4月5日,中國石化新獲得一項發(fā)明專利授權(quán),專利名為“一種改性聚乳酸薄膜材料”,專利申請?zhí)枮镃N202011590451.7。

當(dāng)前聚乳酸薄膜制備現(xiàn)有工藝主要存在以下幾個方面的主要問題:(1)聚乳酸脆性大,生產(chǎn)的薄膜材料的韌性差,斷裂伸長率低。(2)聚乳酸耐熱性差,生產(chǎn)的薄膜材料難以滿足工業(yè)產(chǎn)品的耐熱標(biāo)準(zhǔn)。(3)聚乳酸成本高,必須使用其它填劑來降低生產(chǎn)成本,同時不影響聚乳酸薄膜的全生物降解性。

作為紙漿造紙和生物燃料工業(yè)的副產(chǎn)品,目前每年生產(chǎn)約5000萬噸木質(zhì)素,工業(yè)生產(chǎn)的木質(zhì)素被認(rèn)為是低價值的材料,被用作鍋爐燃料以產(chǎn)生熱量和電能,木質(zhì)素的芳香性及參與自由基交聯(lián)反應(yīng)的能力,使其成為聚合物添加劑,可以對現(xiàn)有的熱塑性塑料進(jìn)行改性,以增強(qiáng)塑料材料的抗紫外性、抗菌性、耐熱性及成核性能。將木質(zhì)素添加到聚乳酸薄膜材料中,不僅可以降低生產(chǎn)成本,而且薄膜可以全生物降解。木質(zhì)素的添加可以提高聚乳酸薄膜材料的韌性、斷裂伸長率及耐熱性,加快聚乳酸的結(jié)晶速率。

一方面,聚乳酸與木質(zhì)素的玻璃化溫度和熔點都不同,而且聚乳酸不穩(wěn)定,高溫下容易分解,所以在制備薄膜材料時需要合適的成型加工溫度。另一方面,木質(zhì)素是一種天然植物成分,分子鏈上有大量氫鍵,分子間氫鍵作用強(qiáng),不易分散在聚乳酸等疏水性有機(jī)聚合物基體中,在制備薄膜材料時最大的問題是改良二者的界面相容性,使分子之間達(dá)到較好的融合,獲得優(yōu)良性能的聚乳酸薄膜材料。

針對以上不足,本發(fā)明提供了一種改性聚乳酸薄膜材料,材料具有良好的韌性和斷裂伸長率,綠色可降解,生產(chǎn)成本低?？蓱?yīng)用于農(nóng)用地膜、食品包裝和醫(yī)用衛(wèi)生品等領(lǐng)域。

一種改性聚乳酸薄膜材料,通過以下方法制備:

將木質(zhì)素磺化,L?乳酸先在磺化木質(zhì)素羥基原位上進(jìn)行改性,L?丙交酯在L?乳酸改性的磺化木質(zhì)素上進(jìn)行聚乳酸的合成反應(yīng),乳酸鈉的催化下合成磺化木質(zhì)素接枝聚乳酸(Lg?g?PLLA),解決了強(qiáng)極性木質(zhì)素與疏水性聚乳酸相容性差的問題;

以異山梨醇作為增塑劑,將Lg?g?PLLA與PLLA在雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)性混煉擠出造粒,最后通過吹膜機(jī)吹膜成型制備聚乳酸薄膜材料。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)勢:

(1)先對木質(zhì)素進(jìn)行磺化改性,通過L?乳酸改性磺化木質(zhì)素,再以L?丙交酯在L?乳酸改性的磺化木質(zhì)素上原位上進(jìn)行聚合反應(yīng)合成聚乳酸,在降低木質(zhì)素極性的同時成功將木質(zhì)素復(fù)合到聚乳酸薄膜材料中,提高了聚乳酸薄膜的韌性和斷裂伸長率。

(2)木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高,耐熱性好,將木質(zhì)素復(fù)合到聚乳酸薄膜中,提高了聚乳酸薄膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

(3)添加一定比例的木質(zhì)素到聚乳酸薄膜中,降低了聚乳酸薄膜的生產(chǎn)成本,且制備的聚乳酸薄膜材料綠色全生物降解。

測得部分實施例木質(zhì)素改性聚乳酸薄膜材料的性能顯示,相對于純聚乳酸薄膜材料(直角抗撕裂強(qiáng)度為95KN/m,斷裂伸長率為8%,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為65℃),木質(zhì)素改性的聚乳酸薄膜材料的直角抗撕裂強(qiáng)度提高了58%-77%,斷裂伸長率提高了525%-610%倍,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高了65℃-70℃。

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