一种水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜及其制备与应用
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-12-08 15:30:12
本发明属于生物降解材料领域,公开了一种水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜及其制备与应用,制备方法是先将可生物降解的聚合物和交联剂共混得到专用料,再将专用料成型加工成厚膜,接着对厚膜进行双向拉伸,最后再进行电子束辐照,即可得到水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜,提升生物降解聚合物薄膜的水汽阻隔性质。本发明通过对制备方法整体流程工艺设计进行改进,通过使用双向拉伸工艺和电子束辐照技术对生物降解聚合物薄膜进行改性,可有效地解决生物降解聚合物薄膜水汽阻隔性差的问题,能广泛用于农业覆盖地膜、食品及日用品包装、电子产品包装等众多领域。
本发明的目的在于提供一种水汽阻隔性生物降解聚合物薄膜及其制备与应用,通过对制备方法整体流程工艺设计进行改进,使用双向拉伸工艺和电子束辐照后处理技术对生物降解聚合物薄膜进行改性,双向拉伸使聚合物的分子链在横向和纵向方向取向而形成有序排列,并在拉伸状态下进行热定型使取向的大分子结构固定下来;同时,电子束辐照处理使生物降解聚合物薄膜发生交联形成三维交联网络,通过两者的配合作用,能够提升生物降解聚合物薄膜的水汽阻隔性能和力学性能。
为解决聚己二酸/对苯二甲酸-丁二醇酯及其生物降解共混物薄膜水汽阻隔性差的问题,通常较有效的方法是添加无机片状填料,特别是添加取向的纳米层状填料。添加无机填料也会带来一些新的问题或难题:如何提升填料与聚合物基体的相容性、防止填料的聚集、保证薄膜的良好透光性、防止填料成为应力集中点以损害薄膜的力学性能等。另一方面,为降低聚己二酸/对苯二甲酸-丁二醇酯及其生物降解共混物薄膜的成本,除了降低原料成本、改进设备和工艺以降低生产和加工能耗外,降低薄膜厚度也是一种简单有效的手段。模压或流延成型难以有效降低薄膜厚度。吹塑成型过程中,降低口模间隙、增大牵引比或吹胀比是降低聚合物薄膜厚度的常用方法。但这些手段易造成生物降解聚合物熔体破裂或薄膜制品缺陷,影响薄膜的力学性能及对水、气的阻隔能力。将聚合物膜进行双向拉伸也可降低薄膜的厚度,且获得的薄膜力学性能、水气阻隔性能、光学特性均较理想,在聚烯烃(如聚丙烯等)不可降解聚合物薄膜中得到了较为广泛的应用。双向拉伸工艺对聚合物薄膜的均匀性和材料韧性有很高要求,如二氧化碳-环氧丙烷共聚物就难以使用双向拉伸工艺,而大多数生物可降解聚合物薄膜能否进行双向拉伸也尚不明确。另一方面,采用电子束辐照技术处理可以提升聚己二酸/对苯二甲酸-丁二醇酯薄膜的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能,弥补生物降解聚合物薄膜因减薄带来的力学性能下降问题(中国发明专利CN106883566A),但力学性能的提升效果仍有待进一步加强,且现有技术中电子束辐照后处理对生物降解聚合物薄膜水汽阻隔性能的影响并不明确。
华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”、“985工程"、"211工程"、入选"强基计划"、"111计划"、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟、国际应用科技开发协作网、全球能源互联网大学联盟成员。
通过本发明所构思的以上技术方案,与现有技术相比,是将传统热成型加工方式制得的聚己二酸/对苯二甲酸-丁二醇酯及其生物降解共混物薄膜首先采用双向拉伸得到双向取向的生物降解聚合物薄膜,再将双向取向薄膜置于电子束辐照发生装置中,使其经受一定剂量的电子束辐照,从而得到力学性能和水汽阻隔性能均佳的薄膜制品。拉伸取向使聚合物的分子链定向排列、分子排列更致密,进而提升聚合物的力学性能和水汽阻隔能力。
本成果希望以专利所有权不转让,专利委托生产许可转让的技术转让或技术许可的方式进行转化