CN103013071A - 一种生物降解pha透气膜及其制备方法 - Google Patents

一种生物降解pha透气膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种生物降解PHA透气膜，它包括如下重量份数的组份：PHA树脂100份，PBAT树脂10-15份，无机添加母料25-55.6份，抗静电剂0.01-0.03份；所述的无机添加母料包含如下重量份数的组份：PHA树脂100份，无机填料300-400份，抗氧剂10100.18份，抗氧剂1680.12份；其中，所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉或者高岭土中的一种或多种；先制备无机添加母料，然后按比例将各组分充分搅拌混合，经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却、收卷、分切即得产品。本发明采用生物降解PHA制备透气膜，其力学性能优异，完全可以达到卫生用膜、医用膜等透气膜的使用要求。

Description

一种生物降解PHA透气膜及其制备方法
技术领域
本发明属于可降解薄膜加工领域，具体涉及一种生物降解PHA透气膜及其制备方法。
背景技术
透气膜是一种新型的薄膜材料，在塑料薄膜品种中，透气膜在卫生、医药、建筑、汽车和体育运动工业中得到了广泛应用。随着加工工艺的逐渐成熟，透气膜的使用量逐渐增大。然而塑料透气薄膜使用量的增大伴随着白色污染的加重。
聚羟基脂肪酸酯（PHA），是一种天然的高分子生物材料、具有很好的紫外稳定性等。在自然环境条件下，PHA可通过微生物（如细菌、真菌和藻类等）降解，PHA可以坚硬如硬塑料，也可以柔软如弹性体，因此应用范围广泛，可选性较强。随着可降解材料在社会上的推广，PHA已经开始应用在薄膜、包装等领域。
目前市场及专利报道的生物降解透气膜只有PLA、PBS两种，其中PLA结晶速率缓慢，韧性及耐撕裂性较差，而PBS力学性能较差，不耐水解，因此应用受到一定限制；PHA可根据不同的单体种类及单体支链长短来调控其拉伸强度、熔点、韧性、硬度等，因此PHA的发展空间大，应用价值较强。
目前尚无生物降解PHA透气膜的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物降解PHA透气膜。该薄膜绿色环保、可以完全降解、力学性能优异，薄膜孔隙率均匀。
本发明另一个目的是提供一种生物降解PHA透气膜的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种生物降解PHA透气膜，其特征在于它包括如下重量份数的组份：
PHA树脂          100份
PBAT树脂        10-15份
无机添加母料   25-55.6份
抗静电剂      0.01-0.03份；
其中，所述的PHA树脂为熔融指数在4-15g/10min（测试条件为190℃，2.16Kg），熔点介于90℃-135℃之间，结晶度低于20%的聚羟基脂肪酸酯。
所述的PBAT树脂为德国巴斯夫ECOVIO型PBAT树脂。
所述的抗静电剂为杜邦公司Entira AS永久抗静电剂SD100型、MK400型和AS500型中的一种或几种。
所述的无机添加母料包含如下重量分数的组份：
PHA树脂           100份
无机填料        300-400份
抗氧剂1010         0.18份
抗氧剂168          0.12份
其中，所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉或者高岭土中的一种或多种。
其中，所述的抗氧剂1010为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
其中，所述的抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
一种生物降解PHA透气膜，其特征在于它包括以下步骤：
（1）制备无机添加母料：
将100份PHA树脂、300-400份无机填料、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168经过双螺杆挤出机混合造粒，制得无机添加母料，干燥待用。
（2）生物降解PHA透气膜：
将PHA树脂、PBAT充分烘干，温度为70℃，时间为3h；将100份PHA树脂、10-15份PBAT树脂、25-55.6份无机添加母料、0.01-0.03份抗静电剂充分搅拌混合，然后经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却、收卷、分切，挤出温度170-195℃，第一拉纵向拉伸区温度50-75℃，拉伸倍数2.5-3.0，定型温度90-115℃，第二纵向拉伸区温度55-70℃，拉伸倍数2.2-2.5，定型温度90-110℃，第一横向拉伸区温度55-70℃，拉伸倍数3.5-4.5，定型温度90-115℃，将膜进行收卷和分切，即得生物降解PHA透气膜。
有益效果：本发明首次提供了生物降解PHA透气膜及其制备方法，工艺流程简单，制备的透气膜耐热性优异。该生物降解PHA透气膜拉伸强度范围较广，最大可达150Mpa，耐水性较好，明显优于其他生物降解透气膜，完全可以达到卫生用膜、医用膜等透气膜的使用要求。
具体实施方式
以下实施例所述的PHA树脂为深圳意可曼有限公司薄膜级，PBAT树脂为德国巴斯夫ECOVIO型PBAT树脂，Entira AS永久抗静电剂SD100型、MK400型和AS500型均购自杜邦公司。抗氧剂168与抗氧剂1010均购自北京三安化化工产品有限公司。
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
实例1
100份PHA树脂、300份碳酸钙、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168经过双螺杆挤出机混合造粒，制得无机添加母料，干燥待用。
将PHA树脂、PBAT树脂在70℃充分干燥3h；取100份PHA树脂、10份PBAT树脂、25份无机添加母料、0.01份杜邦公司Entira AS永久SD100型抗静电剂充分混合搅拌，经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却，挤出温度170℃、180℃、190℃、195℃，第一拉纵向拉伸区温度50℃，拉伸倍数2.5，定型温度90℃，第二纵向拉伸区温度55℃，拉伸倍数2.2，定型温度90℃，第一横向拉伸区温度65℃，拉伸倍数3.5，定型温度90℃，将膜进行收卷和分切，即得生物降解PHA透气膜，其性能如表1所示。
实例2
100份PHA树脂、350份滑石粉、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168经过双螺杆挤出机混合造粒，制得无机添加母料，干燥待用。
将PHA树脂、PBAT树脂在70℃充分干燥3h；取100份PHA树脂、10份PBAT树脂、25份无机添加母料、0.01份SD100型抗静电剂、0.02份 AS500型抗静电剂充分混合搅拌，经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却，挤出温度175℃、188℃、190℃、195℃，第一拉纵向拉伸区温度60℃，拉伸倍数2.8，定型温度92℃，第二纵向拉伸区温度65℃，拉伸倍数2.2，定型温度98℃，第一横向拉伸区温度55℃，拉伸倍数4.2，定型温度90℃，将膜进行收卷和分切，即得生物降解PHA透气膜，其性能如表1所示。
实例3
100份PHA树脂、400份碳酸钙、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168经过双螺杆挤出机混合造粒，制得无机添加母料，干燥待用。
将PHA树脂、PBAT树脂在70℃充分干燥3h；取100份PHA树脂、12份PBAT树脂、40份无机添加母料、0.01份SD100型抗静电剂、0.02MK400型抗静电剂充分混合搅拌，经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却，挤出温度182℃、188℃、192℃、195℃，第一拉纵向拉伸区温度68℃，拉伸倍数2.6，定型温度95℃，第二纵向拉伸区温度68℃，拉伸倍数2.2，定型温度98℃，第一横向拉伸区温度68℃，拉伸倍数4.0，定型温度115℃，将膜进行收卷和分切，即得生物降解PHA透气膜，其性能如表1所示。
实例4
100份PHA树脂、200份滑石粉、200份高岭土、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168经过双螺杆挤出机混合造粒，制得无机添加母料，干燥待用。
将PHA树脂、PBAT树脂在70℃充分干燥3h；取100份PHA树脂、14份PBAT树脂、50份无机添加母料、0.02份SD100型抗静电剂、0.01MK400型抗静电剂充分混合搅拌，经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却，挤出温度182℃、188℃、192℃、195℃，第一拉纵向拉伸区温度70℃，拉伸倍数3.0，定型温度95℃，第二纵向拉伸区温度69℃，拉伸倍数2.5，定型温度110℃，第一横向拉伸区温度68℃，拉伸倍数4.5，定型温度95℃，将膜进行收卷和分切，即得生物降解PHA透气膜，其性能如表1所示。
实例5
100份PHA树脂、200份碳酸钙、200份滑石粉、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168经过双螺杆挤出机混合造粒，制得无机添加母料，干燥待用。
将PHA树脂、PBAT树脂在70℃充分干燥3h；取100份PHA树脂、15份PBAT树脂、55.6份无机添加母料、0.02份SD100型抗静电剂、0.01MK400型抗静电剂充分混合搅拌，经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却，挤出温度182℃、188℃、192℃、195℃，第一拉纵向拉伸区温度70℃，拉伸倍数2.5，定型温度115℃，第二纵向拉伸区温度70℃，拉伸倍数2.2，定型温度105℃，第一横向拉伸区温度70℃，拉伸倍数4.5，定型温度106℃，将膜进行收卷和分切，即得生物降解PHA透气膜，其性能如表1所示。
实例6
100份PHA树脂、200份碳酸钙、200份滑石粉、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168经过双螺杆挤出机混合造粒，制得无机添加母料，干燥待用。
将PHA树脂、PBAT树脂在70℃充分干燥3h；取100份PHA树脂、15份PBAT树脂、55.6份无机添加母料、0.02份SD100型抗静电剂、0.01MK400型抗静电剂充分混合搅拌，经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却，挤出温度182℃、188℃、192℃、195℃，第一拉纵向拉伸区温度75℃，拉伸倍数2.5，定型温度95℃，第二纵向拉伸区温度70℃，拉伸倍数2.2，定型温度110℃，第一横向拉伸区温度70℃，拉伸倍数3.8，定型温度110℃，将膜进行收卷和分切，即得生物降解PHA透气膜，其性能如表1所示。
表1 实施例样品的物理性能
Figure 2012105497670100002DEST_PATH_IMAGE001
本发明实施例中的拉伸强度、断裂伸长率按照GB/T 1040-1992测定，拉伸速度为50mm/min，测试结果取5次平均；维卡耐热温度按照GB/T1633测定，砝码重量为10N，升温速率为120℃/h；水蒸气透过率选用Permatran-W 100K水蒸气渗透分析***进行测量。

Claims (6)

1.一种生物降解PHA透气膜，其特征在于它包括如下重量份数的组份：
PHA树脂        100份
PBAT树脂       10-15份
无机添加母料   25-55.6份
抗静电剂      0.01-0.03份。
2.根据权利要求1所述的生物降解PHA透气膜，其特征在于：所述的PHA树脂为熔融指数在4-15g/10min，熔点介于90℃-135℃之间，结晶度低于20%的聚羟基脂肪酸酯。
3.根据权利要求1所述的生物降解PHA透气膜，其特征在于：所述的无机添加母料包含如下重量份数的组份：
PHA树脂           100份
无机填料        300-400份
抗氧剂1010         0.18份
抗氧剂168          0.12份。
4.根据权利要求3所述的生物降解PHA透气膜，其特征在于：所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉或者高岭土中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的生物降解PHA透气膜，其特征在于：所述的抗静电剂为永久抗静电剂SD100型、MK400型和AS500型中的一种或几种。
6.权利要求1~5所述的生物降解PHA透气膜的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
1）制备无机添加母料：
将100份PHA树脂、300-400份无机填料、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168经过双螺杆挤出机混合造粒，制得无机添加母料，干燥待用；
2）生物降解PHA透气膜：
将PHA树脂、PBAT树脂烘干；将100份PHA树脂、10-15份PBAT树脂、25-55.6份无机添加母料、0.01-0.03份抗静电剂充分搅拌混合，然后经过单螺杆挤出机挤出、流延、拉伸、冷却、收卷、分切，即得生物降解PHA透气膜；其中：挤出温度170-195℃，第一拉纵向拉伸区温度50-75℃，拉伸倍数2.5-3.0，定型温度90-115℃，第二纵向拉伸区温度55-70℃，拉伸倍数2.2-2.5，定型温度90-110℃，第一横向拉伸区温度55-70℃，拉伸倍数3.5-4.5，定型温度90-115℃。
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