一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公布了一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜及其制备方法，制备工艺包括表面处理、填充母粒制备、制备材料和吹塑成型，薄膜产品降解速度快，柔韧性高，回收的成本低且对环境无污染，能够满足飞速发展的快递业对可降解包装薄膜的大量需求，彻底解决了快递包装膜难降解、难回收、易污染的难题困扰，满足了可持续发展和科学发展相结合的要求，在保护了生态环境的同时也为企业带来了巨大经济效益，提高了企业的竞争力。

A lignin based flame retardant biodegradable polylactic acid film and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜及其制备方法
本专利技术涉及可生物降解薄膜
，具体为一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜及其制备方法。
技术介绍
21世纪以来，伴随着我国电子商务的飞速发展，快递业亦发展迅速。快递业的迅速发展给人们生活带来了极大的便利，但是，快递包装袋的回收处理问题又给我们的环境带来了挑战。目前，我国快递包装的薄膜袋，回收率不到20％，快递包装用的透明胶带、泡沫膜、塑料袋等主要是以PVC为基础的高分子聚合物，这类包装材料回收再利用困难，直接掩埋降解速度慢，自然降解大约需要一百年时间；如果进行焚烧处理，又会产生大量有毒有害物质，污染环境。随着我国绿色经济发展战略的实施及人们环保意识的日益增强，推广绿色包装，发展绿色快递成为未来快递业发展的必然方向，因此，这一问题亟需得到解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上问题，提供一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜及其制备方法，薄膜产品降解速度快，柔韧性高，回收的成本低且对环境无污染，能够满足飞速发展的快递业对可降解包装薄膜的大量需求，彻底解决了快递包装膜难降解、难回收、易污染的难题困扰，满足了可持续发展和科学发展相结合的要求，在保护了生态环境的同时也为企业带来了巨大经济效益，提高了企业的竞争力。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜，按重量份数包括以下组分：按重量份数包括以下组分：木质素10-21.6份；偶联剂0.01-0.4份；磷酸20-22份；三聚氰胺3-5份；聚丁二酸丁二醇酯：4-12份；聚乳酸55-75份。进一步的，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或两种。一种制备木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜的制备方法，包括以下步骤：A、表面处理，将木质素放入球磨机中进行球磨，球磨2-3小时后，木质素粒径控制为：20-30微米，得到细木质素，再将细木质素以及偶联剂放入高速机中进行高速混合，混合时间30-40分钟，得到表面处理木质素，偶联剂用量控制为木质素质量的0.2%-2%；B、制备阻燃剂，将磷酸以及三聚氰胺放入反应釜中搅拌反应，温度控制为100°，直至产生气泡时，加入木质素继续反应20-30分钟，然后将反应预聚物用瓷质容器转移送入加热炉内进行反应，然后冷却、碾成颗粒状，制得阻燃剂；C、填充母粒制备，将聚丁二酸丁二醇酯以及表面处理木质素送入高混机中，高速混合3-5分钟，得到预混物，然后将预混物送入双螺杆挤出机中，进行熔融、混和、挤出、造粒操作，得到木质素填充母粒；D、制备材料，将木质素填充母粒、阻燃剂以及聚乳酸送入高混机中，高速混合3-5分钟，得到预混物，将预混物送入双螺杆挤出机中，进行熔融、混和、挤出、造粒操作，得到薄膜材料。吹塑成型，将制得的薄膜材料送入吹塑机，采用向上吹塑成型的方法进行熔融吹塑成型操作，经过吹胀、牵引、收卷，制得木质素基可生物降解薄膜。进一步的，步骤B中，加热炉反应温度控制为230-250°，反应时间控制为2.8-3.2小时，冷却时间控制为1-1.5小时，碾压的粒度控制为90-110微米。进一步的，步骤B中，磷酸、三聚氰胺及木质素的质量比为26：5：5。进一步的，步骤C中，聚丁二酸丁二醇酯与表面处理木质素的质量比为2：3，双螺杆挤出的温度控制为：一区100-110℃、二区120-130℃、三区140-150℃、四区150-160℃、五区150-160℃、机头145-155℃，双螺杆挤出的主机转速控制为40-60rpm。进一步的，步骤D中，木质素填充母粒、木质素基阻燃剂及聚乳酸的质量比为10-30：15：55-75，双螺杆挤出机的温度控制为：一区120-130℃、二区140-150℃、三区160-170℃、四区170-180℃、五区170-180℃、机头165-175℃，双螺杆挤出机主机转速控制为90-110rpm。进一步的，步骤E中，吹塑机温度控制为一区130-140℃、二区150-160℃、三区170-180℃、四区180-190℃、机头180-190℃，吹塑机螺杆转速控制为100rpm，吹胀比为2.4：1-3.2：1。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜及其制备方法，薄膜产品降解速度快，柔韧性高，回收的成本低且对环境无污染，能够满足飞速发展的快递业对可降解包装薄膜的大量需求，彻底解决了快递包装膜难降解、难回收、易污染的难题困扰，满足了可持续发展和科学发展相结合的要求，在保护了生态环境的同时也为企业带来了巨大经济效益，提高了企业的竞争力。1、本专利技术的主要原料采用聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯和木质素，木质素是一种可再生天然可降解有机高分子物质，工业木质素来源于造纸工业副产物，产量大，能够抗紫外辐射、耐热，具有较高的工业价值且潜力巨大。作为本专利技术的主要材料之一，生产成本较低，来源广泛，同时，聚乳酸是一种以淀粉为原料的可生物降解高分子材料，力学性能优良，降解终产物为水和二氧化碳，对环境无污染，本专利技术的制备工艺科学合理，制备过程简单且可靠性高，能够满足企业大批量生产加工可降解薄膜的制造需求。2、本专利技术中，很好的解决了相容性问题，经偶联剂处理的木质素能与聚乳酸基体产生界面作用，所以木质素与聚乳酸相容性良好，木质素在聚乳酸基材中分散均匀。3、本专利技术中，添加了用磷酸以及三聚氰胺制作的阻燃剂，阻燃效果好，赋予了薄膜阻燃性能，制作出来的薄膜用于加工快递包装袋时，能够起到很好的防燃效果。4、本专利技术中，添加了聚丁二酸丁二醇酯极大的增强薄膜产品的柔韧性，聚己内酯本身具有良好的柔韧性，而将它作为母粒载体材料引入至薄膜中，能够显著的提高薄膜的柔韧性。5、本专利技术中，聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯及木质素都为可生物降解材料，所制的木质素基可生物降解薄膜使用完后，能够在堆肥情况下降解迅速，降解终产物为二氧化碳和水，能够防止对土地资源以及生态环境造成破坏，对环境无毒害、无污染，符合低碳经济绿色环保，此外，因木质素基可生物降解薄膜使用后可迅速降解为无毒无害的二氧化碳和水，无需回收处理，也无需燃烧，所以省掉了高昂的快递包装材料后处理成本费用。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。实施例1：一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜，按重量份数包括以下组分：按重量份数包括以下组分：木质素10份；偶联剂0.02份；磷酸21份；三聚氰胺4份；聚丁二酸丁二醇酯4份；聚乳酸55份。优选的，偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。一种制备木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜的制备方法，包括以下步骤：A、表面处理，将木质素放入球磨机中进行球磨，球磨2小时后，木质素粒径控制为20微米，得到细木质素，再将细木质素以及偶联剂放入高速机中进行高速混合，混合时间30分钟，得到表面处理木质素，偶联剂用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜，其特征在于：按重量份数包括以下组分：木质素10-21.6份；偶联剂0.01-0.4份；磷酸20-22份；三聚氰胺3-5份；聚丁二酸丁二醇酯：4-12份；聚乳酸55-75份。/n

【技术特征摘要】
1.一种木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜，其特征在于：按重量份数包括以下组分：木质素10-21.6份；偶联剂0.01-0.4份；磷酸20-22份；三聚氰胺3-5份；聚丁二酸丁二醇酯：4-12份；聚乳酸55-75份。


2.根据权利要求1所述的一种木质素基可生物降解聚乳酸薄膜，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或两种。


3.一种制备木质素基阻燃可生物降解聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、表面处理，将木质素放入球磨机中进行球磨，球磨2-3小时后，木质素粒径控制为：20-30微米，得到细木质素，再将细木质素以及偶联剂放入高速机中进行高速混合，混合时间30-40分钟，得到表面处理木质素，偶联剂用量控制为木质素质量的0.2％-2％；
B、制备阻燃剂，将磷酸以及三聚氰胺放入反应釜中搅拌反应，温度控制为100°，直至产生气泡时，加入木质素继续反应20-30分钟，然后将反应预聚物用瓷质容器转移送入加热炉内进行反应，然后冷却、碾成颗粒状，制得阻燃剂；
C、填充母粒制备，将聚丁二酸丁二醇酯以及表面处理木质素送入高混机中，高速混合3-5分钟，得到预混物，然后将预混物送入双螺杆挤出机中，进行熔融、混和、挤出、造粒操作，得到木质素填充母粒；
D、制备材料，将木质素填充母粒、阻燃剂以及聚乳酸送入高混机中，高速混合3-5分钟，得到预混物，将预混物送入双螺杆挤出机中，进行熔融、混和、挤出、造粒操作，得到薄膜材料；
E、吹塑成型，将制得的薄膜材料送入吹塑机，采用向上吹塑成型的方法进行熔融吹塑成型操作，经过吹胀、牵引、收卷，制得木质素基可生物降解薄膜。
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【专利技术属性】
技术研发人员：周鲲鹏，舒友，苏胜培，许忠凯，卫红，尹笃林，谢武飞，樊春华，金苏辉，
申请(专利权)人：湖南骏泰新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43