CN113896954A - 一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物降解薄膜技术领域，且公开了一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜及其制造方法，包括以下按重量份称取的成分：淀粉45‑55份，乳酸菌20‑35份，聚酯类42‑50份，聚碳酸丁二酯13‑21份，聚酯纤维30‑35份，乙酰柠檬酸三丁酯6‑9份，无机填料10‑20份。该以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜及其制造方法，具有优良的使用性能,废弃后可被由自然界存在的微生物和藻类完全分解，最终被无机化成为自然界中碳素循环，并且完全没有有害物质残留的产品，进而不会造成环境污染，提高了生物降解薄膜的环保性能，以及能够有效提高生物降解薄膜的拉伸强度和抗冲击强度，并提高了生物降解薄膜使用的可靠性，而且制造方法简便高效。
Description
技术领域
本发明涉及生物降解薄膜技术领域，具体为一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜及其制造方法。
背景技术
以石油类资源为原料，生产出大量的聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃类、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯、聚酰胺6等聚酰胺和其他各种塑料，塑料通常在自然环境下稳定、不易分解，因此包含上述塑料的制品使用后有一部分被回收再利用，但大部分被焚烧处理，焚烧产生的二氧化碳成为地球变暖的原因之一，而聚氯乙烯等含有卤素的塑料和含有氮、磷、硫等不同原子的塑料通过焚烧还容易产生有害气体，造成较大的环境污染。
传统的塑料薄膜在使用后在自然环境中存在分解时间长和分解不完全的情况，极其容易造成环境污染，进而影响塑料薄膜的环保性能，而且塑料薄膜在使用过程中还存在拉伸强度和抗冲击强度弱的特点，并影响塑料薄膜的使用可靠性。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜及其制造方法，具备优良的使用性能，废弃后可被由自然界存在的微生物和藻类完全分解，最终被无机化成为自然界中碳素循环，并且完全没有有害物质残留的产品，进而不会造成环境污染，提高了生物降解薄膜的环保性能，以及能够有效提高生物降解薄膜的拉伸强度和抗冲击强度，并提高了生物降解薄膜使用的可靠性等优点，解决了目前塑料薄膜在使用后存在分解时间长和分解不完全的问题，以及解决塑料薄膜在使用过程中存在拉伸强度和抗冲击强度弱的问题。
（二）技术方案
为实现上述生物降解薄膜具备优良的使用性能,废弃后可被由自然界存在的微生物和藻类完全分解，最终被无机化成为自然界中碳素循环，并且完全没有有害物质残留的产品，进而不会造成环境污染，提高了生物降解薄膜的环保性能，以及能够有效提高生物降解薄膜的拉伸强度和抗冲击强度，并提高了生物降解薄膜使用可靠性的目的，本发明提供如下技术方案：一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜，包括以下按重量份称取的成分：淀粉45-55份，乳酸菌20-35份，聚酯类42-50份，聚碳酸丁二酯13-21份，聚酯纤维30-35份，乙酰柠檬酸三丁酯6-9份，无机填料10-20份。
优选的，所述聚酯类包括以下按重量份称取的成分：支链化聚酯70-85份，扩链剂11-13份，抗氧化剂8-12份，稳定剂6-9份和成核剂10-15份。
优选的，所述聚酯纤维为聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维与聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维中的任意一种；所述聚酯纤维的直径为0.9-2.6微米。
优选的，所述长支链化聚酯为长支链化脂肪族聚酯与长支链化脂肪族-芳香族共聚酯按照3:2的比例均匀混合制成。
优选的，所述扩链剂为甲苯二异氰酸酯、二氯甲酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种，所述抗氧化剂为亚磷酸双酚A酯、丙酸十八碳醇酯和十二硫代丙酯中任意两种，所述稳定剂为硬脂酸钙、氧化锌、高岭土和蒙脱土中的至少一种，所述成核剂为碳酸铝、对苯二甲酸和氧化铝中的至少一种。
优选的，所述无机填料为纳米羟基磷灰石、纳米埃洛石和纳米白炭黑中的任意两种。
上述的一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜的制造方法，包括以下步骤：
S1、原料准备，首先按照重量份称取淀粉、乳酸菌、聚酯类、聚碳酸丁二酯、聚酯纤维、乙酰柠檬酸三丁酯和无机填料；
S2、制备聚乳酸，首先将淀粉制成未精化的葡萄糖，接着将葡萄糖加入发酵罐内，并在发酵罐中加入乳酸菌，把葡萄糖发酵成乳酸，之后将乳酸浓缩加工成丙交酯，并将丙交酯单体经过真空净化后，再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作，使其单体聚合成聚乳酸；
S3、干燥，将步骤S2加工制成的聚乳酸在80-85°C下真空环境下干燥4-5小时；
S4、混料，将聚乳酸、聚酯类、聚碳酸丁二酯、聚酯纤维、乙酰柠檬酸三丁酯和无机填料倒入混料设备中，且充分混合1-1.5小时；
S5、造粒，将步骤S4中混合好的原料加入双螺杆挤出机内挤出造成树脂颗粒，且双螺杆挤出机熔炼温度在175-225°C；
S6、吹膜，将步骤S5中造粒好的半成品树脂输送到单螺杆挤出机进行高温融化，融化温度在195-230°C内，接着通过螺杆挤出机把融化的树脂输送到吹膜机进行吹膜，同时通过冷却设备对从吹膜机内吹出的生物降解薄膜冷却定形；
S7、印刷，将步骤S6吹膜生产的生物降解薄膜输送到印刷设备中印刷；
S8、密封包装存储，将步骤S7中生产的生物降解薄膜收卷成产品，并把收卷好的生物降解薄膜产品送入密封袋中干燥密封保存，最后将密封好的生物降解薄膜产品登记入库。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜及其制造方法，具备以下有益效果：
该以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜及其制造方法，通过设置有聚酯类、淀粉和乳酸菌，通过淀粉和乳酸菌制成的聚乳酸，以及配合不同成分的有机高分子化合物共混，能够保证生物降解薄膜的拉伸强度，并提高了断裂伸长率，同时添加了无机填料，无机填料中含有的羟基基团，其能与聚乳酸分子形成强有力的氢键，填充体系的力学强度高，也有利于提高力学性能，在拉伸流动场中使聚乳酸附生在伸直的聚酯纤维表现直接形成半结晶结构，同时所选的聚酯纤维也是可降解纤维，保持聚薄膜可降解的优异性能，而且生物降解薄膜主要通过聚酯类和聚乳酸制成，聚酯类和聚乳酸能够保证生物降解薄膜使用后能够被乳酸菌完全分解，该生物降解薄膜是一种完全生物降解塑料，具有优良的使用性能,废弃后可被由自然界存在的微生物和藻类完全分解，最终被无机化成为自然界中碳素循环，并且完全没有有害物质残留的产品，进而不会造成环境污染，提高了生物降解薄膜的环保性能，以及能够有效提高生物降解薄膜的拉伸强度和抗冲击强度，并提高了生物降解薄膜使用的可靠性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜，包括以下按重量份称取的成分：淀粉48份，乳酸菌30份，聚酯类45份，聚碳酸丁二酯15份，聚酯纤维33份，乙酰柠檬酸三丁酯8份，无机填料16份。
聚酯类包括以下按重量份称取的成分：支链化聚酯77份，扩链剂12份，抗氧化剂11份，稳定剂8份和成核剂135份，聚酯类能够增加薄膜的抗拉强度，保障薄膜使用的可靠性。
聚酯纤维为聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维与聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维中的任意一种；聚酯纤维的直径为1微米，聚酯纤维也是可降解纤维，保持聚薄膜可降解的优异性能。
长支链化聚酯为长支链化脂肪族聚酯与长支链化脂肪族-芳香族共聚酯按照3:2的比例均匀混合制成，长支链在支化高分子中，支链根据其长短分为长分支链和短分支链，长支链的长度与主链相当，短支链的长度则近似于较长的侧基，进而能够保障薄膜的力学性能。
扩链剂为甲苯二异氰酸酯、二氯甲酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种，扩链剂能够保障树脂成型可靠，抗氧化剂为亚磷酸双酚A酯、丙酸十八碳醇酯和十二硫代丙酯中任意两种，抗氧化剂是能够祛除自由基对人体损害的一类物质，保障薄膜使用的安全性，稳定剂为硬脂酸钙、氧化锌、高岭土和蒙脱土中的至少一种，稳定剂能够保障薄膜结构稳定，进而使其使用可靠，成核剂为碳酸铝、对苯二甲酸和氧化铝中的至少一种，成核剂使薄膜具有较为可靠的力学性能。
无机填料为纳米羟基磷灰石、纳米埃洛石和纳米白炭黑中的任意两种。
上述的一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜的制造方法，包括以下步骤：
S1、原料准备，首先按照重量份称取淀粉、乳酸菌、聚酯类、聚碳酸丁二酯、聚酯纤维、乙酰柠檬酸三丁酯和无机填料；
S2、制备聚乳酸，首先将淀粉制成未精化的葡萄糖，接着将葡萄糖加入发酵罐内，并在发酵罐中加入乳酸菌，把葡萄糖发酵成乳酸，之后将乳酸浓缩加工成丙交酯，并将丙交酯单体经过真空净化后，再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作，使其单体聚合成聚乳酸；
S3、干燥，将步骤S2加工制成的聚乳酸在82°C下真空环境下干燥4.5小时；
S4、混料，将聚乳酸、聚酯类、聚碳酸丁二酯、聚酯纤维、乙酰柠檬酸三丁酯和无机填料倒入混料设备中，且充分混合1.3小时；
S5、造粒，将步骤S4中混合好的原料加入双螺杆挤出机内挤出造成树脂颗粒，且双螺杆挤出机熔炼温度在200°C；
S6、吹膜，将步骤S5中造粒好的半成品树脂输送到单螺杆挤出机进行高温融化，融化温度在210°C内，接着通过螺杆挤出机把融化的树脂输送到吹膜机进行吹膜，同时通过冷却设备对从吹膜机内吹出的生物降解薄膜冷却定形；
S7、印刷，将步骤S6吹膜生产的生物降解薄膜输送到印刷设备中印刷；
S8、密封包装存储，将步骤S7中生产的生物降解薄膜收卷成产品，并把收卷好的生物降解薄膜产品送入密封袋中干燥密封保存，最后将密封好的生物降解薄膜产品登记入库，该制备方法能够可靠的生产完全可降解薄膜，避免发生薄膜污染环境的情况，且制造方法简便高效。
综上所述，该以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜及其制造方法,在制造生物降解薄膜时，首先按照重量份称取淀粉、乳酸菌、聚酯类、聚碳酸丁二酯、聚酯纤维、乙酰柠檬酸三丁酯和无机填料，接着将淀粉制成未精化的葡萄糖，接着将葡萄糖加入发酵罐内，并在发酵罐中加入乳酸菌，把葡萄糖发酵成乳酸，之后将乳酸浓缩加工成丙交酯，并将丙交酯单体经过真空净化后，再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作，使其单体聚合成聚乳酸，之后把聚乳酸放在82°C下真空环境下干燥4.5小时，之后将原料混合造粒，造粒完毕后提高单螺杆挤出机造粒好的半成品树脂高温融化，然后通过螺杆挤出机把融化的树脂输送到吹膜机进行吹膜，同时通过冷却设备对从吹膜机内吹出的生物降解薄膜冷却定形，通过淀粉和乳酸菌制成的聚乳酸，以及配合不同成分的有机高分子化合物共混，能够保证生物降解薄膜的拉伸强度，并提高了断裂伸长率，同时添加了无机填料，无机填料中含有的羟基基团，其能与聚乳酸分子形成强有力的氢键，填充体系的力学强度高，也有利于提高力学性能，在拉伸流动场中使聚乳酸附生在伸直的聚酯纤维表现直接形成半结晶结构，同时所选的聚酯纤维也是可降解纤维，保持聚薄膜可降解的优异性能，而且生物降解薄膜主要通过聚酯类和聚乳酸制成，聚酯类和聚乳酸能够保证生物降解薄膜使用后能够被乳酸菌完全分解，该生物降解薄膜是一种完全生物降解塑料，具有优良的使用性能,废弃后可被由自然界存在的微生物和藻类完全分解，最终被无机化成为自然界中碳素循环，并且完全没有有害物质残留的产品，进而不会造成环境污染，提高了生物降解薄膜的环保性能，以及能够有效提高生物降解薄膜的拉伸强度和抗冲击强度，并提高了生物降解薄膜使用的可靠性。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜，其特征在于，包括以下按重量份称取的成分：淀粉45-55份，乳酸菌20-35份，聚酯类42-50份，聚碳酸丁二酯13-21份，聚酯纤维30-35份，乙酰柠檬酸三丁酯6-9份，无机填料10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜，其特征在于，所述聚酯类包括以下按重量份称取的成分：支链化聚酯70-85份，扩链剂11-13份，抗氧化剂8-12份，稳定剂6-9份和成核剂10-15份。
3.根据权利要求1所述的一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜，其特征在于，所述聚酯纤维为聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维与聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维中的任意一种；所述聚酯纤维的直径为0.9-2.6微米。
4.根据权利要求2所述的一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜，其特征在于，所述长支链化聚酯为长支链化脂肪族聚酯与长支链化脂肪族-芳香族共聚酯按照3:2的比例均匀混合制成。
5.根据权利要求2所述的一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜，其特征在于，所述扩链剂为甲苯二异氰酸酯、二氯甲酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种，所述抗氧化剂为亚磷酸双酚A酯、丙酸十八碳醇酯和十二硫代丙酯中任意两种，所述稳定剂为硬脂酸钙、氧化锌、高岭土和蒙脱土中的至少一种，所述成核剂为碳酸铝、对苯二甲酸和氧化铝中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜，其特征在于，所述无机填料为纳米羟基磷灰石、纳米埃洛石和纳米白炭黑中的任意两种。
7.根据权利要求1所述的一种以乳酸菌和聚酯类为主料的生物降解薄膜的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料准备，首先按照重量份称取淀粉、乳酸菌、聚酯类、聚碳酸丁二酯、聚酯纤维、乙酰柠檬酸三丁酯和无机填料；
S2、制备聚乳酸，首先将淀粉制成未精化的葡萄糖，接着将葡萄糖加入发酵罐内，并在发酵罐中加入乳酸菌，把葡萄糖发酵成乳酸，之后将乳酸浓缩加工成丙交酯，并将丙交酯单体经过真空净化后，再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作，使其单体聚合成聚乳酸；
S3、干燥，将步骤S2加工制成的聚乳酸在80-85°C下真空环境下干燥4-5小时；
S4、混料，将聚乳酸、聚酯类、聚碳酸丁二酯、聚酯纤维、乙酰柠檬酸三丁酯和无机填料倒入混料设备中，且充分混合1-1.5小时；
S5、造粒，将步骤S4中混合好的原料加入双螺杆挤出机内挤出造成树脂颗粒，且双螺杆挤出机熔炼温度在175-225°C；
S6、吹膜，将步骤S5中造粒好的半成品树脂输送到单螺杆挤出机进行高温融化，融化温度在195-230°C内，接着通过螺杆挤出机把融化的树脂输送到吹膜机进行吹膜，同时通过冷却设备对从吹膜机内吹出的生物降解薄膜冷却定形；
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