CN103252964B - 一种聚乳酸薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚乳酸薄膜及其制备方法，其中，所述薄膜包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层，所述爽滑表面层为分散有自润滑微粒的聚乳酸层；所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为0.5g/10min-Sg/10min，优选为1.5g/10min-3.5g/10min；所述自润滑微粒为熔融温度大于或等于250℃，静摩擦系数和动摩擦系数均小于或等于0.6的高分子微粒。本发明提供的聚乳酸薄膜具有优异的爽滑性能、光学性能以及力学性能。

Description

一种聚乳酸薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸薄膜及其制备方法。

背景技术

聚乳酸薄膜(BOPLA薄膜)具有可生物降解、环保无公害、可避免二次污染的特点，并且该薄膜产品的挺度高、光泽度好、雾度较低、力学性能和阻水透气性能均较为优异，是理想的包装材料，被广泛用于食品、蔬果、婴幼儿用品、烟草、电子产品等的包装。作为新型的环保软包装材料以及生物降解薄膜材料，BOPLA薄膜在市场上占有很重要的地位。然而，BOPLA薄膜与大多数塑料薄膜一样具有摩擦系数较大、摩擦静电严重、薄膜之间容易粘连等缺陷，从而限制了其在高速包装、烟用薄膜、润滑隔膜等要求薄膜具有良好爽滑性能的领域中的应用。

目前普遍采用向聚乳酸薄膜中添加爽滑剂的方法来降低聚乳酸薄膜的摩擦系数以及改善其易粘连的缺陷，提高其爽滑性。常用的爽滑剂通常分为无机和有机两类。无机爽滑剂包括碳酸钙、云母、二氧化硅等。为了降低薄膜之间的粘结性、提高表层的爽滑性能，通常需要提高无机爽滑剂的加入量。但是，无机爽滑剂通常是不透明的，爽滑剂用量的增大会导致聚乳酸薄膜的光学性能变差，不适合用于对透明度和光泽度有要求的薄膜的生产加工。有机类爽滑剂一般为胺类或者硅酮类有机物。其中，硅酮为液体状，添加使用不方便。胺类爽滑剂为迁移型添加剂，向薄膜中添加胺类爽滑剂的方法主要为将胺类爽滑剂与聚乳酸树脂混合均匀后加工成膜，但是所得聚乳酸树脂薄膜必须放置7-10天后，待爽滑剂迁移到聚乳酸树脂薄膜的表面后才能达到较好的爽滑性能，因此，生产效率较低；更为重要的是，未迁移的爽滑剂会残留在聚乳酸薄膜中而导致薄膜的光学性能和力学性能显著降低，从而严重影响了其在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的方法制备聚乳酸薄膜时，需要放置一段时间才能达到其爽滑效果、生产效率较低，并且得到的聚乳酸薄膜的光学性能和力学性能不佳的缺陷，而提供一种不需要放置即可达到其爽滑效果且产率较高的聚乳酸薄膜的制备方法，并且得到的聚乳酸薄膜兼具优异的爽滑性能、光学性能和力学性能。

本发明提供了一种聚乳酸薄膜，其中，所述薄膜包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层，所述爽滑表面层为分散有自润滑微粒的聚乳酸层；所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为0.5g/10min-5g/10min，优选为1.5g/10min-3.5g/10min；所述自润滑微粒为熔融温度大于或等于250℃，静摩擦系数和动摩擦系数均小于或等于0.6的高分子微粒。

本发明还提供了一种聚乳酸薄膜的制备方法，其中，该方法包括将聚乳酸和自润滑微粒混合均匀后送入挤出机中熔融分散并挤出造粒，得到爽滑表面层原料；将所述爽滑表面层原料和聚乳酸送入具有多层共挤结构的挤出流延设备中挤出流延，得到包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层的流延片材；将得到的流延片材进行双向拉伸，得到包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层的双向拉伸聚乳酸薄膜；所述爽滑表面层为分散有自润滑微粒的聚乳酸层；所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为0.5g/10min-5g/10min，优选为1.5g/10min-3.5g/10min；所述自润滑微粒为熔融温度大于或等于250℃，静摩擦系数和动摩擦系数均小于或等于0.6的高分子微粒。

一方面，自润滑微粒添加到爽滑表面层后，由于所述自润滑微粒与聚乳酸基体的不相容性，微粒可自动铺排、分散，并可突破或镶嵌在所述薄膜表层上，在薄膜表面形成自润滑点，从而能够有效降低聚乳酸薄膜的摩擦系数，并降低聚乳酸薄膜之间的粘结，使之爽滑性能突出。进一步地，采用本发明的方法制备聚乳酸薄膜，无需等待自润滑微粒迁移至所述薄膜的表层，能够提高薄膜的生产效率。此外，由于聚四氟乙烯微粒、聚酰亚胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒的爽滑性能极为优异、熔融温度较高、光学性能较好，因此，根据本发明的一种优选实施方式，当所述自润滑微粒选自聚四氟乙烯微粒、聚酰亚胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一种或多种时，得到的聚乳酸薄膜的综合性能非常好。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明，所述聚乳酸薄膜包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层，所述爽滑表面层为分散有自润滑微粒的聚乳酸层；所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为0.5g/10min-5g/10min，优选为1.5g/10min-3.5g/10min；所述自润滑微粒为熔融温度大于或等于250℃，静摩擦系数和动摩擦系数均小于或等于0.6的高分子微粒。

所述聚乳酸是以有机酸乳酸为原料生产的聚酯材料，具有良好的生物可降解性能、机械性能及物理性能，而且可以与其它材料相容，其结构如式(Ⅰ)所示：

在本发明提供的聚乳酸薄膜中，所述聚乳酸可以商购得到，如卡基(Cargill)公司生产的EC0-PLA系列产品；美国大自然公司生产的2002D型号的系列产品。优选情况下，聚乳酸的密度为1-1.5克/立方厘米；熔融温度为160-205℃。

根据本发明，所述自润滑微粒是指具有自润滑特性的颗粒状的耐高温高分子微粒。所述爽滑表层中自润滑微粒的加入，能够使生产的聚乳酸薄膜的摩擦系数显著降低，薄膜的爽滑性能大幅度提高。

根据本发明，所述自润滑微粒的含量可以在较宽范围内变动，本领域技术人员应该理解的是，所述自润滑微粒的含量越大，爽滑性能越好，但光学性能和力学性能可能会有所下降，因此，从各方面的性能综合考虑，优选情况下，以所述爽滑表面层的总质量为基准，所述自润滑微粒的含量为0.05-10重量％，进一步优选为0.5-3重量％。

根据本发明，所述聚乳酸薄膜芯层的厚度和爽滑表面层的厚度可以根据所述聚乳酸薄膜的使用条件来适当选择，若所述使用的条件要求所述聚乳酸薄膜具有较大的力学强度，且对光学性能要求较低，则所述聚乳酸芯层的厚度和爽滑表面层的厚度可以较厚；若所述使用的条件要求所述聚乳酸薄膜具有较好的透光性且对力学强度要求较低，则所述聚乳酸芯层的厚度和爽滑表面层的厚度可以较薄。通常情况下，所述聚乳酸芯层的厚度可以为5-100微米，所述聚乳酸芯层一侧的爽滑表面层的厚度可以为0.1-10微米；为了进一步提高得到的聚乳酸薄膜的综合性能，优选情况下，所述聚乳酸芯层的厚度可以为9-40微米，所述聚乳酸芯层一侧的爽滑表面层的厚度可以为1-3微米。相应地，所述自润滑微粒的颗粒直径为0.1-20微米，优选为0.1-6微米。当所述自润滑微粒的颗粒直径为所述聚乳酸芯层一侧的爽滑表面层的厚度的100％-200％时，本发明的聚乳酸薄膜的爽滑性能非常好。

根据本发明，尽管所述自润滑微粒的种类不会对得到的聚乳酸薄膜的爽滑性能造成显著的影响，只要选自熔融温度大于或等于250℃、静摩擦系数和动摩擦系数均小于或等于0.6的高分子微粒即可，但为了获得摩擦性能、光泽度以及力学性能均更为优异的聚乳酸薄膜，并且能够进一步保证所述自润滑颗粒的均匀分散，优选情况下，所述高分子微粒选自聚四氟乙烯微粒、聚酰亚胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一种或几种。本发明的发明人通过深入研究发现，当所述自润滑微粒选自聚四氟乙烯微粒、聚酰亚胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一种或几种，且所述自润滑微粒的颗粒直径为所述聚乳酸芯层一侧的爽滑表面层的厚度的100％-200％时，所得的聚乳酸薄膜的综合性能极佳。推测原因可能是：所述聚四氟乙烯微粒、聚酰亚胺微粒、聚酰胺微粒以及聚醚醚酮微粒本身具有优良的自润滑性能，可赋予薄膜表面良好的爽滑性，且以上几种自润滑高分子微粒性质稳定、可耐高温、熔融温度均在250℃以上，因此，在聚乳酸薄膜的加工过程中不会发生熔融，能够在薄膜表面层保持微粒形态，从而提供稳定的爽滑性能。此外，当所述自润滑微粒的颗粒直径为薄膜表层厚度的100％-200％时，能够保证自润滑微粒镶嵌在表面层之中、且有部分突出于表面层，不仅能够充分发挥其爽滑特性，还不至于在加工或使用过程中从薄膜表面层脱落，从而使得薄膜爽滑性能更加持久。此外，根据本发明的一种优选实施方式，当以所述爽滑表面层的总质量为基准，所述自润滑微粒的含量为0.05-10重量％，优选为0.5-3重量％时，不仅不会对薄膜的透光性能造成影响，还能够显著提高所述薄膜的耐久性和耐热稳定性。

根据本发明，所述自润滑微粒可以通过商购获得和按照现有的方法制备得到，例如，所述聚四氟乙烯微粒可以购自苏威集团，牌号为F284，熔融温度为327-333℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.04和0.04；所述聚酰亚胺微粒可以购自湖北双马树脂厂，牌号为SM003，或者可以按照CN101253223A公开的方法制备得到，其熔融温度为330-350℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.06和0.06；所述聚酰胺微粒可以购自广州逸龙塑料材料厂，牌号为A102F，或者可以按照CN101357989A公开的方法制备得到，其熔融温度可以为255-265℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.42和0.35；所述聚醚醚酮微粒可以购自英国威格斯公司，熔融温度为334-340℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.2和0.2。

本发明提供的聚乳酸薄膜的制备方法包括将聚乳酸树脂和自润滑微粒混合均匀后送入挤出机中熔融分散并挤出造粒，得到爽滑表面层原料；将所述爽滑表面层原料和聚乳酸树脂送入挤出流延设备中挤出流延，得到包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层的流延片材，并将得到的流延片材进行双向拉伸，得到包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜；所述爽滑表面层为分散有自润滑微粒的聚乳酸层；所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为0.5g/10min-5g/10min，优选为1.5g/10min-3.5g/10min；所述自润滑微粒为熔融温度大于或等于250℃，静摩擦系数和动摩擦系数均小于或等于0.6的高分子微粒。优选情况下，所述高分子微粒选自聚四氟乙烯微粒、聚酰亚胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一种或多种。

根据本发明，为了得到性能更为优异的聚乳酸薄膜，优选情况下，该方法还包括在将聚乳酸和自润滑微粒混合之前，以及在将所述爽滑表面层原料和聚乳酸树脂送入流延机之前，将聚乳酸和自润滑微粒进行干燥。所述干燥的方法和条件可以为本领域技术人员公知的干燥方法和条件，例如，可以为真空干燥、鼓风干燥等，干燥温度可以为40-70℃。干燥设备通常为包括加热、干燥热空气吹扫或真空系统的干燥设备，例如，可以为连续干燥器、真空烘箱和热风烘箱等。

一般地，所述聚乳酸树脂和自润滑微粒混合均匀的方式可以为将所述聚乳酸和自润滑微粒加入到现有的各种混合设备中搅拌共混均匀。其中，所述混合设备可以为搅拌机、捏合机、开炼机和密炼机等。搅拌共混的温度和时间为本领域技术人员所公知，例如，搅拌共混的温度可以为25-65℃，搅拌共混的时间可以为1-30分钟，搅拌共混的转速为50-300转/分；优选情况下，先在50-100转/分的转速下搅拌5-15分钟，然后再在100-200转/分的转速下搅拌5-15分钟。

根据本发明，所述将聚乳酸和自润滑微粒混合均匀后得到的混合物进行熔融混炼并挤出造粒得到爽滑表面层原料的方法、条件和所用的挤出机为本领域技术人员所公知。例如，可以采用双螺杆挤出机，也可以采用单螺杆挤出机，螺杆转速为150-360转/分钟，各区段温度分别为90-160℃、115-165℃、120-175℃、130-185℃、110-185℃、120-185℃，各区段的真空度为0.02至0.09兆帕的条件下挤出造粒。本说明书中的真空度是指绝对压力与大气压力的差值的绝对值。

需要说明的是，挤出流延设备通常包括多个挤出机，多个挤出机中可以对不同的物料进行加热，且经过不同的挤出机加热后的物料可以通过同一个至少包括两层的多层复合模头挤出流延，从而得到包括多层的流延片材；其中，每一个挤出机中的物料从所述多层复合模头的其中一层挤出。因此，本领域技术人员应该很容易理解的是，当需要得到聚乳酸芯层的一侧表面附着有爽滑表面层的聚乳酸薄膜时，可以采用两个不同的挤出机将所述爽滑表面层原料和聚乳酸树脂熔融，并将熔融产物同时通过同一个包括两层的模头挤出流延，挤出后得到的两层膜层叠在一起便得到流延片材，再经双向拉伸后便可得到本发明的聚乳酸薄膜；当需要得到聚乳酸芯层的两侧表面均附着有爽滑表面层的聚乳酸薄膜时，可以采用三个不同的挤出机将原料熔融(其中，主挤出机中加入聚乳酸树脂，表层挤出机中均加入爽滑表面层原料)，并将熔融产物同时通过同一个包括三层的模头挤出流延，挤出后得到的三层膜层叠在一起得到流延片材，再经双向拉伸后便可得到本发明的聚乳酸薄膜。

根据本发明，所述挤出流延的条件和所用的挤出机为本领域技术人员公知。例如，可以采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等。挤出的条件通常包括挤出温度和流延冷却温度，所述挤出温度包括挤出机温度、换网区温度和机头温度，所述挤出温度可以为160-250℃；所述流延冷却温度一般指流延辊的温度，可以为10-95℃。

根据本发明，所述双向拉伸可以在双向拉伸设备中进行，例如在购自德国Brückner公司的型号为Karo IV的薄膜双向拉伸机中进行双向拉伸。所述双向拉伸可以采用同步法拉伸，即同时进行薄膜纵向(MD)和横向(TD)拉伸；也可以采用分步法拉伸，即先进行薄膜纵向(MD)拉伸，然后进行薄膜横向(TD)拉伸；或者，先进行薄膜横向(TD)拉伸，然后进行薄膜纵向(MD)拉伸。具体地，所述同步法拉伸为：将挤出流延得到的流延片材在60-100℃下充分预热后，进行MD和TD方向的同步拉伸。其中，MD拉伸倍率可以为1-4倍，TD拉伸倍率可以为1-5.5倍，拉伸温度可以为60-140℃；所述分步法拉伸为：将挤出流延得到的流延片材在60-100℃下充分预热后，先进行MD方向的拉伸，拉伸倍率可以为1-4倍，拉伸温度可以为50-120℃。然后再在70-120℃下充分预热后进行TD方向的拉伸，拉伸倍率可以为1-5.5倍，拉伸温度可以为60-140℃。

根据本发明，所述拉伸成型后还可以将得到的薄膜进行退火处理，以防止得到的薄膜产生较大收缩；或者直接将拉伸后的薄膜进行裁边和收卷后便可得到本发明的聚乳酸薄膜产品。

根据本发明，所述自润滑微粒的含量、聚乳酸芯层的厚度、爽滑表面层的厚度以及自润滑微粒的颗粒直径的选择已经在上文中描述，在这里不再赘述。

实施例和对比例所用的热风烘箱购自北京京通仪器厂，型号为DF205；挤出造粒所用设备为双螺杆挤出机，购自德国WP公司，型号为ZSK25；挤出流延设备购自瑞典Labtech公司，型号为LCR400；双向拉伸设备购自德国Brückner公司，型号为Karo IV；聚乳酸的熔融指数通过购自美国TO公司的型号为MP600的熔融指数仪进行测定。聚四氟乙烯微粒购自苏威集团，熔融温度为327-333℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.04和0.04；所述聚酰亚胺微粒购自湖北双马树脂厂，熔融温度为330-400℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.06和0.06；所述聚酰胺微粒购自广州逸龙塑料材料厂，熔融温度为255-265℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.42和0.35；所述聚醚醚酮微粒购自英国威格斯公司，熔融温度为334-340℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.2和0.2；芥酸酰胺微粒购自英国禾大公司，熔融温度为79-81℃、静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.06和0.06。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

该实施例中，形成聚乳酸芯层和爽滑表面层的聚乳酸树脂购自卡基公司，在190℃、2.16Kg下的熔融指数为1.5g/10min、熔融温度为170℃。

(1)爽滑表面层原料的制备：

将聚乳酸树脂在热风烘箱中进行干燥，其中，干燥的方式为用40℃的干燥热空气连续吹扫48小时。将99.5重量份的经过干燥后的聚乳酸与0.5重量份的聚四氟乙烯微粒(颗粒直径为1-2微米)加入到搅拌机中在25℃下搅拌均匀，搅拌机先以100转/分钟低速混合约7分钟，然后再以200转/分钟高速混合8分钟。

将上述搅拌均匀的混合物送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为360转/分钟，各区段温度分别控制在：160℃、165℃、165℃、175℃、175℃和170℃，各区段的真空度保持为0.02至0.09兆帕。混合物在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化、挤出之后，再经模头挤出、切粒后，最终得到爽滑表面层原料。

(2)流延片材的制备：

将聚乳酸树脂和步骤(1)得到的爽滑表面层原料分别在热风烘箱中进行干燥，其中，干燥的方式为用40℃的干燥热空气连续吹扫48小时。将干燥后的聚乳酸加入到挤出流延设备的主挤出机中，将步骤(1)得到的爽滑表面层原料加入到挤出流延设备的表层挤出机中，进行熔融挤出，并经流延辊流延成型，得到表层厚度为15微米，芯层厚度为135微米的原料片材。其中，两台挤出机的温度设定一致，挤出机温度为160-170℃，换网区温度为165℃，机头温度为165℃，流延辊温度为45℃。

(3)双向拉伸成型：

将步骤(2)得到的原料片材用双向拉伸机进行双向拉伸。所用拉伸方式为先进行MD拉伸后进行TD拉伸，其中，MD拉伸的预热温度为70℃、拉伸温度为80℃、拉伸倍率为3倍；TD拉伸的预热温度为110℃、拉伸温度为100℃、拉伸倍率为5倍。形成包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的一侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜X1，其中，聚乳酸芯层的厚度为9微米，爽滑表面层的厚度为1微米。

实施例2

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

该实施例中，形成聚乳酸芯层和爽滑表面层的聚乳酸树脂购自美国大自然公司，在190℃、2.16Kg下的熔融指数为3.5g/10min、熔融温度为163℃。

(1)爽滑表面层原料的制备：

将聚乳酸树脂在热风烘箱中进行干燥，其中，干燥的方式为用40℃的干燥热空气连续吹扫48小时。将97重量份的经过干燥后的聚乳酸与3重量份的聚四氟乙烯微粒(颗粒直径为2-4微米)加入到搅拌机中在25℃下搅拌均匀，搅拌机先以100转/分钟低速混合约7分钟，然后再以200转/分钟高速混合8分钟。

将上述搅拌均匀的混合物送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为360转/分钟，各区段温度分别控制在160℃、165℃、165℃、175℃、175℃和170℃，各区段的真空度保持为0.02至0.09兆帕。混合物在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化、挤出之后，再经模头挤出、切粒后，最终得到爽滑表面层原料。

(2)流延片材的制备：

将聚乳酸树脂和步骤(1)得到的爽滑表面层原料分别在热风烘箱中进行干燥，其中，干燥的方式为用40℃的干燥热空气连续吹扫48小时。将干燥后的聚乳酸加入到挤出流延设备的主挤出机中，将步骤(1)得到的爽滑表面层原料加入到挤出流延设备的表层挤出机中，进行熔融挤出，并经流延辊流延成型，得到表层厚度为30微米，芯层厚度为300微米的原料片材。其中，两台挤出机的温度设定一致，挤出机温度为160-170℃，换网区温度为165℃，机头温度为165℃，流延辊温度为45℃。

(3)双向拉伸成型：

将步骤(2)得到的原料片材用双向拉伸机进行双向拉伸。所用拉伸方式为先进行MD拉伸后进行TD拉伸，其中，MD拉伸的预热温度为70℃、拉伸温度为80℃、拉伸倍率为3倍；TD拉伸的预热温度为110℃、拉伸温度为100℃、拉伸倍率为5倍。形成包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的一侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜X2，其中，聚乳酸芯层的厚度为20微米，爽滑表面层的厚度为2微米。

实施例3

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

该实施例中，形成聚乳酸芯层和爽滑表面层的聚乳酸树脂购自美国大自然公司，在190℃、2.16Kg下的熔融指数为2.5g/10min、熔融温度为165℃。

(1)爽滑表面层原料的制备：

将聚乳酸树脂在热风烘箱中进行干燥，其中，干燥的方式为用40℃的干燥热空气连续吹扫48小时。将98重量份的经过干燥后的聚乳酸与2重量份的聚醚醚酮微粒(颗粒直径为3-6微米)加入到搅拌机中在25℃下搅拌均匀，搅拌机先以100转/分钟低速混合约7分钟，然后再以200转/分钟高速混合8分钟。

将上述搅拌均匀的混合物送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为360转/分钟，各区段温度分别控制在160℃、165℃、165℃、175℃、175℃和170℃，各区段的真空度保持为0.02至0.09兆帕。混合物在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化、挤出之后，再经模头挤出、切粒后，最终得到爽滑表面层原料。

(2)流延片材的制备：

将聚乳酸树脂和步骤(1)得到的爽滑表面层原料分别在热风烘箱中进行干燥，其中，干燥的方式为用40℃的干燥热空气连续吹扫48小时。将干燥后的聚乳酸加入到挤出流延设备的主挤出机中，将步骤(1)得到的爽滑表面层原料加入到挤出流延设备的上、下表层挤出机中，进行熔融挤出，并经流延辊流延成型，得到表层厚度为45微米，芯层厚度为600微米的原料片材。其中，三台挤出机的温度设定一致，挤出机温度为160-170℃，换网区温度为165℃，机头温度为165℃，流延辊温度为45℃。

(3)双向拉伸成型：

将步骤(2)得到的原料片材用双向拉伸机进行双向拉伸。所用拉伸方式为同时进行薄膜纵向(MD)和横向(TD)拉伸，其中，拉伸时的预热温度为70℃、拉伸温度为100℃，MD拉伸倍率为3倍，TD拉伸倍率为5倍。形成包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的两侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜X3，其中，聚乳酸芯层的厚度为40微米，两层爽滑表面层的厚度均为3微米。

实施例4

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

按照实施例3的方法制备聚乳酸薄膜，不同的是，所述自润滑微粒聚醚醚酮微粒用聚酰亚胺微粒(颗粒直径为3-6微米)替代。形成包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的两侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜X4，其中，聚乳酸芯层的厚度为40微米，两层爽滑表面层的厚度均为3微米。

实施例5

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

按照实施例2的方法制备聚乳酸薄膜，不同的是，所述自润滑微粒聚四氟乙烯微粒用聚酰胺微粒(颗粒直径为2-4微米)替代。形成包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的一侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜X5，其中，聚乳酸芯层的厚度为20微米，爽滑表面层的厚度为2微米。

实施例6

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

按照实施例3的方法制备聚乳酸薄膜，不同的是，所述自润滑微粒聚醚醚酮微粒用聚酰亚胺微粒(颗粒直径为3-6微米)和聚四氟乙烯微粒(颗粒直径为3-6微米)的混合物替代，其中，所述聚酰亚胺微粒和聚四氟乙烯微粒的重量比为1∶1。形成包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的两侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜X6，其中，聚乳酸芯层的厚度为40微米，两层爽滑表面层的厚度均为3微米。

实施例7

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

按照实施例2的方法制备聚乳酸薄膜，不同的是，在爽滑表面层原料的制备过程中，所述聚乳酸的加入量为95重量份，所述聚四氟乙烯微粒的加入量为5重量份。形成包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的一侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜X7，其中，聚乳酸芯层的厚度为20微米，爽滑表面层的厚度为2微米。

实施例8

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

按照实施例2的方法制备聚乳酸薄膜，不同的是，在爽滑表面层原料的制备过程中，所述聚乳酸的加入量为88重量份，所述聚四氟乙烯微粒的加入量为12重量份。形成包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的一侧表面的爽滑表面层的聚乳酸薄膜X8，其中，聚乳酸芯层的厚度为20微米，爽滑表面层的厚度为2微米。

实施例9

该实施例用于说明本发明提供的聚乳酸薄膜的制备。

按照实施例2的方法制备聚乳酸薄膜，不同的是，通过控制步骤(3)中MD拉伸倍率为3倍，TD拉伸倍率为3倍，并加大流延片材的厚度，使得到的聚乳酸薄膜X9的聚乳酸芯层的厚度为45微米，爽滑表面层的厚度为5微米。

对比例1

该对比例用于说明聚乳酸薄膜的参比制备。

按照实施例2的方式制备聚乳酸薄膜，不同的是，该对比例不包括爽滑表面层原料的制备的步骤，而是将聚乳酸和聚四氟乙烯微粒直接混合并送入流延机中挤出流延后双向拉伸，得到单层的聚乳酸薄膜，具体为：

(1)流延片材的制备：

将实施例2中的聚乳酸与聚四氟乙烯微粒的混合物在热风烘箱中进行干燥，其中，干燥的方式为用40℃的干燥热空气连续吹扫48小时。将干燥后的所述混合物加入到挤出流延设备的同一挤出机中，进行熔融挤出，并经流延辊流延成型，得到厚度为330微米的原料片材。其中，挤出机温度为160-170℃，换网区温度为165℃，机头温度为165℃，流延辊温度为45℃。

(2)双向拉伸成型：

将步骤(1)得到的原料片材用双向拉伸机进行双向拉伸。所用拉伸方式为先进行MD拉伸后进行TD拉伸，其中，MD拉伸的预热温度为70℃、拉伸温度为80℃、拉伸倍率为3倍；TD拉伸的预热温度为110℃、拉伸温度为100℃、拉伸倍率为5倍。形成含有自润滑微粒的单层的聚乳酸薄膜D1，其中，所述聚乳酸薄膜的厚度为22微米。

对比例2

该对比例用于说明聚乳酸薄膜的参比制备。

按照对比例1的方法制备得到聚乳酸薄膜，不同的是，制备所述聚乳酸薄膜时不加入聚四氟乙烯微粒，形成不含有自润滑微粒的单层的聚乳酸薄膜D2。其中，所述聚乳酸薄膜的厚度为22微米。

对比例3

该对比例用于说明聚乳酸薄膜的参比制备。

按照对比例1的方法制备得到聚乳酸薄膜，不同的是，所述聚四氟乙烯微粒用芥酸酰胺微粒替代，形成聚乳酸薄膜D3。其中，所述聚乳酸薄膜的厚度为22微米。

对比例4

该对比例用于说明聚乳酸薄膜的参比制备。

按照实施例5的方法制备得到聚乳酸薄膜，不同的是，所述聚酰胺微粒用二氧化硅微粒(颗粒直径为2-4微米)代替，形成聚乳酸薄膜D4。其中，聚乳酸芯层的厚度为20微米，爽滑表面层的厚度为2微米。

测试例1-9

测试例1-9用于说明聚乳酸薄膜性能的测试。

(1)爽滑性能的测试：

薄膜爽滑性能测试根据GB/T10006的方法，使用济南兰光公司的PPT-F1型摩擦系数仪测试。所得结果如表1所示。

(2)雾度和光泽度的测试：

薄膜雾度测试根据GB/T2410的方法，使用德国BYK公司的A-4725型透射雾影分析仪测试；薄膜光泽度测试根据ASTMD2457-08的方法，使用德国BYK公司的A-4454型光泽度测试仪测试。所得结果如表1所示。

(3)力学性能的测试：

薄膜力学性能测试根据GB/T1040.3-2006的方法，使用德国Zwick公司的Z020型拉伸试验机测试。所得结果如表1所示。

对比测试例1-4

对比测试例1-4用于说明参比聚乳酸薄膜的测试。

按照测试例1-9的方法对聚乳酸薄膜的性能进行测试，不同的是，所述聚乳酸薄膜分别为对比例1-4制得的聚乳酸薄膜D1-D4。所得结果如表1所示。

从表1的结果可以看出，采用本发明提供的方法制备得到的聚乳酸薄膜具有优异的爽滑性能，且薄膜光学性能以及力学性能均较好。

Claims (17)

1.一种聚乳酸薄膜，其特征在于，所述薄膜包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层，所述爽滑表面层为分散有自润滑微粒的聚乳酸层；所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为0.5g/10min-5g/10min；所述自润滑微粒为熔融温度大于或等于250℃，静摩擦系数和动摩擦系数均小于或等于0.6的高分子微粒；所述自润滑微粒的颗粒直径为所述聚乳酸芯层一侧的爽滑表面层的厚度的100％-200％。

2.根据权利要求1所述的聚乳酸薄膜，其中，所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为1.5g/10min-3.5g/10min。

3.根据权利要求1所述的聚乳酸薄膜，其中，所述高分子微粒选自聚四氟乙烯微粒、聚酰亚胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚乳酸薄膜，其中，以所述爽滑表面层的总质量为基准，所述自润滑微粒的含量为0.05-10重量％。

5.根据权利要4所述的聚乳酸薄膜，其中，以所述爽滑表面层的总质量为基准，所述自润滑微粒的含量为0.5-3重量％。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚乳酸薄膜，其中，聚乳酸芯层的厚度为5-100微米，所述聚乳酸芯层一侧的爽滑表面层的厚度为0.1-10微米，所述自润滑微粒的颗粒直径为0.1-20微米。

7.根据权利要求6所述的聚乳酸薄膜，其中，所述聚乳酸芯层的厚度为9-40微米，所述聚乳酸芯层一侧的爽滑表面层的厚度为1-3微米，所述自润滑微粒的颗粒直径为0.1-6微米。

8.根据权利要求1所述的聚乳酸薄膜，其中，所述聚乳酸的熔融温度为160-205℃。

9.一种聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括将聚乳酸和自润滑微粒混合均匀后送入挤出机中熔融分散并挤出造粒，得到爽滑表面层原料；将所述爽滑表面层原料和聚乳酸送入具有多层共挤结构的挤出流延设备中挤出流延，得到包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层的流延片材；将得到的流延片材进行双向拉伸，得到包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层的双向拉伸聚乳酸薄膜；所述爽滑表面层为分散有自润滑微粒的聚乳酸层；所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为0.5g/10min-5g/10min；所述自润滑微粒为熔融温度大于或等于250℃，静摩擦系数和动摩擦系数均小于或等于0.6的高分子微粒；所述自润滑微粒的颗粒直径为所述聚乳酸芯层一侧的爽滑表面层的厚度的100％-200％。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述聚乳酸芯层和爽滑表面层中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指数为1.5g/10min-3.5g/10min。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述高分子微粒选自聚四氟乙烯微粒、聚酰亚胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一种或多种。

12.根据权利要求9-11中任意一项所述的方法，其中，所述自润滑微粒的用量使得以所述聚乳酸爽滑表面层的总质量为基准，自润滑微粒的含量为0.05-10重量％。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述自润滑微粒的用量使得以所述聚乳酸爽滑表面层的总质量为基准，自润滑微粒的含量为0.5-3重量％。

14.根据权利要求9-11中任意一项所述的方法，其中，所述聚乳酸和自润滑微粒的用量以及双向拉伸条件使得所述聚乳酸芯层的厚度为5-100微米，所述爽滑表面层的厚度为0.1-10微米。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，使得所述聚乳酸芯层的厚度为9-40微米，所述爽滑表面层的厚度为1-3微米。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述双向拉伸的纵向拉伸倍率为1-4倍，横向拉伸倍率为1-5.5倍。

17.一种由权利要求9-16中任意一项所述的方法制备得到的聚乳酸薄膜。