摘 要：本發(fā)明涉及降解膜技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，該多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜的制備方法如下：S1、在聚乳酸中加入增塑劑加熱并攪拌，對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性；S2、將改性處理后的聚乳酸加入到攪拌機(jī)中，加入成核劑繼續(xù)攪拌，對(duì)改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)；S3、將混合完成的聚乳酸加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到第一可降解顆粒；本發(fā)明通過(guò)聚乙烯醇樹脂中加入的苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖制成的第二可降解顆粒和聚乳酸制成的第一可降解顆粒復(fù)合生產(chǎn)出的復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，可以極大地提高降解膜的柔韌性和抗菌性，使用復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜包裝食品進(jìn)行保存不容易破裂且能起到更好的抗菌效果。
技術(shù)要點(diǎn)
1.一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，應(yīng)用于降解膜上，其特征在于，該多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜的制備方法如下：
S1、在聚乳酸中加入增塑劑加熱并攪拌，對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性；
S2、將改性處理后的聚乳酸加入到攪拌機(jī)中，加入成核劑繼續(xù)攪拌，對(duì)改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)；
S3、將混合完成的聚乳酸加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到第一可降解顆粒；
S4、將苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖加入聚乙烯醇樹脂中加熱并攪拌得到混合聚乙烯醇樹脂，并加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒；得到第二可降解顆粒；
S5、將第一可降解顆粒和第二可降解顆粒加入擠出機(jī)通過(guò)連續(xù)式共擠出頭擠出復(fù)合降解膜原坯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：所述步驟1中增塑劑為聚乙二醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：所述步驟2中的成核劑為納米碳酸鈣和木質(zhì)素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：所述步驟1和步驟2中成分以重量份計(jì)，聚乳酸10～15份，聚乙二醇9～12份，納米碳酸鈣1～2份，木質(zhì)素0.5～0.9份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：所述聚乳酸加入增塑劑之后，加熱至90～120℃高速攪拌1.5～2h，攪拌時(shí)轉(zhuǎn)速為120～150r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：所述步驟4中成分以重量份計(jì)，聚乙烯醇樹脂8～12份，苧麻纖維0.5～0.8份，可溶性膳食纖維0.2～0.5份，淀粉6～10份，殼聚糖1～1.2份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：制備混合聚乙烯醇樹脂時(shí)，在聚乙烯醇樹脂中加入淀粉，于100～120℃以140～200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20～40min，然后降溫至60～90℃時(shí)加入苧麻纖維、可溶性膳食纖維和殼聚糖以180～210r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1～2h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)時(shí)，將改性處理后的聚乳酸置入等離子體裝置的下電極介質(zhì)上，于電壓110～125kV，電流26～28mA，間隙為3～5mm的操作條件下照射2～4min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：在步驟3和步驟4制作第一降解顆粒和第二降解顆粒時(shí)，擠出時(shí)，擠出機(jī)各區(qū)段的溫度為190～220℃，下料速度為40～50rpm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，其特征在于：擠出復(fù)合降解膜原坯時(shí)擠出溫度為210～230℃。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于降解膜技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜。
背景技術(shù)
可降解薄膜既具有傳統(tǒng)塑料的功能和特性、又可在達(dá)到使用壽命之后，通過(guò)土壤和水中的微生物作用或通過(guò)陽(yáng)光中的紫外線的作用，在自然環(huán)境中分裂降解，最終以還原形式重新進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中，現(xiàn)今降解膜用于許多領(lǐng)域，其中降解膜在環(huán)保包裝袋中得到廣泛的運(yùn)用，包括：快遞包裝袋、食品包裝、干果包裝、土特產(chǎn)包裝等。
現(xiàn)今降解膜的強(qiáng)度和韌性較差，在包食品的時(shí)候容易破裂，同時(shí)使用降解膜包裝食品時(shí)抑菌效果較差，影響食品的包裝和存放。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，可以極大地提高降解膜的柔韌性和抗菌性。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：一種多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，該多層聚乳酸復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜的制備方法如下：
S1、在聚乳酸中加入增塑劑加熱并攪拌，對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性；
S2、將改性處理后的聚乳酸加入到攪拌機(jī)中，加入成核劑繼續(xù)攪拌，對(duì)改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)；
S3、將混合完成的聚乳酸加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到第一可降解顆粒；
S4、將苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖加入聚乙烯醇樹脂中加熱并攪拌得到混合聚乙烯醇樹脂，并加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒；得到第二可降解顆粒；
S5、將第一可降解顆粒和第二可降解顆粒加入擠出機(jī)通過(guò)連續(xù)式共擠出頭擠出復(fù)合降解膜原坯。
可選的，所述步驟1中增塑劑為聚乙二醇。
可選的，所述步驟2中的成核劑為納米碳酸鈣和木質(zhì)素。
可選的，所述步驟1和步驟2中成分以重量份計(jì)，聚乳酸10～15份，聚乙二醇9～12份，納米碳酸鈣1～2份，木質(zhì)素0.5～0.9份。
可選的，所述聚乳酸加入增塑劑之后，加熱至90～120℃高速攪拌1.5～2h，攪拌時(shí)轉(zhuǎn)速為120～150r/min。
可選的，所述步驟4中成分以重量份計(jì)，聚乙烯醇樹脂8～12份，苧麻纖維0.5～0.8份，可溶性膳食纖維0.2～0.5份，淀粉6～10份，殼聚糖1～1.2份。
可選的，制備混合聚乙烯醇樹脂時(shí)，在聚乙烯醇樹脂中加入淀粉，于100～120℃以140～200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20～40min，然后降溫至60～90℃時(shí)加入苧麻纖維、可溶性膳食纖維和殼聚糖以180～210r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1～2h。
可選的，改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)時(shí)，將改性處理后的聚乳酸置入等離子體裝置的下電極介質(zhì)上，于電壓110～125kV，電流26～28mA，間隙為3～5mm的操作條件下照射2～4min。
可選的，在步驟3和步驟4制作第一降解顆粒和第二降解顆粒時(shí)，擠出時(shí)，擠出機(jī)各區(qū)段的溫度為190～220℃，下料速度為40～50rpm。
可選的，擠出復(fù)合降解膜原坯時(shí)擠出溫度為210～230℃。
本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：
本方案在聚乙烯醇樹脂中加入的苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖制成的第二可降解顆粒和聚乳酸制成的第一可降解顆粒復(fù)合生產(chǎn)出的復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜，可以極大地提高降解膜的柔韌性和抗菌性，使用復(fù)合阻隔高強(qiáng)度降解膜包裝食品進(jìn)行保存不容易破裂且能起到更好的抗菌效果。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
在聚乳酸中加入增塑劑加熱并攪拌，對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性；增塑劑選用固體顆粒狀的聚乙二醇；通過(guò)添加聚乙二醇對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性，增加聚乳酸的柔韌性和抗沖擊性。
對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性的時(shí)候，聚乳酸加入增塑劑之后，加熱至120℃高速攪拌2h，攪拌時(shí)轉(zhuǎn)速為150r/min。
將改性處理后的聚乳酸加入到攪拌機(jī)中，加入成核劑繼續(xù)攪拌，對(duì)改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)，成核劑選用粉末狀納米碳酸鈣和粉末狀木質(zhì)素，將混合完成的聚乳酸加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到第一可降解顆粒。
納米碳酸鈣和木質(zhì)素可以增加聚乳酸的成核效率，且聚乳酸混合物中的重量份為聚乳酸10份，聚乙二醇9份，納米碳酸鈣1份，木質(zhì)素0.5份。
改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)時(shí)，將改性處理后的聚乳酸置入等離子體裝置的下電極介質(zhì)上，于電壓110kV，電流26mA，間隙為3mm的操作條件下照射2.5min。
離子誘導(dǎo)過(guò)程中，離子與乳酸分子之間的靜電作用降低了乳酸分子團(tuán)簇形成的自由能，因此分子團(tuán)簇更容易圍繞離子形成，因此傾向于在正離子或負(fù)離子周圍形成團(tuán)簇；使聚乳酸的成核速率更快；可以提高聚乳酸基材表面的聚合活性基點(diǎn)的數(shù)量，增加基材的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)使料表面的聚合活性基點(diǎn)的化學(xué)鍵的斷裂，提高材料的降解性能。
將苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖加入聚乙烯醇樹脂中加熱并攪拌得到混合聚乙烯醇樹脂，并加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒；得到第二可降解顆粒，其中苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖以重量份計(jì)為聚乙烯醇樹脂9份，苧麻纖維0.6份，可溶性膳食纖維0.3份，淀粉6份，殼聚糖1份；
通過(guò)在聚乙烯醇樹脂中加入苧麻纖維，可以提高第二降解顆粒形成薄膜的除臭吸附和耐磨性能。
殼聚糖為天然多糖甲殼素脫除部分乙?；漠a(chǎn)物，具有生物降解性、生物相容性、無(wú)毒性、抑菌的特性，可以增加聚乙烯醇樹脂的抗菌性。
可溶性膳食纖維由一些膠類物質(zhì)，如果膠、樹膠和粘液等；還有半乳甘露糖、葡聚糖、海藻酸鈉、羧甲基纖維素和真菌多糖等；以及部分半纖維素組成，可溶性膳食纖維從柑橘皮渣中提取，具體提取步驟為：
采用酒精凝析法制取膳食纖維，將柑橘皮經(jīng)過(guò)殺酶、破碎、干燥一系列的處理后，除去色素，烘干制成半成品，在柑橘皮中加水膠體磨磨碎，并離心分離后，將收集到的沉淀物用酒精洗滌，在烘至干燥后即可得到柑橘皮中的膳食纖維。
通過(guò)在聚乙烯醇樹脂中加入可溶性膳食纖維，提高聚乙烯醇樹脂的保水性，同時(shí)進(jìn)一步提高聚乙烯醇樹脂的抗菌性。
制備混合聚乙烯醇樹脂時(shí)，在聚乙烯醇樹脂中加入淀粉，于105℃以150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，然后降溫至70℃時(shí)加入苧麻纖維、可溶性膳食纖維和殼聚糖以190r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1.5h；
其中，對(duì)淀粉進(jìn)行脂化處理，采用無(wú)機(jī)酸對(duì)淀粉進(jìn)行脂化處理，且酯化淀粉的酯化程度為0.1左右，可以增加第二降解顆粒形成薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。
將第一可降解顆粒和第二可降解顆粒加入擠出機(jī)通過(guò)連續(xù)式共擠出頭擠出復(fù)合降解膜原坯；
本實(shí)例中，連續(xù)式共擠出頭同時(shí)擠出第二可降解顆粒形成的黏稠體和第一可降解顆粒形成的黏稠體，且兩層第二可降解顆粒形成的黏稠體將第一可降解顆粒形成的黏稠體夾在中間，擠出復(fù)合降解膜原坯之后，在進(jìn)行冷卻、牽引、收卷等步驟得到復(fù)合降解膜成品。
實(shí)施例2
在聚乳酸中加入增塑劑加熱并攪拌，對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性；增塑劑選用固體顆粒狀的聚乙二醇；通過(guò)添加聚乙二醇對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性，增加聚乳酸的柔韌性和抗沖擊性。
對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性的時(shí)候，聚乳酸加入增塑劑之后，加熱至100℃高速攪拌1.5h，攪拌時(shí)轉(zhuǎn)速為130r/min。
將改性處理后的聚乳酸加入到攪拌機(jī)中，加入成核劑繼續(xù)攪拌，對(duì)改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)，成核劑選用粉末狀納米碳酸鈣和粉末狀木質(zhì)素，將混合完成的聚乳酸加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到第一可降解顆粒。
納米碳酸鈣和木質(zhì)素可以增加聚乳酸的成核效率，且聚乳酸混合物中的重量份為聚乳酸13份，聚乙二醇9.5份，納米碳酸鈣1.5份，木質(zhì)素0.6份。
改性處理后的聚乳酸進(jìn)行離子誘導(dǎo)時(shí)，將改性處理后的聚乳酸置入等離子體裝置的下電極介質(zhì)上，于電壓125kV，電流28mA，間隙為4mm的操作條件下照射3min。
離子誘導(dǎo)過(guò)程中，離子與乳酸分子之間的靜電作用降低了乳酸分子團(tuán)簇形成的自由能，因此分子團(tuán)簇更容易圍繞離子形成，因此傾向于在正離子或負(fù)離子周圍形成團(tuán)簇；使聚乳酸的成核速率更快；可以提高聚乳酸基材表面的聚合活性基點(diǎn)的數(shù)量，增加基材的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)使料表面的聚合活性基點(diǎn)的化學(xué)鍵的斷裂，提高材料的降解性能。
將苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖加入聚乙烯醇樹脂中加熱并攪拌得到混合聚乙烯醇樹脂，并加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒；得到第二可降解顆粒，其中苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖以重量份計(jì)為聚乙烯醇樹脂12份，苧麻纖維0.7份，可溶性膳食纖維0.2份，淀粉6.5份，殼聚糖1.1份；
通過(guò)在聚乙烯醇樹脂中加入苧麻纖維，可以提高第二降解顆粒形成薄膜的除臭吸附和耐磨性能。
殼聚糖為天然多糖甲殼素脫除部分乙?；漠a(chǎn)物，具有生物降解性、生物相容性、無(wú)毒性、抑菌的特性，可以增加聚乙烯醇樹脂的抗菌性。
可溶性膳食纖維由一些膠類物質(zhì)，如果膠、樹膠和粘液等；還有半乳甘露糖、葡聚糖、海藻酸鈉、羧甲基纖維素和真菌多糖等；以及部分半纖維素組成，可溶性膳食纖維從柑橘皮渣中提取，具體提取步驟為：
采用酒精凝析法制取膳食纖維，將柑橘皮經(jīng)過(guò)殺酶、破碎、干燥一系列的處理后，除去色素，烘干制成半成品，在柑橘皮中加水膠體磨磨碎，并離心分離后，將收集到的沉淀物用酒精洗滌，在烘至干燥后即可得到柑橘皮中的膳食纖維。
通過(guò)在聚乙烯醇樹脂中加入可溶性膳食纖維，提高聚乙烯醇樹脂的保水性，同時(shí)進(jìn)一步提高聚乙烯醇樹脂的抗菌性。
制備混合聚乙烯醇樹脂時(shí)，在聚乙烯醇樹脂中加入淀粉，于110℃以180r/min的轉(zhuǎn)速攪拌25min，然后降溫至75℃時(shí)加入苧麻纖維、可溶性膳食纖維和殼聚糖以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2h；
其中，對(duì)淀粉進(jìn)行脂化處理，采用無(wú)機(jī)酸對(duì)淀粉進(jìn)行脂化處理，且酯化淀粉的酯化程度為0.1左右，可以增加第二降解顆粒形成薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。
將第一可降解顆粒和第二可降解顆粒加入擠出機(jī)通過(guò)連續(xù)式共擠出頭擠出復(fù)合降解膜原坯；
本實(shí)例中，連續(xù)式共擠出頭同時(shí)擠出第二可降解顆粒形成的黏稠體和第一可降解顆粒形成的黏稠體，且兩層第二可降解顆粒形成的黏稠體將第一可降解顆粒形成的黏稠體夾在中間，擠出復(fù)合降解膜原坯之后，在進(jìn)行冷卻、牽引、收卷等步驟得到復(fù)合降解膜成品。
對(duì)比例1
現(xiàn)有技術(shù)公開的高強(qiáng)度降解膜，由如下方法制成：
步驟S1、將聚乙烯醇加入去離子水中，65°C水浴加熱，勻速攪拌直至形成透明溶液；控制聚乙烯醇與去離子水的重量比為1∶10；
步驟S2、將玉米直鏈淀粉和去離子水加入燒杯中，85°C水浴加熱并以180r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，之后以100r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行磁力攪拌30min，維持溫度，加入步驟S1制得的透明溶液，滴加10%稀鹽酸調(diào)節(jié)pH，直至pH為4.5-5.0，制得混合液，加入改性二氧化硅溶膠，勻速攪拌20min；玉米直鏈淀粉與去離子水的重量比為1∶6，聚乙烯醇與玉米直鏈淀粉的重量比為2∶3，改性二氧化硅溶膠與混合液的重量比為1∶25；
步驟S3、將羥丙基甲基纖維素加入去離子水中，80°C水浴加熱，勻速攪拌直至羥丙基甲基纖維素完全分散，與加入改性二氧化硅溶膠的混合液混合，加入甘油，以480r/min轉(zhuǎn)速分散2min，在真空度為-0.10MPa真空脫氣10min，最后流延至模具中，在70°C烘箱中干燥4h，揭膜，制得可降解塑料膜；控制羥丙基甲基纖維素、混合液和甘油的重量比為3∶2∶1。
對(duì)比例2
現(xiàn)有技術(shù)公開的高強(qiáng)度降解膜，由如下方法制成：
S1、按以下質(zhì)量配比準(zhǔn)備原料：淀粉20～30份；聚乙烯醇15～20份；棉纖維10～20份；冰乙酸5～10份；醋酸酐5～10份；催化劑0.1～0.5份；交聯(lián)劑2～5份；甘油3～6份；乙二醛2～5份；
S2、將棉纖維加入冰乙酸、醋酸酐，同時(shí)加入催化劑，50°C恒溫水浴反應(yīng)2h，得醋酸纖維；
S3、淀粉加聚乙烯醇、甘油和乙二醛在90°C下高速攪拌，反應(yīng)1h，得淀粉溶液；
S4、將醋酸纖維和淀粉溶液混合攪拌，加入交聯(lián)劑，70°C下高速攪拌2h，流延成膜，80°C烘干3h后揭膜。
由上所知，實(shí)施例2中，聚乙烯醇樹脂中加入的苧麻纖維、可溶性膳食纖維、淀粉和殼聚糖成分重量份計(jì)為聚乙烯醇樹脂12份，苧麻纖維0.7份，可溶性膳食纖維0.2份，淀粉6.5份，殼聚糖1.1份，其中苧麻纖維0.7份和殼聚糖1.1份為最佳，可以將極大地提高降解膜的柔韌性和抗菌性。
以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
摘自國(guó)家發(fā)明專利，發(fā)明人：張民心，申請(qǐng)?zhí)枺?/font>202310014938.8，申請(qǐng)日：2023.01.06
