CN104924593B - 一步法制备聚乳酸薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一步法制备聚乳酸薄膜的方法，属于高分子材料领域，其特征在于：将聚乳酸聚合反应装置中聚合结束后得到的聚乳酸熔体由高压熔体输送计量泵连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入熔体混合装置中，与此同时，将增韧剂聚合反应装置中聚合得到的增韧剂熔体由高压熔体输送计量泵连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入熔体混合装置中，由熔体混合装置将聚乳酸和增韧剂混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体，再将增韧改性的聚乳酸熔体经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入到吹膜机中，由吹膜机对增韧改性的聚乳酸熔体进行吹膜，得到聚乳酸薄膜制品。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料的制备领域，具体地说是一步法制备聚乳酸薄膜的方法。
背景技术
随着国民经济的高速发展，高分子材料的使用已经渗透到人们生活的各个领域，给我们的生活带来了极大的便利，尤其是塑料薄膜材料，应用面极为广泛。仍而，传统的塑料薄膜材料主要以石油基为原料制备而成，如聚丙烯、聚乙烯等。以这类材料制备成的薄膜材料使用完丢弃到大自然中难以降解，导致了严重的环境污染问题。伴随着石油资源的日益短缺及人们对环境问题的高度关注和生活质量要求的提高，开发完全可生物降解性高分子材料已成为现今国内外研究热点。
聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸己二酸丁二醇酯（PBSA）、聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯（PBAT）、聚羟基烷酸酯（PHA）等都属于全生物降解高分子材料，这类材料使用完后丢弃到自然中，能够在自然界微生物作用下最终全部降解为H2O和CO2；同时，制备这些生物降解材料的原料大部分可以是植物基。因此，促进这类材料的使用不仅可以节约宝贵的石油资源，而且材料使用完后不会给环境带来任何负面影响，市场前景广阔。
聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸己二酸丁二醇酯、聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯、聚羟基烷酸酯等由于其柔韧性较好，可以直接制备成薄膜材料。但是相对于传统的聚丙烯、聚乙烯材料，以上这些生物降解材料的售价较高，使制备成的薄膜与传统材料相比价格上大大的失去了竞争力。而聚乳酸在以上这些生物降解材料里面综合性能较好、成本最低，应用前景最为广阔。但是其脆性大，不能直接制备成薄膜。
为了制备聚乳酸薄膜，目前常用的方法都是两步法，即第一步对聚乳酸改性，得到增韧改性聚乳酸粒料；第二步则是将增韧改性聚乳酸粒料加入到吹膜机中吹膜。如专利EP0980894所述，是采用增塑剂或韧性较好的高分子材料与聚乳酸在双螺杆机中熔融共混、造粒得到增韧改性的聚乳酸粒料，再将这种改性的聚乳酸粒料采用吹膜机吹塑制备聚乳酸薄膜；专利CN101328307A是在聚乳酸聚合时加入韧性较好的其他组分，在聚乳酸分子链上接上一部分柔性高分子链，制备得到增韧改性的聚乳酸粒料，然后再将这种改性的聚乳酸粒料采用吹膜机吹塑制备聚乳酸薄膜。
由于聚乳酸在加工过程中极易发生降解而使性能下降。两步法制备聚乳酸薄膜增加了对聚乳酸的加工次数，一方面易使聚乳酸发生降解而性能下降；另一方面则增加了聚乳酸薄膜的制备成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一步法制备聚乳酸薄膜的方法，将聚合得到的聚乳酸熔体直接进行吹膜，省去了传统方法中复杂的多次加工工序，一方面可以降低产品的加工成本，另一方面因加工工序减少了，可防止聚乳酸因加工而发生的降解，保证了最终产品优异的性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一步法制备聚乳酸薄膜的方法，其特征在于：将聚乳酸聚合反应装置中聚合结束后得到的聚乳酸熔体由高压熔体输送计量泵连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入熔体混合装置中，与此同时，将增韧剂聚合反应装置中聚合得到的增韧剂熔体由高压熔体输送计量泵连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入熔体混合装置中，由熔体混合装置将聚乳酸和增韧剂混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体，再将增韧改性的聚乳酸熔体经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入到吹膜机中，由吹膜机对增韧改性的聚乳酸熔体进行吹膜，得到聚乳酸薄膜制品。
所述的聚乳酸熔体与增韧剂熔体的重量份比为97:3-85:15。
所述的熔体输送管道2-50米之间。
所述的熔体混合装置为带有搅拌和加热保温功能的混合釜或双螺杆挤出机。
所述的输送管道和熔体混合装置中的保温温度设置为160-180℃之间。
所述的连接于输送管道后的吹膜机为一台或一台以上。
本发明的有益效果是，将聚合得到的聚乳酸熔体直接进行吹膜，省去了传统方法中复杂的多次加工工序，一方面可以降低产品的加工成本，另一方面因加工工序减少了，可防止聚乳酸因加工而发生的降解，保证了最终产品优异的性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明所述及的一步法制备聚乳酸薄膜工艺流程示意图。
图中 1.聚乳酸聚合反应装置，2.高压熔体输送计量泵，3.增韧剂聚合反应装置，4.高压熔体输送计量泵，5.输送管道、6. 输送管道，7. 输送管道，8.熔体混合装置，9.输送管道，10.吹膜机，11.聚乳酸薄膜制品。
具体实施方式
如图1所示，将聚乳酸聚合反应装置1中聚合结束后得到的聚乳酸熔体由高压熔体输送计量泵2连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道5和输送管道7连续的输入熔体混合装置8中，与此同时，将增韧剂聚合反应装置3中聚合得到的增韧剂熔体由高压熔体输送计量泵4连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道6和输送管道7连续的输入熔体混合装置8中，由熔体混合装置8将聚乳酸和增韧剂混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体，再将增韧改性的聚乳酸熔体经带有加热和保温功能的输送管道9连续的输入到吹膜机10中，由吹膜机10对增韧改性的聚乳酸熔体进行吹膜，得到聚乳酸薄膜制品11。
所述的聚乳酸熔体按中国专利CN1884337A所公开的方法制备，增韧剂熔体按中国专利CN104312121A所公开的方法制备。
所述的聚乳酸熔体与增韧剂熔体的重量份比按中国专利CN104312121A所公开的，为97:3-85:15。
所述的熔体输送管道5、输送管道6、输送管道7、输送管道9长度优选在2-50米之间；熔体输送管道过长，一方面熔体输送过程中热量损失大，另一方面也要求高压熔体输送计量泵2和高压熔体输送计量泵4的功率大，这样易造成能耗变高；而熔体输送管道过短，不利于现场设备的展开布局。
所述的熔体混合装置8为带有搅拌和加热保温功能的混合釜或双螺杆挤出机。
所述的输送管道5、输送管道6、输送管道7、输送管道9和熔体混合装置8中的保温温度设置为160-180℃之间为宜；当聚合物熔体经输送管道9输入吹膜机10时，聚合物熔体在这个温度范围内，更有利于吹膜过程的稳定进行，从而得到高质量的聚乳酸薄膜。
所述的连接于输送管道9后的吹膜机为一台或一台以上。
实施例1：
由聚乳酸聚合反应装置1中聚合结束后得到的聚乳酸熔体经高压熔体输送计量泵2连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道5和输送管道7连续的输入熔体混合装置8中，与此同时，将增韧剂聚合反应装置3中聚合得到的增韧剂熔体由高压熔体输送计量泵4连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道6和输送管道7连续的输入熔体混合装置8中，控制聚乳酸熔体和增韧剂熔体质量比为97:3，由熔体混合装置8将聚乳酸和增韧剂混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体，再将增韧改性的聚乳酸熔体经带有加热和保温功能的输送管道9连续的输入到吹膜机10中，由吹膜机对增韧改性的聚乳酸熔体进行吹膜；吹膜机吹胀比2:1，牵引速度2m/min，螺杆转速60rpm，得到聚乳酸薄膜制品。
其中，熔体输送管道5、输送管道6、输送管道7、输送管道9，熔体混合装置8的温度设定为170℃；熔体输送管道5、输送管道6长2米，熔体输送管道7长50米，熔体输送管道9长10米。
实施例2：
由聚乳酸聚合反应装置1中聚合结束后得到的聚乳酸熔体经高压熔体输送计量泵2连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道5和输送管道7连续的输入熔体混合装置8中，与此同时，将增韧剂聚合反应装置3中聚合得到的增韧剂熔体由高压熔体输送计量泵4连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道6和输送管道7连续的输入熔体混合装置8中，控制聚乳酸熔体和增韧剂熔体质量比为85:15，由熔体混合装置8将聚乳酸和增韧剂混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体，再将增韧改性的聚乳酸熔体经带有加热和保温功能的输送管道9连续的输入到吹膜机10中，由吹膜机对增韧改性的聚乳酸熔体进行吹膜；吹膜机吹胀比3:1，牵引速度8m/min，螺杆转速100rpm，得到聚乳酸薄膜制品。
其中，熔体输送管道5、输送管道6、输送管道7、输送管道9，熔体混合装置8的温度设定为180℃；熔体输送管道5、输送管道6长2.5米，熔体输送管道7长15米，熔体输送管道9长6米。
实施例3：
由聚乳酸聚合反应装置1中聚合结束后得到的聚乳酸熔体经高压熔体输送计量泵2连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道5和输送管道7连续的输入熔体混合装置8中，与此同时，将增韧剂聚合反应装置3中聚合得到的增韧剂熔体由高压熔体输送计量泵4连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道6和输送管道7连续的输入熔体混合装置8中，控制聚乳酸熔体和增韧剂熔体质量比为90:10，由熔体混合装置8将聚乳酸和增韧剂混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体，再将增韧改性的聚乳酸熔体经带有加热和保温功能的输送管道9连续的输入到吹膜机10中，由吹膜机对增韧改性的聚乳酸熔体进行吹膜；吹膜机吹胀比2.5:1，牵引速度5m/min，螺杆转速80rpm，得到聚乳酸薄膜制品。
其中，熔体输送管道5、输送管道6、输送管道7、输送管道9，熔体混合装置8的温度设定为160℃；熔体输送管道5、输送管道6长2米，熔体输送管道7长8米，熔体输送管道9长5米。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种一步法制备聚乳酸薄膜的方法，其特征在于：将聚乳酸聚合反应装置中聚合结束后得到的聚乳酸熔体由高压熔体输送计量泵连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入熔体混合装置中，与此同时，将增韧剂聚合反应装置中聚合得到的增韧剂熔体由高压熔体输送计量泵连续的输出，并经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入熔体混合装置中，由熔体混合装置将聚乳酸和增韧剂混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体，再将增韧改性的聚乳酸熔体经带有加热和保温功能的输送管道连续的输入到吹膜机中，由吹膜机对增韧改性的聚乳酸熔体进行吹膜，得到聚乳酸薄膜制品。
2.根据权利要求1所述一步法制备聚乳酸薄膜的方法，其特征在于所述的聚乳酸熔体与增韧剂熔体的重量份比为97:3-85:15。
3.根据权利要求1所述一步法制备聚乳酸薄膜的方法，其特征在于所述的熔体混合装置为带有搅拌和加热保温功能的混合釜或双螺杆挤出机。
4.根据权利要求1所述一步法制备聚乳酸薄膜的方法，其特征在于所述的输送管道和熔体混合装置中的保温温度设置为160-180℃之间。
5.根据权利要求1所述一步法制备聚乳酸薄膜的方法，其特征在于所述的连接于输送管道后的吹膜机为一台或一台以上。
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