CN112500611B - 一种生物降解塑料袋及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吹塑级塑料袋技术领域，具体涉及一种生物降解塑料袋及其制备方法，该生物降解塑料袋包括如下原料：改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂。该生物降解塑料袋提高了玉米淀粉的用量，降低改性聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的用量，节约原料成本；同时对聚乳酸进行改性得到改性聚乳酸，与其它原料结合，共同提高了生物降解塑料袋的整体拉伸强度、断裂伸长率、耐穿刺性以及抗渗水性，更有利于市场推广。

Description

一种生物降解塑料袋及其制备方法
技术领域
本发明涉及吹塑级塑料袋技术领域，具体涉及一种生物降解塑料袋及其制备方法。
背景技术
塑料袋是以塑料为主要原料，经吹膜、制袋而得，是人们日常生活中必不可少的物品，常被用来装其他物品。因其廉价、重量极轻、容量大、便于收纳的优点被广泛使用，但又因为塑料袋降解周期极长、处理困难的缺点而被部分国家禁止生产和使用。
目前市面上存在降解塑料袋，但因其制作成本高、价格较贵，难以在大众市场上推广，虽然有学者尝试将淀粉混入PBAT塑料中以降低成本，但淀粉含量越高，降解塑料袋的力学性能越差且容易渗水。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种生物降解塑料袋，玉米淀粉的重量含量占比高，降低改性聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的用量，节约原料成本；同时对聚乳酸进行改性得到改性聚乳酸，与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂结合，共同提高了生物降解塑料袋的整体拉伸强度、断裂伸长率、耐穿刺性以及抗渗水性，更有利于市场推广。
本发明的另一目的在于提供一种生物降解塑料袋的制备方法，该制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种生物降解塑料袋，包括如下重量份的原料：
Figure GDA0003465326580000011
Figure GDA0003465326580000021
优选的，每份所述改性聚乳酸的制备方法包括如下步骤：
(A1)、按重量份取100份聚乳酸、1-3份邻苯二甲酸酐、5-10份1,4-丁二醇和1-3份1,4-丁二异氰酸酯，备用；
(A2)、将聚乳酸、邻苯二甲酸酐、1,4-丁二醇和1,4-丁二异氰酸酯混合均匀后，经由双螺杆挤出机挤出、造粒，即得所述改性聚乳酸。
优选的，所述聚乳酸的重均分子量为1.0×105-3.0×105，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100-200r/min，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为32-40：1；所述双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：180-190℃、210-220℃、220-230℃、230-240℃、235-240℃、240-250℃，机头温度为220-230℃。
优选的，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在温度为190℃、压力负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为2.7-5.0g/10min。
优选的，所述玉米淀粉经由60℃温度条件下烘干至含水率达到5wt％-10wt％。
优选的，所述纳米碳酸钙的粒径为50-80nm。
优选的，所述铝酸酯偶联剂的型号为F-2、DL-411或DL-411D；所述柠檬酸酯类化合物为柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯。
优选的，所述热稳定剂是由三乙基磷酸酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯按重量比2:5-8复配而成。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：上述的生物降解塑料袋的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份称取改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂，备用；
(S2)、将玉米淀粉、纳米碳酸钙和铝酸酯偶联剂混合均匀，得到预混料；
(S3)、将改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物、热稳定剂和步骤(S2)得到的预混料加入至高速搅拌机中搅拌均匀，再经挤出设备挤出、造粒，得到生物降解母粒；
(S4)、将步骤(S3)得到的生物降解母粒经吹膜制袋后，即得生物降解塑料袋。
优选的，所述高速搅拌机的搅拌温度为40-60℃、搅拌速度为1000-1500r/min、搅拌时间为15-30min；所述挤出设备为双螺杆挤出机，所述挤出设备从加料段开始各段的加工温度分别为：210-220℃、220-230℃、230-240℃、235-240℃、240-245℃、240-250℃，机头温度为240-245℃，所述挤出设备的螺杆转速为100-150r/min，所述挤出设备的螺杆长径比为42-55:1。
本发明的有益效果在于：本发明的生物降解塑料袋，玉米淀粉的重量含量达到48.8％-58.5％，降低改性聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的用量，节约原料成本；同时对聚乳酸进行改性得到改性聚乳酸，与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂结合，共同提高了生物降解塑料袋的整体拉伸强度、断裂伸长率、耐穿刺性以及抗渗水性，更有利于市场推广。
本发明生物降解塑料袋的制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种生物降解塑料袋，包括如下重量份的原料：
Figure GDA0003465326580000041
本发明生物降解塑料袋，玉米淀粉的重量含量达到48.8％-58.5％，降低了改性聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的用量，节约原料成本；同时对聚乳酸进行改性得到改性聚乳酸，与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂结合，共同提高了生物降解塑料袋的整体拉伸强度、断裂伸长率、耐穿刺性以及抗渗水性，更有利于市场推广。其中，以改性聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯为主体塑料，辅加有柠檬酸减小改性聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯之间的界面张力，增大其界面结合力，提高体系整体的力学相容性和抗冲击性，相辅相成，保证了加入大量玉米淀粉后仍能保持整体良好的拉伸强度、断裂伸长率、耐穿刺性以及抗渗水性；加入的铝酸酯偶联剂使玉米淀粉和纳米碳酸钙均匀分散于体系中，改善体系的力学稳定性，而且，纳米碳酸钙对抗冲击强度的增韧具有明显的效果，与改性聚乳酸共同提高整体耐刺穿强度。
在一个实施例中，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的重量份用量为12-15份、优选为12-14份、更优选为13-14份。控制改性聚乳酸与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的重量比在30：10-15，发挥两者作用，改善整体拉伸强度和断裂伸长率，避免聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的用量过多导致体系出现孔洞和凹槽。
在一个实施例中，所述玉米淀粉的重量份用量为60-65份、优选为60-63份、更优选为61-62份。
在一个实施例中，所述纳米碳酸钙的重量份用量为3-8份、优选为4-8份、更优选为6-8份。
在一个实施例中，所述生物降解塑料袋还包括1-3重量份颜料，所述颜料选自颜料黄、颜料橘黄、颜料红、颜料紫、颜料蓝、颜料绿、颜料棕、颜料黑和颜料白中的至少一种，根据客户需求调配颜料即可。
在一个实施例中，每份所述改性聚乳酸的制备方法包括如下步骤：
(A1)、按重量份取100份聚乳酸、1-3份邻苯二甲酸酐、5-10份1,4-丁二醇和1-3份1,4-丁二异氰酸酯，备用；
(A2)、将聚乳酸、邻苯二甲酸酐、1,4-丁二醇和1,4-丁二异氰酸酯混合均匀后，经由双螺杆挤出机挤出、造粒，即得所述改性聚乳酸。
采用上述技术方案，以邻苯二甲酸酐、1,4-丁二醇和1,4-丁二异氰酸酯为改性剂，共同对聚乳酸熔融改性，增大了聚乳酸的重均分子量，有效提高改性聚乳酸的结晶温度，降低结晶度，同时，改性聚乳酸与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯间的界面结合力也显著提高，提高了改性聚乳酸与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的力学相容性，增大了生物降解塑料袋的断裂伸长率和耐刺穿强度。
在一个实施例中，所述聚乳酸的重均分子量为1.0×105-3.0×105，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100-200r/min，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为32-40：1；所述双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：180-190℃、210-220℃、220-230℃、230-240℃、235-240℃、240-250℃，机头温度为220-230℃。
采用上述技术方案，虽然在上述重均分子量的聚乳酸基础上改性进一步增大聚乳酸的重均分子量，更有利于提高改性聚乳酸的力学性能，但是在改性过程中发现：随着改性的持续进行，改性聚乳酸的熔点也在逐步增大，并在最终达到熔点220-230℃，因此，所述双螺杆挤出机设置成上述各段加工温度，更有利于聚乳酸改性的顺利进行，同时避免加工温度过高导致聚乳酸热降解。
在一个实施例中，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在温度为190℃、压力负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为2.7-5.0g/10min。
采用上述技术方案，提高体系的熔体黏度，这有利于吹塑和流延加工工艺的实现，便于体系吹塑成膜并制袋。优选的，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的型号选自巴斯夫C1200或爱柯维尔FP-0615，更优选的，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的型号选自C1200。
在一个实施例中，所述玉米淀粉经由60℃温度条件下烘干至含水率达到5wt％-10wt％、优选为6wt％-10wt％、更优选为7wt％-9wt％。
采用上述技术方案，所述玉米淀粉为市面上出售的含水率为13.5wt％-14wt％的玉米淀粉，而本申请将玉米淀粉在60℃温度条件下降至含水率5wt％-10wt％，生产出的生物降解塑料袋的拉伸强度有所提升；同时控制玉米淀粉的含水率不低于5wt％，避免耗能更高，控制生产成本。
在一个实施例中，所述纳米碳酸钙的粒径为50-80nm。
采用上述技术方案，控制纳米碳酸钙的粒径在50-80nm，对抗冲击强度的增韧具有明显的效果，与改性聚乳酸共同提高整体耐刺穿强度。若纳米碳酸钙的粒径过大，容易造成整体拉伸强度降低，在承受较大的拉伸力时容易在缺陷处形成应力集中使生物降解塑料袋容易出现断裂现象；若纳米碳酸钙的粒径过小，起到的冲击性能减弱。
在一个实施例中，所述铝酸酯偶联剂的型号为F-2、DL-411或DL-411D；所述柠檬酸酯类化合物为柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯。
采用上述铝酸酯偶联剂与柠檬酸共同作用，增强了纳米碳酸钙、玉米淀粉与改性聚乳酸的界面相容性，提高玉米淀粉和纳米碳酸钙在体系中的分散均匀性，不仅可以改善加有纳米碳酸钙的生物降解塑料袋的加工性能，而且明显改善生物降解塑料袋的物理机械性能，使生物降解塑料袋的吸水率降低，提高生物降解塑料袋的抗渗水性。采用上述柠檬酸酯类化合物，降低体系的结晶度，增加体系的可塑性，增加生物降解塑料袋的延展性和柔韧性，改善加工性能，提高生物降解塑料袋的拉伸强度；与传统的邻苯二甲酸酯类化合物相比，使用上述柠檬酸酯类化合物更适用于该生物降解塑料袋，且更环保、污染更低。
在一个实施例中，所述热稳定剂是由三乙基磷酸酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯按重量比2:5-8复配而成。
虽然改性聚乳酸经改性后的力学性能提高，但改性聚乳酸的熔点也同时提高至220-230℃，制备生物降解塑料袋的加工温度也有较大提升，容易导致加工过程中聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯过热而降解生成低聚物，降低拉伸强度和断裂伸长率；采用上述特定种类的热稳定剂复配，提高在制备生物降解塑料袋过程中的热稳定性能，添加的上述热稳定剂在加工过程中受热不易挥发，避免自身受热挥发而整体热稳定性能降低导致聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯过热降解生成低聚物。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种生物降解塑料袋的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份称取改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂，备用；
(S2)、将玉米淀粉、纳米碳酸钙和铝酸酯偶联剂混合均匀，得到预混料；
(S3)、将改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物、热稳定剂和步骤(S2)得到的预混料加入至高速搅拌机中搅拌均匀，再经挤出设备挤出、造粒，得到生物降解母粒；
(S4)、将步骤(S3)得到的生物降解母粒经吹膜制袋后，即得生物降解塑料袋。
本发明生物降解塑料袋的制备方法操作简单，制得生物降解母粒后按常规的吹膜制袋方法即可制得生物降解塑料袋。其中，步骤(S2)中，先将玉米淀粉、纳米碳酸钙和铝酸酯偶联剂预混合，以便于在步骤(S3)的高速搅拌机中与改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂分散结合均匀。
在一个实施例中，所述高速搅拌机的搅拌温度为40-60℃、搅拌速度为1000-1500r/min、搅拌时间为15-30min；所述挤出设备为双螺杆挤出机，所述挤出设备从加料段开始各段的加工温度分别为：210-220℃、220-230℃、230-240℃、235-240℃、240-245℃、240-250℃，机头温度为240-245℃，所述挤出设备的螺杆转速为100-150r/min，所述挤出设备的螺杆长径比为42-55:1。
采用上述技术方案，控制高速搅拌机的搅拌温度、搅拌速度和搅拌时间，促进原料分散均匀。控制挤出设备的加工温度在210-250℃、螺杆转速为100-150r/min、螺杆长径比为42-55:1，使原料充分熔融共混，提高原料相容性，以便于提高力学相容性。
实施例1
一种生物降解塑料袋，包括如下重量份的原料：
Figure GDA0003465326580000091
每份所述改性聚乳酸的制备方法包括如下步骤：
(A1)、按重量份取100份聚乳酸、2份邻苯二甲酸酐、7份1,4-丁二醇和2份1,4-丁二异氰酸酯，备用；
(A2)、将聚乳酸、邻苯二甲酸酐、1,4-丁二醇和1,4-丁二异氰酸酯混合均匀后，经由双螺杆挤出机挤出、造粒，即得所述改性聚乳酸。
所述聚乳酸的重均分子量为2.0×105，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150r/min，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为35：1；所述双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：185℃、215℃、225℃、235℃、238℃、245℃，机头温度为225℃。
所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在温度为190℃、压力负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为4.0g/10min。所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的型号选自巴斯夫C1200。
所述玉米淀粉经由60℃温度条件下烘干至含水率达到8wt％。
所述纳米碳酸钙的粒径为60nm。
所述铝酸酯偶联剂的型号为F-2；所述柠檬酸酯类化合物为柠檬酸三丁酯。
所述热稳定剂是由三乙基磷酸酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯按重量比2:7复配而成。
上述的生物降解塑料袋的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份称取改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂，备用；
(S2)、将玉米淀粉、纳米碳酸钙和铝酸酯偶联剂混合均匀，得到预混料；
(S3)、将改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物、热稳定剂和步骤(S2)得到的预混料加入至高速搅拌机中搅拌均匀，再经挤出设备挤出、造粒，得到生物降解母粒；
(S4)、将步骤(S3)得到的生物降解母粒经吹膜制袋后，即得生物降解塑料袋。
所述高速搅拌机的搅拌温度为50℃、搅拌速度为1300r/min、搅拌时间为23min；所述挤出设备为双螺杆挤出机，所述挤出设备从加料段开始各段的加工温度分别为：215℃、225℃、235℃、238℃、243℃、245℃，机头温度为243℃，所述挤出设备的螺杆转速为120r/min，所述挤出设备的螺杆长径比为50:1。
实施例2
一种生物降解塑料袋，包括如下重量份的原料：
Figure GDA0003465326580000101
Figure GDA0003465326580000111
每份所述改性聚乳酸的制备方法包括如下步骤：
(A1)、按重量份取100份聚乳酸、1份邻苯二甲酸酐、5份1,4-丁二醇和1份1,4-丁二异氰酸酯，备用；
(A2)、将聚乳酸、邻苯二甲酸酐、1,4-丁二醇和1,4-丁二异氰酸酯混合均匀后，经由双螺杆挤出机挤出、造粒，即得所述改性聚乳酸。
所述聚乳酸的重均分子量为1.0×105，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100r/min，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为32：1；所述双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：180℃、210℃、220℃、230℃、235℃、240℃，机头温度为220℃。
所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在温度为190℃、压力负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为2.7g/10min。所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的型号选自巴斯夫C1200。
所述玉米淀粉经由60℃温度条件下烘干至含水率达到5wt％。
所述纳米碳酸钙的粒径为50nm。
所述铝酸酯偶联剂的型号为DL-411；所述柠檬酸酯类化合物为柠檬酸三辛酯。
所述热稳定剂是由三乙基磷酸酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯按重量比2:5复配而成。
上述的生物降解塑料袋的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份称取改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂，备用；
(S2)、将玉米淀粉、纳米碳酸钙和铝酸酯偶联剂混合均匀，得到预混料；
(S3)、将改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物、热稳定剂和步骤(S2)得到的预混料加入至高速搅拌机中搅拌均匀，再经挤出设备挤出、造粒，得到生物降解母粒；
(S4)、将步骤(S3)得到的生物降解母粒经吹膜制袋后，即得生物降解塑料袋。
所述高速搅拌机的搅拌温度为40℃、搅拌速度为1000r/min、搅拌时间为15min；所述挤出设备为双螺杆挤出机，所述挤出设备从加料段开始各段的加工温度分别为：210℃、220℃、230℃、235℃、240℃、240℃，机头温度为240℃，所述挤出设备的螺杆转速为100r/min，所述挤出设备的螺杆长径比为42:1。
实施例3
一种生物降解塑料袋，包括如下重量份的原料：
Figure GDA0003465326580000121
每份所述改性聚乳酸的制备方法包括如下步骤：
(A1)、按重量份取100份聚乳酸、3份邻苯二甲酸酐、10份1,4-丁二醇和3份1,4-丁二异氰酸酯，备用；
(A2)、将聚乳酸、邻苯二甲酸酐、1,4-丁二醇和1,4-丁二异氰酸酯混合均匀后，经由双螺杆挤出机挤出、造粒，即得所述改性聚乳酸。
所述聚乳酸的重均分子量为3.0×105，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为200r/min，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1；所述双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：190℃、220℃、230℃、240℃、240℃、250℃，机头温度为230℃。
所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在温度为190℃、压力负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为5.0g/10min。所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的型号选自巴斯夫C1200。
所述玉米淀粉经由60℃温度条件下烘干至含水率达到10wt％。
所述纳米碳酸钙的粒径为80nm。
所述铝酸酯偶联剂的型号为DL-411D；所述柠檬酸酯类化合物为乙酰柠檬酸三辛酯。
所述热稳定剂是由三乙基磷酸酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯按重量比2:8复配而成。
上述的生物降解塑料袋的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份称取改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂，备用；
(S2)、将玉米淀粉、纳米碳酸钙和铝酸酯偶联剂混合均匀，得到预混料；
(S3)、将改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物、热稳定剂和步骤(S2)得到的预混料加入至高速搅拌机中搅拌均匀，再经挤出设备挤出、造粒，得到生物降解母粒；
(S4)、将步骤(S3)得到的生物降解母粒经吹膜制袋后，即得生物降解塑料袋。
所述高速搅拌机的搅拌温度为60℃、搅拌速度为1500r/min、搅拌时间为30min；所述挤出设备为双螺杆挤出机，所述挤出设备从加料段开始各段的加工温度分别为：220℃、230℃、240℃、240℃、245℃、250℃，机头温度为245℃，所述挤出设备的螺杆转速为150r/min，所述挤出设备的螺杆长径比为55:1。
实施例4
一种生物降解塑料袋，包括如下重量份的原料：
Figure GDA0003465326580000141
每份所述改性聚乳酸的制备方法包括如下步骤：
(A1)、按重量份取100份聚乳酸、1.5份邻苯二甲酸酐、6份1,4-丁二醇和1.8份1,4-丁二异氰酸酯，备用；
(A2)、将聚乳酸、邻苯二甲酸酐、1,4-丁二醇和1,4-丁二异氰酸酯混合均匀后，经由双螺杆挤出机挤出、造粒，即得所述改性聚乳酸。
所述聚乳酸的重均分子量为1.5×105，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为180r/min，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为36：1；所述双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：188℃、212℃、228℃、232℃、238℃、248℃，机头温度为225℃。
所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在温度为190℃、压力负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为3.0g/10min。所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的型号选自巴斯夫C1200。
所述玉米淀粉经由60℃温度条件下烘干至含水率达到8wt％。
所述纳米碳酸钙的粒径为70nm。
所述铝酸酯偶联剂的型号为F-2；所述柠檬酸酯类化合物为乙酰柠檬酸三丁酯。
所述热稳定剂是由三乙基磷酸酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯按重量比2:6复配而成。
上述的生物降解塑料袋的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份称取改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂，备用；
(S2)、将玉米淀粉、纳米碳酸钙和铝酸酯偶联剂混合均匀，得到预混料；
(S3)、将改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物、热稳定剂和步骤(S2)得到的预混料加入至高速搅拌机中搅拌均匀，再经挤出设备挤出、造粒，得到生物降解母粒；
(S4)、将步骤(S3)得到的生物降解母粒经吹膜制袋后，即得生物降解塑料袋。
所述高速搅拌机的搅拌温度为45℃、搅拌速度为1200r/min、搅拌时间为20min；所述挤出设备为双螺杆挤出机，所述挤出设备从加料段开始各段的加工温度分别为：213℃、227℃、233℃、238℃、243℃、248℃，机头温度为242℃，所述挤出设备的螺杆转速为120r/min，所述挤出设备的螺杆长径比为52:1。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的型号选自爱柯维尔FP-0615。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：所述改性聚乳酸替换成重均分子量为2.0×105的聚乳酸。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的重量份用量为30份。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：所述铝酸酯偶联剂替换成硅烷偶联剂KH560。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于：所述生物降解塑料袋不含柠檬酸。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于：所述柠檬酸酯类化合物替换为邻苯二甲酸丁二酯。
对比例6
本对比例与实施例1的区别在于：所述玉米淀粉未经烘干处理。
对比例7
本对比例与实施例1的区别在于：所述热稳定剂为硬脂酸钙。
对比例8
本对比例与实施例1的区别在于：所述热稳定剂为三乙基磷酸酯。
实施例6
取实施例1-5和对比例1-8的生物降解塑料袋，测试其降解性能、拉伸强度、断裂伸长率、耐穿刺性、抗渗水性和热合强度，测试方法如下：
降解性能试验：依照《GB/T 18006.2-1999一次性可降解餐饮具降解性能试验方法》中的附录D：生物降解性材料可堆肥性试验方法，测试并计算生物降解率R，单位为％。
拉伸强度试验：依照《GB/T 1040.1-2018塑料拉伸性能的测定》，测试其拉伸强度，单位为MPa。
断裂伸长率试验：依照《GB/T 1040.1-2018塑料拉伸性能的测定》，测试并计算出拉伸断裂应变，单位为％。
耐穿刺性试验：依照《GB/T_21302-2007包装用复合膜、袋通则》，测试其穿刺强度，单位为N。
抗渗水性试验：依照《GB T 24984-2010日用塑料袋》5.6.2抗渗漏性试验，观察每组试验的三个塑料袋是否有滴落水珠，以有滴落水珠的塑料袋数量记录，单位为个。
热合强度试验：依照《QB-T2358-1998塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》，测试其热合强度，单位为N/15mm。
测试结果如下表1所示：
表1
Figure GDA0003465326580000171
由上表1可知，本发明对聚乳酸进行改性得到改性聚乳酸，与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂结合，共同提高了生物降解塑料袋的整体拉伸强度、断裂伸长率、耐穿刺性以及抗渗水性，且保留有生物降解性能，更有利于市场推广。与对比例1相比，实施例1的拉伸强度、断裂伸长率、耐穿刺性、抗渗水性和热合强度效果更好，说明了本发明对聚乳酸进行改性后提高了整体的力学性能和抗渗水性。对比例2与实施例1相比，其拉伸强度、断裂伸长率和耐穿刺性能均有降低，说明了加入过多的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯对生物降解塑料袋的力学性能反而造成不利。与对比例3相比，实施例1的力学性能略有下降，说明了采用铝酸酯偶联剂产生的效果比硅烷偶联剂的更有促进作用。与对比例4相比，实施例1的力学性能显著增强且抗渗水性更好，说明了柠檬酸在本发明的生物降解塑料袋中起到了重要作用。与对比例5相比，实施例1的断裂伸长率更好，说明了本发明采用的柠檬酸酯类化合物对体系的断裂伸长率有显著促进作用。与对比例6相比，实施例1的拉伸强度更好，说明了玉米淀粉进行干燥处理降低其含水率起到了重要意义。与对比例7、对比例8相比，实施例1按特定种类的热稳定剂进行复配后得到的塑料袋拉伸强度和断裂伸长率的性能更好。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生物降解塑料袋，其特征在于：包括如下重量份的原料：
Figure FDA0003465326570000011
每份所述改性聚乳酸的制备方法包括如下步骤：
(A1)、按重量份取100份聚乳酸、1-3份邻苯二甲酸酐、5-10份1,4-丁二醇和1-3份1,4-丁二异氰酸酯，备用；
(A2)、将聚乳酸、邻苯二甲酸酐、1,4-丁二醇和1,4-丁二异氰酸酯混合均匀后，经由双螺杆挤出机挤出、造粒，即得所述改性聚乳酸；
所述聚乳酸的重均分子量为1.0×105-3.0×105，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100-200r/min，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为32-40：1；所述双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：180-190℃、210-220℃、220-230℃、230-240℃、235-240℃、240-250℃，机头温度为220-230℃；
所述玉米淀粉经由60℃温度条件下烘干至含水率达到5wt％-10wt％；
所述热稳定剂是由三乙基磷酸酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯按重量比2:5-8复配而成。
2.根据权利要求1所述的一种生物降解塑料袋，其特征在于：所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在温度为190℃、压力负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为2.7-5.0g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种生物降解塑料袋，其特征在于：所述纳米碳酸钙的粒径为50-80nm。
4.根据权利要求1所述的一种生物降解塑料袋，其特征在于：所述铝酸酯偶联剂的型号为F-2、DL-411或DL-411D；所述柠檬酸酯类化合物为柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的生物降解塑料袋的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(S1)、按重量份称取改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、玉米淀粉、纳米碳酸钙、铝酸酯偶联剂、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物和热稳定剂，备用；
(S2)、将玉米淀粉、纳米碳酸钙和铝酸酯偶联剂混合均匀，得到预混料；
(S3)、将改性聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、柠檬酸、柠檬酸酯类化合物、热稳定剂和步骤(S2)得到的预混料加入至高速搅拌机中搅拌均匀，再经挤出设备挤出、造粒，得到生物降解母粒；
(S4)、将步骤(S3)得到的生物降解母粒经吹膜制袋后，即得生物降解塑料袋。
6.根据权利要求5所述的一种生物降解塑料袋的制备方法，其特征在于：所述高速搅拌机的搅拌温度为40-60℃、搅拌速度为1000-1500r/min、搅拌时间为15-30min；所述挤出设备为双螺杆挤出机，所述挤出设备从加料段开始各段的加工温度分别为：210-220℃、220-230℃、230-240℃、235-240℃、240-245℃、240-250℃，机头温度为240-245℃，所述挤出设备的螺杆转速为100-150r/min，所述挤出设备的螺杆长径比为42-55:1。
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