一種高強度多層共擠生物質(zhì)復合包裝膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復合包裝膜的制備方法，尤其涉及一種具有優(yōu)異強度的、及具有 抗菌效果的全降解多層復合包裝膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料材料雖然擁有較優(yōu)異的性能和廣泛的適用性，但其來源于石油產(chǎn)品且無法降 解，在資源危機和環(huán)境污染越發(fā)嚴重的今天，尋找性能優(yōu)良且可再生的替代材料則成為目 前材料領(lǐng)域研宄的重中之重。
[0003] 在目前的可降解材料中，淀粉因其便宜的價格和廣泛的來源已被深入研宄并通過 改性與復合制備了多種生活與工業(yè)用品，如淀粉基膜、淀粉餐具等。但淀粉有其天然的缺 陷，它的力學性能差，性能不穩(wěn)定，只能運用于對力學性能要求低的領(lǐng)域。而聚乳酸的出現(xiàn) 改變了這一現(xiàn)狀。聚乳酸（PLA)是脂肪族聚酯，以乳酸（2-羥基丙酸)為基本結(jié)構(gòu)單元。PLA 可通過發(fā)酵玉米等天然原料制得，也可采用乳酸縮聚制得。PLA及其終端產(chǎn)品可在堆肥條 件下自然分解成為CO2和水，降低了固體廢棄物排放量，是一種綠色環(huán)保的生物來源材料。
[0004] 聚乳酸雖然具有良好的生物可降解性，可加工性，優(yōu)良的力學性能，但是其性脆易 碎，缺乏彈性和柔韌性，很大程度上限制了聚乳酸膜的應用。采用多層共擠出的方式制備性 能優(yōu)異的多功能膜是一種在薄膜制備領(lǐng)域常見的手段，如CN104191584A公開的一種醫(yī)用 多層共擠膜制造方法，通過內(nèi)封層、核心層和耐溫層的復合，為膜提供了良好的力學與耐熱 性能。CN103481616A公開了一種防靜電多層共擠膜及其制備方法，該復合膜采用多種阻隔 抗靜電材料有機搭配熔融共擠成膜使得復合膜具有了優(yōu)異的強度及阻隔抗靜電性。
[0005] 通過多層配合的方式，結(jié)合不同層的特性疊加，來實現(xiàn)包括更好的強度、韌性、或 其他的功能性如阻隔性、抗菌性等無疑是一種非常簡單而實用的方法。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是為了克服生物質(zhì)單層膜脆性大，力學性能差且功能性單一的缺陷，提 供一種具有較好強度及具有抗菌效果的多層共擠復合膜的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種高強度多層共擠生物質(zhì)復合包裝膜，由三層共擠得到，從上到下依次為強度層、粘 結(jié)層和抗菌層。
[0008] 進一步，所述強度層為以聚乳酸、淀粉接枝聚乳酸、羥丙基淀粉、納米纖維素為主 要原料，加入少量防水劑、抗氧劑復配擠出而成。其中，聚乳酸的質(zhì)量份數(shù)介于35-65份之 間，淀粉接枝聚乳酸的質(zhì)量份數(shù)介于5-15份之間，羥丙基淀粉的質(zhì)量份數(shù)介于25-50份之 間，納米纖維素的質(zhì)量份數(shù)介于5-10份之間。防水劑的質(zhì)量份數(shù)介于3-6份之間，抗氧劑 的質(zhì)量份數(shù)介于2-4份之間。
[0009] 進一步，所述粘結(jié)層為以熱塑性淀粉、淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、羥丙基淀 粉、醋酸纖維素為主要原料，加入少量抗氧劑復配擠出而成。其中，熱塑性淀粉的質(zhì)量份數(shù) 介于40-70份之間，淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的質(zhì)量份數(shù)介于5-15份之間，羥丙基 淀粉的質(zhì)量份數(shù)介于25-40份之間。醋酸纖維素的質(zhì)量份數(shù)介于3-6份之間，抗氧劑的質(zhì) 量份數(shù)介于2-4份之間。
[0010] 進一步，所述抗菌層為以熱塑性淀粉、聚己內(nèi)酯、淀粉接枝聚乳酸、殼聚糖為主要 原料，加入少量防水劑、抗氧劑復配擠出而成。其中，熱塑性淀粉的質(zhì)量份數(shù)介于35-65份 之間，聚己內(nèi)酯的質(zhì)量份數(shù)介于20-35份之間，淀粉接枝聚乳酸的質(zhì)量份數(shù)介于5-15份之 間，殼聚糖的質(zhì)量份數(shù)介于5-10份之間。防水劑的質(zhì)量份數(shù)介于3-6份之間，抗氧劑的質(zhì) 量份數(shù)介于2-4份之間。
[0011] 進一步，所述強度層的厚度介于0. 35-0. 65mm之間，粘結(jié)層的厚度介于 0. 25-0. 45mm之間，抗菌層的厚度介于0. 3-0. 5之間。
[0012] 進一步，所述強度層和粘結(jié)層中羥丙基淀粉為直鏈比例超過65%的淀粉經(jīng)羥丙基 化后的產(chǎn)物。羥丙基化的方法較多，如典型的可采用乙醇為溶液采用環(huán)氧丙烷反應，也可采 用中國專利申請?zhí)柟嫉囊环N改性淀粉及其制備方法和應用（2012101318578)公布的方 法處理淀粉后采用環(huán)氧丙烷羥丙基化。
[0013] 進一步，所述強度層和粘結(jié)層中的羥丙基淀粉的羥丙基取代度(取代度定義為每 個淀粉葡萄糖單元上的的羥基被取代的平均數(shù)）介于0. 4-1之間。
[0014] 進一步，所述淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝率介于45%-65%之間。淀粉接 枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的制備方式多樣，如可采用木薯淀粉為原料，以過硫酸鉀為引發(fā) 劑，乳液聚合制備淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯。優(yōu)選的，選擇直鏈度高的(大于50%)的 淀粉作為反應原料。
[0015] 進一步，所述強度層中的淀粉接枝聚乳酸中聚乳酸的取代度(定義為每個淀粉葡 萄糖單元上的的羥基被取代的平均數(shù)）介于0. 6-1. 2之間。淀粉接枝聚乳酸的合成方法較 多，可采用中國發(fā)明專利（【申請?zhí)枴?011102832634)和（【申請?zhí)枴?011101600822)所公開的 方法制備，也可以采用市售產(chǎn)品。
[0016] 進一步，所述強度層中納米纖維素為木纖維、竹纖維、細菌纖維素中的一種，纖維 的直徑介于50-200nm之間，長徑比介于50 :1-200 :1之間。
[0017] 其制備可采用木纖維、竹纖維、細菌纖維素原纖通過物理處理如閃爆發(fā)、機械破碎 法得到，也可通過化學法如酸水解法得到。也可直接購買市售產(chǎn)品。
[0018] 進一步，所述粘結(jié)層和抗菌層中熱塑性淀粉為以木薯淀粉或玉米淀粉為原料，以 甘油為塑化劑塑化得到。優(yōu)選的，選擇高接鏈的(直鏈度大于50%)淀粉為原料，原料淀粉和 甘油的比例介于80 :20-60 :40之間。
[0019] 進一步，所述殼聚糖的脫乙酰度大于95%。
[0020] 進一步，所述醋酸纖維素的乙酰基取代度介于1-2之間?？蛇x擇市售產(chǎn)品。
[0021] 進一步，所述防水劑為水溶性丙烯酸酯類共聚物。
[0022] 進一步，所述抗氧劑為抗氧劑264，BHT，168,1010中的一種或幾種任意比例混合。
[0023] 進一步，所述強度層的擠出加工溫度介于140-160度之間，粘結(jié)層的擠出加工溫 度介于120-140度之間，抗菌層的擠出加工溫度介于120-140度之間。
[0024] 進一步，本發(fā)明的有益效果在于，復合膜由三層共擠，每層提供不同的性能，強度 層由于有聚乳酸和納米纖維素的存在，可保證很好的強度，防水劑的加入提供防水效果，粘 結(jié)層以淀粉為主，加入少量的塑料組分醋酸纖維素，具有良好的韌性，同時由于淀粉的流動 性在擠出后可有效粘結(jié)上下兩層，抗菌層因聚聚己內(nèi)酯的存在具有良好的強度和彈性，加 入殼聚糖可提供抗菌效果，三層共同作用保證了復合膜的綜合性能。在各層中接枝聚合物 的加入有利于各層中各組分相容性的提高。
【附圖說明】
[0025] 圖1為實施例1的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2為實施例2的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]
【具體實施方式】
[0028] 以下將詳細描述本發(fā)明的示例性實施方法。但這些實施方法僅為示范性目的，而 本發(fā)明不限于此。
[0029] 實施例1 一種高強度多層共擠生物質(zhì)復合包裝膜，由三層共擠得到，從上到下依次為強度層1、 粘結(jié)層2和抗菌層3。
[0030] 所述強度層1為以聚乳酸、淀粉接枝聚乳酸、羥丙基淀粉、納米纖維素為主要原 料，加入少量防水劑、抗氧劑復配擠出而成。其中，聚乳酸的質(zhì)量份數(shù)為52份，淀粉接枝聚 乳酸的質(zhì)量份數(shù)為12份，羥丙基淀粉的質(zhì)量份數(shù)為45份，納米纖維素的質(zhì)量份數(shù)為6. 5 份。防水劑的質(zhì)量份數(shù)為4份，抗氧劑的質(zhì)量份數(shù)為3份。
[0031] 所述粘結(jié)層2為以熱塑性淀粉、淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、羥丙基淀粉、醋 酸纖維素為主要原料，加入少量抗氧劑復配擠出而成。其中，熱塑性淀粉的質(zhì)量份數(shù)為55 份，淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的質(zhì)量份數(shù)為12份，羥丙基淀粉的質(zhì)量份數(shù)為32份。 醋酸纖維素的質(zhì)量份數(shù)為4. 5份之間，抗氧劑的質(zhì)量份數(shù)為3份。
[0032] 所述抗菌層3為以熱塑性淀粉、聚己內(nèi)酯、淀粉接枝聚乳酸、殼聚糖為主要原料， 加入少量防水劑、抗氧劑復配擠出而成。其中，熱塑性淀粉的質(zhì)量份數(shù)為55份，聚己內(nèi)酯的 質(zhì)量份數(shù)為30份之間，淀粉接枝聚乳酸的質(zhì)量份數(shù)為12份，殼聚糖的質(zhì)量份數(shù)為6份。防 水劑的質(zhì)量份數(shù)為4. 5份，抗氧劑的質(zhì)量份數(shù)為2.