中的至少一种。
其中所述外层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物60-100份、聚己内酯20-60份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯8-20份、改性相容剂2-18份、填料1.8-30份、功能性助剂4-16.4份。
优选的，所述外层厚度为12-150μm；
优选的，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物重均分子量为4-12万，其中单体乳酸和羟基乙酸的比例为(3-7)：(7-3)；
优选的，所述聚己内酯重均分子量为4-9万；
优选的，所述二乙酰环氧植物油酸甘油酯是小分子增塑剂，相对分子质量为300-2000；
优选的，所述改性相容剂由甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物或接枝聚己内酯制得，更优选的，改性相容剂可以是甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物；
优选的，填料可以是重质碳酸钙、纳米碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、蒙脱土、壳聚糖、海藻酸钠、云母粉、白炭黑和纤维素纳米晶体中的至少一种；
优选的，所述功能性助剂包含爽滑剂0.2-4份、抗静电剂0.5-13份和紫外线吸收剂0.03-1份。
本发明的可降解薄膜还包括芯层，其中所述芯层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物80-120份、聚己内酯20-40份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯5-16份、改性相容剂3-8份；
优选的，所述芯层厚度为20-100μm；
优选的，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物重均分子量为4-12万，其中单体乳酸和羟基乙酸的比例为(3-7)：(7-3)；
优选的，所述聚己内酯重均分子量为4-9万；
优选的，所述二乙酰环氧植物油酸甘油酯是小分子增塑剂，相对分子质量为300-2000；
优选的，所述改性相容剂由甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物或聚己内酯制得，更优选的，改性相容剂可以是甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物；
本发明的目的之二是提供一种如上所述可降解薄膜的制备方法。制备步骤如下：
(1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯和增韧剂置于40-50℃下真空干燥8-24h。
(2)按上述内层、外层、芯层重量份计的组分构成将所有原料称重，配成三类：
(3)将步骤(2)中的三类原料分别在高速混合机中分别于常温下混合5-10min；
(4)将步骤(3)中混合均匀的原料分批加入到挤出机中熔融共混，挤出机各温区操作温度为110-200℃，螺杆转速20-120r/min，经过拉条切粒可得到3种生物降解聚酯材料。
(5)将步骤(4)中得到的可生物降解聚酯材料于50-80℃下真空干燥处理4-12h。
(6)将步骤(5)中经干燥处理后的可生物降解聚酯材料作为母料经挤出机吹塑成膜，三种生物降解聚酯材料分别对应的作为共挤吹膜的内层、外层和芯层的原料使用，吹膜机各温区操作温度为120-200℃，转速40-200r/min，并依次经过熔融、塑化、增压、冷却、牵引和收卷，即得所述可降解薄膜。
优选的，所述各层中添加的改性相容剂制备方法如下：
(1)将2-14重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.2-1份引发剂混合均匀后喷淋到40-150份聚乳酸-羟基乙酸共聚物或20-120份聚己内酯表面；
(2)将步骤(1)的混合物加入挤出机中熔融共混制造改性母粒，挤出机各温区操作温度120-180℃，挤出机转速40-150r/min，经过熔融、塑化、成型、冷却、牵引、切粒即得甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯两种改性相容剂。
优选的，所述引发剂是过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、N，N-二甲苯胺、N，N-二甲基—对甲苯胺，更优选的，所述引发剂可以是过氧化二异丙苯中的至少一种。
本发明的有益效果：
本发明制备的薄膜在室温下使用时性能稳定，不易受水分和湿气影响，在模拟堆肥条件下生物可降解性高，降解时间短，6个月降解率可超过90％以上。此外，该薄膜还具有各向拉伸和撕裂强度好、弹性模量高、断裂伸长率高和可低温热封的优点，可在超市购物袋、一次性塑料袋、垃圾袋等方面应用以减少目前一次性不可降解塑料袋带来的白色污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例的可降解薄膜包括内层及外层，其中所述内层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物80份、聚己内酯65份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯4份、聚羟基脂肪酸酯10份、聚乳酸-己内酯共聚物2份、片状石墨0.2份；
所述外层包括以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物100份、聚己内酯60份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯20份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物10份、纳米碳酸钙1.8份、海藻酸钠1.2份、爽滑剂4份、抗静电剂12份、紫外线吸收剂0.4份；
本实施例的可降解薄膜还包括芯层，其中所述芯层包括以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物120份、聚己内酯40份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯5份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物3份。
本实施例提供一种如上所述可降解薄膜的制备方法。制备步骤如下：
(1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯和增韧剂置于40-50℃下真空干燥8-24h。
(2)按上述内层、外层、芯层重量份计的组分构成将所有原料称重，配成三类：
(3)将步骤(2)中的三类原料分别在高速混合机中分别于常温下混合5-10min；
(4)将步骤(3)中混合均匀的原料分批加入到挤出机中熔融共混，挤出机各温区操作温度为120-160℃，螺杆转速60-100r/min，经过拉条切粒可得到3种生物降解聚酯材料。
(5)将步骤(4)中得到的可生物降解聚酯材料于50-80℃下真空干燥处理4-12h。
(6)将步骤(5)中经干燥处理后的可生物降解聚酯材料作为母料经挤出机吹塑成膜，三种生物降解聚酯材料分别对应的作为共挤吹膜的内层、外层和芯层的原料使用，吹膜机各温区操作温度为120-160℃，螺杆转速60-120r/min，并依次经过熔融、塑化、增压、冷却、牵引和收卷，即得所述可降解薄膜。
所述各层中添加的甲基丙酸缩水甘油酯接枝聚己内酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物的制备方法如下：
(1)将2-14重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.2-1份过氧化二异丙苯混合均匀后喷淋到40-150份聚乳酸-羟基乙酸共聚物或20-120份聚己内酯表面；
(2)将步骤(1)的混合物加入双螺杆挤出机中熔融共混制造改性母粒，挤出机各温区操作温度120-180℃，转速80-150r/min，经过熔融、塑化、成型、冷却、牵引、切粒即得甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯两种改性相容剂。
实施例1中制备的可降解薄膜，内层厚度为25μm，外层厚度为30μm，芯层厚度为25μm。
实施例2
本实施例的可降解薄膜包括内层及外层，其中所述内层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物60份、聚己内酯20份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯15份、聚-β-羟丁酸2份、聚甲基乙撑碳酸酯2份、滑石粉0.5份、硅藻土1份；
其中所述外层包含以下按重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物70份、聚己内酯50份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯12份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物18份、壳聚糖0.3份、蒙脱土1.5份、功能性助剂6份；
本实施例的可降解还包括芯层，所述芯层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物80份、聚己内酯20份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯16份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物8份。
本实施例提供一种如上所述可降解薄膜的制备方法。制备步骤如下：
(1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯和增韧剂置于40-50℃下真空干燥8-24h。
(2)按上述内层、外层、芯层重量份计的组分构成将所有原料称重，配成三类；
(3)将步骤(2)中的三类原料分别在高速混合机中分别于常温下混合5-10min；
(4)将步骤(3)中混合均匀的原料分批加入到挤出机中熔融共混，挤出机各温区操作温度为120-140℃，螺杆转速30-60r/min，经过拉条切粒可得3种可降解聚酯材料。
(5)将步骤(4)中得到的可生物降解聚酯材料于50-80℃下真空干燥处理4-12h。
(6)将步骤(5)中经干燥处理后的可生物降解聚酯材料作为母料经多层共挤挤出机吹塑成膜，三种生物降解聚酯材料分别对应的作为共挤吹膜的内层、外层和芯层的原料使用，吹膜机各温区操作温度为130-180℃，转速40-60r/min，并依次经过熔融、塑化、增压、冷却、牵引和收卷，即得所述可降解薄膜。
所述各层中添加的甲基丙酸缩水甘油酯接枝聚己内酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物的制备方法如下：
(1)将2-14重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.2-1份过氧化二异丙苯混合均匀后喷淋到40-150份聚乳酸-羟基乙酸共聚物或20-120份聚己内酯表面；
(2)将步骤(1)的混合物加入挤出机中熔融共混制造改性母粒，挤出机各温区操作温度140-180℃，转速80-100r/min，经过熔融、塑化、成型、冷却、牵引、切粒即得甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯两种改性相容剂。
实施例1中制备的可降解薄膜，内层厚度为25μm，外层厚度为25μm，芯层厚度为30μm。
实施例3
本实施例的可降解薄膜包括内层及外层，其中所述内层包含以下重量份计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物70份、聚己内酯45份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯2.5份、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯15份、聚乳酸-己内酯共聚物4份、开口母粒4份；
其中所述外层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物60份、聚己内酯20份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物2份、云母粉7.5份、纤维素纳米晶体3份、功能性助剂4份。
本实施例提供一种如上所述可降解聚薄膜的制备方法。制备步骤如下：
(1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯和增韧剂置于40-50℃下真空干燥8-24h。
(2)按上述内层、外层重量份计的组分构成将所有原料称重，配成2类；
(3)将步骤(2)中的两类原料分别在高速混合机中分别于常温下混合5-10min；
(4)将步骤(3)中混合均匀的原料分批加入到挤出机中熔融共混，挤出机各温区操作温度为140-190℃，螺杆转速60-120r/min，经过拉条切粒可得3种生物降解聚酯材料。
(5)将步骤(4)中得到的可生物降解聚酯材料于50-80℃下真空干燥处理4-12h。
(6)将步骤(5)中经干燥处理后的可生物降解聚酯材料作为母料经挤出机吹塑成膜，两种生物降解聚酯材料分别对应的作为共挤吹膜的内层和和外层的原料使用，吹膜机各温区操作温度为140-190℃，转速60-100r/min，并依次经过熔融、塑化、增压、冷却、牵引和收卷，即得所述可降解薄膜。
所述各层中添加的甲基丙酸缩水甘油酯接枝聚己内酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物的制备方法如下：
(1)将2-14重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.2-1份过氧化二异丙苯混合均匀后喷淋到40-150份聚乳酸-羟基乙酸共聚物或20-120份聚己内酯表面；
(2)将步骤(1)的混合物加入挤出机中熔融共混制造改性母粒，挤出机各温区操作温度120-180℃，挤出机转速80-150r/min，经过熔融、塑化、成型、冷却、牵引、切粒即得甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯两种改性相容剂。
实施例3中制备的可降解薄膜，内层厚度为15μm，外层厚度为20μm，芯层厚度为25μm。
对比例1
本对比例的可降解薄膜包含外层和内层，其中所述内层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物80份、聚己内酯5份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物0.2份、聚羟基脂肪酸酯1份、聚乳酸-己内酯共聚物0.2份、片状石墨0.5份；
所述外层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物90份、聚己内酯5.5份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯5份、重质碳酸钙2份、功能性助剂8份。
本对比例的可降解薄膜还包括芯层，其中所述芯层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物95份、聚己内酯3份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯4份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物2份；
本实施例提供一种可降解薄膜的制备方法。制备步骤如下：
(1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯和增韧剂置于40-50℃下真空干燥8-24h。
(2)按上述内层、外层、芯层重量份计的组分构成将所有原料称重，配成三类；
(3)将步骤(2)中的原料分别在高速混合机中于常温下混合5-10min；
(4)将步骤(3)中混合均匀的原料分批加入到挤出机中熔融共混，挤出机各温区操作温度为120-160℃，螺杆转速60-120r/min，经过拉条切粒可得3种生物降解聚酯材料。
(5)将步骤(4)中得到的可生物降解聚酯材料于50-80℃下真空干燥处理4-12h。
(6)将步骤(5)中经干燥处理后的可生物降解聚酯材料作为母料经挤出机吹塑成膜，三种生物降解聚酯材料分别对应的作为共挤吹膜的内层、外层和芯层的原料使用，吹膜机各温区操作温度为120-160℃，螺杆转速40-120r/min，并依次经过熔融、塑化、增压、冷却、牵引和收卷，即得所述可降解薄膜。
所述各层中添加的甲基丙酸缩水甘油酯接枝聚己内酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物的制备方法如下：
(1)将2-14重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.2-1份过氧化二异丙苯混合均匀后喷淋到40-150份聚乳酸-羟基乙酸共聚物或20-120份聚己内酯表面；
(2)将步骤(1)的混合物加入挤出机中熔融共混制造改性母粒，挤出机各温区操作温度120-180℃，挤出机转速80-150r/min，经过熔融、塑化、成型、冷却、牵引、切粒即得甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯两种改性相容剂。
对比例1中制备的可降解薄膜，内层厚度为25μm，外层厚度为30μm，芯层厚度为25μm。
对比例2
本对比例的可降解薄膜包括内层及外层，其中所属内层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物65份、聚己内酯25份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物0.5份、聚羟基脂肪酸酯10份、聚乳酸-己内酯共聚物2份、片状石墨0.5份；
其中所述外层包含以下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物70份、聚己内酯25份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯0.1份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物0.8份、重质碳酸钙2份、功能性助剂8份。
本对比例的可降解薄膜还包括芯层，其中所述芯层包含一下重量份数计的组分：聚乳酸-羟基乙酸共聚物90份、聚己内酯30份、二乙酰环氧植物油酸甘油酯0.15份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物0.25份。
本实施例提供一种如上所述可降解薄膜的制备方法。制备步骤如下：
(1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯和增韧剂置于40-50℃下真空干燥8-24h。
(2)按上述内层、外层、芯层重量份计的组分构成将所有原料称重，配成三类；
(3)将步骤(2)中的三类原料分别在高速混合机中于常温下混合5-10min。
(4)将步骤(3)中混合均匀的原料分批加入到挤出机中熔融共混，挤出机各温区操作温度为120-160℃，螺杆转速60-120r/min，经过拉条切粒可得3种生物降解聚酯材料。
(5)将步骤(4)中得到的可生物降解聚酯材料于50-80℃下真空干燥处理4-12h。
(6)将步骤(5)中经干燥处理后的可生物降解聚酯材料作为母料经挤出机吹塑成膜，三种生物降解聚酯分别对应的作为共挤吹膜的内层、外层和芯层的原料使用，吹膜机各温区操作温度为120-160℃，螺杆转速60-120r/min，并依次经过熔融、塑化、增压、冷却、牵引和收卷，即得所述可降解薄膜。
所述各层中添加的甲基丙酸缩水甘油酯接枝聚己内酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物的制备方法如下：
(1)将2-14重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.2-1份过氧化二异丙苯混合均匀后喷淋到40-150份聚乳酸-羟基乙酸共聚物或20-120份聚己内酯表面；
(2)将步骤(1)的混合物加入挤出机中熔融共混制造改性母粒，挤出机各温区操作温度120-180℃，转速80-150r/min，经过熔融、塑化、成型、冷却、牵引、切粒即得甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯两种改性相容剂。
对比例2中制备的可降解薄膜，内层厚度为25μm，外层厚度为25μm，芯层厚度为30μm。
试验例
将上述实施例1-3制备的薄膜分别检测横、纵向拉伸强度、横、纵向断裂伸长率、热封强度、氧气透过率和水蒸气透过率，结果如表1所示。由实施例1-3和对比例1-2测得的拉伸对比结果可知，本发明中实施例1-3的横、纵向拉伸强度均高于25MPa，符合现行标准GB13735-2017《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》标准规定纵向拉伸强度不得低于11.76MPa的要求。对实施例1-3薄膜来讲，其横、纵向断裂伸长率超过230％，表明其韧性较好，达到农用地膜物理机械性能“优等品”标准。另外，实施例1-3的热封强度在9-12N/15mm之间，根据标准GB/T 21661-2008《塑料购物袋》，当塑料购物袋承重在6-10kg时，热合强度需超过8N/15mm，本实施例1-3制成的可降解薄膜可用于超市购物袋、一次性塑料袋制品。值得说明的是，对比例与实施例相比，其横、纵向拉伸强度和断裂伸长率均有所降低，对比试验原料的配比后可知，改性相容剂、聚己内酯、复合增韧剂及小分子增塑剂对该多层复合体系的力学性能起到协同作用，缺少其中一种或大幅降低其中一种的重量份都将对体系产生一定负面影响。添加改性相容剂能显著改善聚乳酸-羟基乙酸共聚物与聚己内酯的相容性，能调控薄膜的降解速率、加工成型过程和拉伸性能。从各组数据的水蒸气透过率可以看出，聚己内酯和复合增韧剂的加入将导致薄膜水蒸气透过率降低，这与加入的原料增加体系的疏水性有关。而加入聚己内酯和复合增韧剂，薄膜的氧气透过率则增加。表明本发明制备的薄膜有应用于包裹新鲜果蔬的潜能。在模拟堆肥条件下，实施例1至实施例3的薄膜在堆肥时间达到180天后其降解率超过90％，对比例1和对比例2的质量损失率在堆肥90天内即超过90％，说明本发明制备的薄膜在堆肥化条件下可降解。与市售的农用地膜和保鲜膜相比，本实施例制备的薄膜在阻隔性和拉伸力学性能方面均满足其相同情况下的使用要求。此外，本发明使用了可降解树脂，因此制得的生物可降解薄膜绿色环保，后处理对环境无压力，在可降解性方面优于市场上现有的薄膜。
表1：试验例性能测试结果
Figure BDA0002471651870000121
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可降解薄膜，其特征在于，该薄膜包括内层及外层，其中所述内层包括以下重量份数计的组分：
聚乳酸-羟基乙酸共聚物60-80份；
聚己内酯20-65份；
改性相容剂2.5-15份；
增韧剂4-19份；
开口剂0.2-4份；
所述外层包括以下重量份数计的组分：
聚乳酸-羟基乙酸共聚物60-100份；
聚己内酯20-60份；
二乙酰环氧植物油酸甘油酯8-20份；
改性相容剂2-18份；
填料1.8-30份；
功能性助剂4-16.4份；
还包括芯层，
所述芯层包括以下重量份数计的组分：
聚乳酸-羟基乙酸共聚物80-120份；
聚己内酯20-40份；
二乙酰环氧植物油酸甘油酯5-16份；
改性相容剂3-8份；所述改性相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯中的至少一种，所述增韧剂为聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚甲基乙撑碳酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚-β-羟丁酸、聚乳酸-己内酯共聚物、聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种可降解薄膜，其特征在于，其中，所述填料包含重质碳酸钙、纳米碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、蒙脱土、壳聚糖、海藻酸钠、云母粉、白炭黑和纤维素纳米晶体中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种可降解薄膜，其特征在于，其中，所述功能性助剂包含爽滑剂0.2-4份、抗静电剂0.5-20份和紫外线吸收剂0.03-1份。
4.根据权利要求1所述的一种可降解薄膜，其特征在于，所述内层厚度为8-80 μm，所述外层厚度为12-150 μm，所述芯层的厚度为20-100 μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的可降解薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯和增韧剂置于40-50℃下真空干燥8-24h；
（2）按权利要求1-4任一项所述的可降解薄膜的所述重量份数将所有原料配成三类；
（3）将步骤(2)中的三类原料分别在高速混合机中于常温下混合5-10 min；
（4）将步骤(3)中混合均匀的原料分批加入到挤出机中熔融共混，挤出机各温区操作温度为110-200℃，螺杆转速20-120 r／min，经过拉条切粒可得3种生物降解聚酯材料；
（5）将步骤(4)中得到的可生物降解聚酯材料于50-80℃下真空干燥处理4-12h；
（6）将步骤(5)中经干燥处理后的可生物降解聚酯材料作为母料经挤出机吹塑成膜：3种生物降解聚酯材料分别对应的作为共挤吹膜的内层、外层和芯层的原料使用，吹膜机各温区操作温度为120-200℃，转速40-200 r/min，并依次经过熔融、塑化、增压、冷却、牵引和收卷，即得可生物降解聚酯薄膜。
6.根据权利要求5所述的可降解薄膜的制备方法，其特征在于，所述改性相容剂由如下方法制备：
（1）将2-14重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.2-1份引发剂混合均匀后喷淋到40-150份聚乳酸-羟基乙酸共聚物或20-120份聚己内酯表面；
（2）将步骤（1）的混合物加入挤出机中熔融共混制造改性母粒，挤出机各温区操作温度120-180℃，转速40-150 r/min，经过熔融、塑化、成型、冷却、牵引、切粒即得甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸-羟基乙酸共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚己内酯两种改性相容剂。
7.根据权利要求6所述的可降解薄膜的制备方法，其特征在于，所述引发剂是过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、N，N-二甲苯胺、N，N-二甲基—对甲苯胺中的至少一种。
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