摘 要：本发明涉及降解膜技术领域，公开了一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，该多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜的制备方法如下：S1、在聚乳酸中加入增塑剂加热并搅拌，对聚乳酸进行改性；S2、将改性处理后的聚乳酸加入到搅拌机中，加入成核剂继续搅拌，对改性处理后的聚乳酸进行离子诱导；S3、将混合完成的聚乳酸加入挤出机进行造粒，得到第一可降解颗粒；本发明通过聚乙烯醇树脂中加入的苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖制成的第二可降解颗粒和聚乳酸制成的第一可降解颗粒复合生产出的复合阻隔高强度降解膜，可以极大地提高降解膜的柔韧性和抗菌性，使用复合阻隔高强度降解膜包装食品进行保存不容易破裂且能起到更好的抗菌效果。
技术要点
1.一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，应用于降解膜上，其特征在于，该多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜的制备方法如下：
S1、在聚乳酸中加入增塑剂加热并搅拌，对聚乳酸进行改性；
S2、将改性处理后的聚乳酸加入到搅拌机中，加入成核剂继续搅拌，对改性处理后的聚乳酸进行离子诱导；
S3、将混合完成的聚乳酸加入挤出机进行造粒，得到第一可降解颗粒；
S4、将苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖加入聚乙烯醇树脂中加热并搅拌得到混合聚乙烯醇树脂，并加入挤出机进行造粒；得到第二可降解颗粒；
S5、将第一可降解颗粒和第二可降解颗粒加入挤出机通过连续式共挤出头挤出复合降解膜原坯。
2.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：所述步骤1中增塑剂为聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：所述步骤2中的成核剂为纳米碳酸钙和木质素。
4.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：所述步骤1和步骤2中成分以重量份计，聚乳酸10～15份，聚乙二醇9～12份，纳米碳酸钙1～2份，木质素0.5～0.9份。
5.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：所述聚乳酸加入增塑剂之后，加热至90～120℃高速搅拌1.5～2h，搅拌时转速为120～150r/min。
6.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：所述步骤4中成分以重量份计，聚乙烯醇树脂8～12份，苎麻纤维0.5～0.8份，可溶性膳食纤维0.2～0.5份，淀粉6～10份，壳聚糖1～1.2份。
7.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：制备混合聚乙烯醇树脂时，在聚乙烯醇树脂中加入淀粉，于100～120℃以140～200r/min的转速搅拌20～40min，然后降温至60～90℃时加入苎麻纤维、可溶性膳食纤维和壳聚糖以180～210r/min的转速搅拌1～2h。
8.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：改性处理后的聚乳酸进行离子诱导时，将改性处理后的聚乳酸置入等离子体装置的下电极介质上，于电压110～125kV，电流26～28mA，间隙为3～5mm的操作条件下照射2～4min。
9.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：在步骤3和步骤4制作第一降解颗粒和第二降解颗粒时，挤出时，挤出机各区段的温度为190～220℃，下料速度为40～50rpm。
10.根据权利要求1所述的一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，其特征在于：挤出复合降解膜原坯时挤出温度为210～230℃。
技术领域
本发明属于降解膜技术领域，更具体地说，涉及一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜。
背景技术
可降解薄膜既具有传统塑料的功能和特性、又可在达到使用寿命之后，通过土壤和水中的微生物作用或通过阳光中的紫外线的作用，在自然环境中分裂降解，最终以还原形式重新进入生态环境中，现今降解膜用于许多领域，其中降解膜在环保包装袋中得到广泛的运用，包括：快递包装袋、食品包装、干果包装、土特产包装等。
现今降解膜的强度和韧性较差，在包食品的时候容易破裂，同时使用降解膜包装食品时抑菌效果较差，影响食品的包装和存放。
发明内容
本发明的目的是提供一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，可以极大地提高降解膜的柔韧性和抗菌性。
本发明采取的技术方案具体如下：一种多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜，该多层聚乳酸复合阻隔高强度降解膜的制备方法如下：
S1、在聚乳酸中加入增塑剂加热并搅拌，对聚乳酸进行改性；
S2、将改性处理后的聚乳酸加入到搅拌机中，加入成核剂继续搅拌，对改性处理后的聚乳酸进行离子诱导；
S3、将混合完成的聚乳酸加入挤出机进行造粒，得到第一可降解颗粒；
S4、将苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖加入聚乙烯醇树脂中加热并搅拌得到混合聚乙烯醇树脂，并加入挤出机进行造粒；得到第二可降解颗粒；
S5、将第一可降解颗粒和第二可降解颗粒加入挤出机通过连续式共挤出头挤出复合降解膜原坯。
可选的，所述步骤1中增塑剂为聚乙二醇。
可选的，所述步骤2中的成核剂为纳米碳酸钙和木质素。
可选的，所述步骤1和步骤2中成分以重量份计，聚乳酸10～15份，聚乙二醇9～12份，纳米碳酸钙1～2份，木质素0.5～0.9份。
可选的，所述聚乳酸加入增塑剂之后，加热至90～120℃高速搅拌1.5～2h，搅拌时转速为120～150r/min。
可选的，所述步骤4中成分以重量份计，聚乙烯醇树脂8～12份，苎麻纤维0.5～0.8份，可溶性膳食纤维0.2～0.5份，淀粉6～10份，壳聚糖1～1.2份。
可选的，制备混合聚乙烯醇树脂时，在聚乙烯醇树脂中加入淀粉，于100～120℃以140～200r/min的转速搅拌20～40min，然后降温至60～90℃时加入苎麻纤维、可溶性膳食纤维和壳聚糖以180～210r/min的转速搅拌1～2h。
可选的，改性处理后的聚乳酸进行离子诱导时，将改性处理后的聚乳酸置入等离子体装置的下电极介质上，于电压110～125kV，电流26～28mA，间隙为3～5mm的操作条件下照射2～4min。
可选的，在步骤3和步骤4制作第一降解颗粒和第二降解颗粒时，挤出时，挤出机各区段的温度为190～220℃，下料速度为40～50rpm。
可选的，挤出复合降解膜原坯时挤出温度为210～230℃。
本发明取得的技术效果为：
本方案在聚乙烯醇树脂中加入的苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖制成的第二可降解颗粒和聚乳酸制成的第一可降解颗粒复合生产出的复合阻隔高强度降解膜，可以极大地提高降解膜的柔韧性和抗菌性，使用复合阻隔高强度降解膜包装食品进行保存不容易破裂且能起到更好的抗菌效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例1
在聚乳酸中加入增塑剂加热并搅拌，对聚乳酸进行改性；增塑剂选用固体颗粒状的聚乙二醇；通过添加聚乙二醇对聚乳酸进行改性，增加聚乳酸的柔韧性和抗冲击性。
对聚乳酸进行改性的时候，聚乳酸加入增塑剂之后，加热至120℃高速搅拌2h，搅拌时转速为150r/min。
将改性处理后的聚乳酸加入到搅拌机中，加入成核剂继续搅拌，对改性处理后的聚乳酸进行离子诱导，成核剂选用粉末状纳米碳酸钙和粉末状木质素，将混合完成的聚乳酸加入挤出机进行造粒，得到第一可降解颗粒。
纳米碳酸钙和木质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为聚乳酸10份，聚乙二醇9份，纳米碳酸钙1份，木质素0.5份。
改性处理后的聚乳酸进行离子诱导时，将改性处理后的聚乳酸置入等离子体装置的下电极介质上，于电压110kV，电流26mA，间隙为3mm的操作条件下照射2.5min。
离子诱导过程中，离子与乳酸分子之间的静电作用降低了乳酸分子团簇形成的自由能，因此分子团簇更容易围绕离子形成，因此倾向于在正离子或负离子周围形成团簇；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点的数量，增加基材的机械强度，同时使料表面的聚合活性基点的化学键的断裂，提高材料的降解性能。
将苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖加入聚乙烯醇树脂中加热并搅拌得到混合聚乙烯醇树脂，并加入挤出机进行造粒；得到第二可降解颗粒，其中苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖以重量份计为聚乙烯醇树脂9份，苎麻纤维0.6份，可溶性膳食纤维0.3份，淀粉6份，壳聚糖1份；
通过在聚乙烯醇树脂中加入苎麻纤维，可以提高第二降解颗粒形成薄膜的除臭吸附和耐磨性能。
壳聚糖为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌的特性，可以增加聚乙烯醇树脂的抗菌性。
可溶性膳食纤维由一些胶类物质，如果胶、树胶和粘液等；还有半乳甘露糖、葡聚糖、海藻酸钠、羧甲基纤维素和真菌多糖等；以及部分半纤维素组成，可溶性膳食纤维从柑橘皮渣中提取，具体提取步骤为：
采用酒精凝析法制取膳食纤维，将柑橘皮经过杀酶、破碎、干燥一系列的处理后，除去色素，烘干制成半成品，在柑橘皮中加水胶体磨磨碎，并离心分离后，将收集到的沉淀物用酒精洗涤，在烘至干燥后即可得到柑橘皮中的膳食纤维。
通过在聚乙烯醇树脂中加入可溶性膳食纤维，提高聚乙烯醇树脂的保水性，同时进一步提高聚乙烯醇树脂的抗菌性。
制备混合聚乙烯醇树脂时，在聚乙烯醇树脂中加入淀粉，于105℃以150r/min的转速搅拌20min，然后降温至70℃时加入苎麻纤维、可溶性膳食纤维和壳聚糖以190r/min的转速搅拌1.5h；
其中，对淀粉进行脂化处理，采用无机酸对淀粉进行脂化处理，且酯化淀粉的酯化程度为0.1左右，可以增加第二降解颗粒形成薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。
将第一可降解颗粒和第二可降解颗粒加入挤出机通过连续式共挤出头挤出复合降解膜原坯；
本实例中，连续式共挤出头同时挤出第二可降解颗粒形成的黏稠体和第一可降解颗粒形成的黏稠体，且两层第二可降解颗粒形成的黏稠体将第一可降解颗粒形成的黏稠体夹在中间，挤出复合降解膜原坯之后，在进行冷却、牵引、收卷等步骤得到复合降解膜成品。
实施例2
在聚乳酸中加入增塑剂加热并搅拌，对聚乳酸进行改性；增塑剂选用固体颗粒状的聚乙二醇；通过添加聚乙二醇对聚乳酸进行改性，增加聚乳酸的柔韧性和抗冲击性。
对聚乳酸进行改性的时候，聚乳酸加入增塑剂之后，加热至100℃高速搅拌1.5h，搅拌时转速为130r/min。
将改性处理后的聚乳酸加入到搅拌机中，加入成核剂继续搅拌，对改性处理后的聚乳酸进行离子诱导，成核剂选用粉末状纳米碳酸钙和粉末状木质素，将混合完成的聚乳酸加入挤出机进行造粒，得到第一可降解颗粒。
纳米碳酸钙和木质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为聚乳酸13份，聚乙二醇9.5份，纳米碳酸钙1.5份，木质素0.6份。
改性处理后的聚乳酸进行离子诱导时，将改性处理后的聚乳酸置入等离子体装置的下电极介质上，于电压125kV，电流28mA，间隙为4mm的操作条件下照射3min。
离子诱导过程中，离子与乳酸分子之间的静电作用降低了乳酸分子团簇形成的自由能，因此分子团簇更容易围绕离子形成，因此倾向于在正离子或负离子周围形成团簇；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点的数量，增加基材的机械强度，同时使料表面的聚合活性基点的化学键的断裂，提高材料的降解性能。
将苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖加入聚乙烯醇树脂中加热并搅拌得到混合聚乙烯醇树脂，并加入挤出机进行造粒；得到第二可降解颗粒，其中苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖以重量份计为聚乙烯醇树脂12份，苎麻纤维0.7份，可溶性膳食纤维0.2份，淀粉6.5份，壳聚糖1.1份；
通过在聚乙烯醇树脂中加入苎麻纤维，可以提高第二降解颗粒形成薄膜的除臭吸附和耐磨性能。
壳聚糖为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌的特性，可以增加聚乙烯醇树脂的抗菌性。
可溶性膳食纤维由一些胶类物质，如果胶、树胶和粘液等；还有半乳甘露糖、葡聚糖、海藻酸钠、羧甲基纤维素和真菌多糖等；以及部分半纤维素组成，可溶性膳食纤维从柑橘皮渣中提取，具体提取步骤为：
采用酒精凝析法制取膳食纤维，将柑橘皮经过杀酶、破碎、干燥一系列的处理后，除去色素，烘干制成半成品，在柑橘皮中加水胶体磨磨碎，并离心分离后，将收集到的沉淀物用酒精洗涤，在烘至干燥后即可得到柑橘皮中的膳食纤维。
通过在聚乙烯醇树脂中加入可溶性膳食纤维，提高聚乙烯醇树脂的保水性，同时进一步提高聚乙烯醇树脂的抗菌性。
制备混合聚乙烯醇树脂时，在聚乙烯醇树脂中加入淀粉，于110℃以180r/min的转速搅拌25min，然后降温至75℃时加入苎麻纤维、可溶性膳食纤维和壳聚糖以200r/min的转速搅拌2h；
其中，对淀粉进行脂化处理，采用无机酸对淀粉进行脂化处理，且酯化淀粉的酯化程度为0.1左右，可以增加第二降解颗粒形成薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。
将第一可降解颗粒和第二可降解颗粒加入挤出机通过连续式共挤出头挤出复合降解膜原坯；
本实例中，连续式共挤出头同时挤出第二可降解颗粒形成的黏稠体和第一可降解颗粒形成的黏稠体，且两层第二可降解颗粒形成的黏稠体将第一可降解颗粒形成的黏稠体夹在中间，挤出复合降解膜原坯之后，在进行冷却、牵引、收卷等步骤得到复合降解膜成品。
对比例1
现有技术公开的高强度降解膜，由如下方法制成：
步骤S1、将聚乙烯醇加入去离子水中，65°C水浴加热，匀速搅拌直至形成透明溶液；控制聚乙烯醇与去离子水的重量比为1∶10；
步骤S2、将玉米直链淀粉和去离子水加入烧杯中，85°C水浴加热并以180r/min的转速搅拌30min，之后以100r/min的转速进行磁力搅拌30min，维持温度，加入步骤S1制得的透明溶液，滴加10%稀盐酸调节pH，直至pH为4.5-5.0，制得混合液，加入改性二氧化硅溶胶，匀速搅拌20min；玉米直链淀粉与去离子水的重量比为1∶6，聚乙烯醇与玉米直链淀粉的重量比为2∶3，改性二氧化硅溶胶与混合液的重量比为1∶25；
步骤S3、将羟丙基甲基纤维素加入去离子水中，80°C水浴加热，匀速搅拌直至羟丙基甲基纤维素完全分散，与加入改性二氧化硅溶胶的混合液混合，加入甘油，以480r/min转速分散2min，在真空度为-0.10MPa真空脱气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；控制羟丙基甲基纤维素、混合液和甘油的重量比为3∶2∶1。
对比例2
现有技术公开的高强度降解膜，由如下方法制成：
S1、按以下质量配比准备原料：淀粉20～30份；聚乙烯醇15～20份；棉纤维10～20份；冰乙酸5～10份；醋酸酐5～10份；催化剂0.1～0.5份；交联剂2～5份；甘油3～6份；乙二醛2～5份；
S2、将棉纤维加入冰乙酸、醋酸酐，同时加入催化剂，50°C恒温水浴反应2h，得醋酸纤维；
S3、淀粉加聚乙烯醇、甘油和乙二醛在90°C下高速搅拌，反应1h，得淀粉溶液；
S4、将醋酸纤维和淀粉溶液混合搅拌，加入交联剂，70°C下高速搅拌2h，流延成膜，80°C烘干3h后揭膜。
由上所知，实施例2中，聚乙烯醇树脂中加入的苎麻纤维、可溶性膳食纤维、淀粉和壳聚糖成分重量份计为聚乙烯醇树脂12份，苎麻纤维0.7份，可溶性膳食纤维0.2份，淀粉6.5份，壳聚糖1.1份，其中苎麻纤维0.7份和壳聚糖1.1份为最佳，可以将极大地提高降解膜的柔韧性和抗菌性。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
摘自国家发明专利，发明人：张民心，申请号：202310014938.8，申请日：2023.01.06
