CN109868074B - 一种生物可降解保护膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及保护膜材料领域，尤其是涉及一种生物可降解保护膜及其制备方法。本发明的目的是为了提供一种生物可降解保护膜。该生物可降解保护膜，包括基材层和粘层，粘层粘结在基材层的一侧。所述基材层包括下述组分：聚乳酸40‑70份，聚丙烯8‑57份，聚乙烯0‑15份，相容剂2.5‑7份，抗氧剂0.2‑0.5份；所述份数是质量份。所述聚乳酸，聚丙烯，聚乙烯，相容剂，和抗氧剂的总份数是100份。该保护膜易于生物降解，同时还具备较好的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及保护膜材料领域，尤其是涉及一种生物可降解保护膜及其制备方法。
背景技术
聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，在自然环境中可降解、无毒无害。并且乳酸的单体可以用过微生物发酵作用从自然界获得，是一种原料来源充分，对环境友好的材料。目前随着聚乳酸合成技术逐渐成熟，聚乳酸的生物相容性、可降解性、耐热性和抗菌性等特殊性能，有望替代聚乙烯、聚丙烯等通用塑料，在农业、薄膜包装、汽车等领域得到广泛应用。
在保护膜材料领域中，液晶显示器等超薄显示器这类对保护膜的需求越来越大。其所使用的光学膜在加工过程中需要用到大量的保护膜，在组装过程中贴附在光学膜表面的保护膜需要被一一剥离，而现有的保护膜材料不易降解，并且对塑料薄膜的回收利用还存在较多技术难点，造成大量的资源浪费和环境污染。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种生物可降解保护膜。该保护膜易于生物降解，同时还具备较好的力学性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种生物可降解保护膜，包括基材层和粘层，粘层粘结在基材层的一侧。
进一步的，所述基材层包括聚乳酸。
进一步的，所述基材层包括下述组份：聚乳酸、聚丙烯、相容剂和抗氧剂。所述粘层的材料选自聚烯烃弹性体。
进一步的，所述基材层还包括聚乙烯。
进一步的，所述基材层包括下述组分：聚乳酸40-70份，聚丙烯8-57份，聚乙烯0-15份，相容剂2.5-7份，抗氧剂0.2-0.5份；所述份数是质量份。所述聚乳酸，聚丙烯，聚乙烯，相容剂，和抗氧剂的总份数是100份。
进一步的，所述基材层包括下述组分：聚乳酸40-70份，聚丙烯8-57份，聚乙烯0-15份，相容剂2.5-7份，抗氧剂0.2-0.5份；所述份数是质量份。所述聚乳酸，聚丙烯，聚乙烯，相容剂，和抗氧剂的总份数是100份。所述相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯0-7份，和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯0-6.5份。
进一步的，所述基材层包括下述组分：聚乳酸40-60份，聚丙烯29.8-57份，聚乙烯0-5份，相容剂2.5-7份，抗氧剂0.2-0.5份；所述份数是质量份。所述聚乳酸，聚丙烯，聚乙烯，相容剂，和抗氧剂的总份数是100份。前述技术方案包括实施例1-4。
进一步的，所述基材层包括下述组分：聚乳酸40-60份，聚丙烯29.8-57份，聚乙烯0-5份，相容剂2.5-7份，抗氧剂0.2-0.5份；所述份数是质量份。所述聚乳酸，聚丙烯，聚乙烯，相容剂，和抗氧剂的总份数是100份。所述相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯0-5份，和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯0-5份。前述技术方案包括实施例1-4。
所述基材层的聚乳酸选自左旋聚乳酸或右旋聚乳酸树脂中的一种，其熔融指数在10.0-20.0g/10min之间。进一步的，聚乳酸的熔融指数在10.0-15.0g/10min之间。
所述基材层的聚丙烯为乙烯-丙烯嵌段共聚物，其熔融指数在4.0-9.0g/10min之间。
所述基材层的聚乙烯为低密度聚乙烯，其熔融指数在4.0-5.5g/10min之间。
所述基材层的相容剂选自丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯或者马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或至少两种的组合。
所述基材层的抗氧剂选自受阻酚、亚磷酸酯、季戊四醇酯或丙酸十八醇酯中的一种或至少两种的组合。
本发明还提供了一种所述基材层的制备方法，该制备方法是将聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯、相容剂和抗氧剂按质量份数进行预混后，通过双螺杆挤出机在180-220℃熔融温度下进行挤出造粒。
所述的一种可降解保护膜，粘层选自聚烯烃弹性体的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述粘层的聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物弹性体，其密度在0.88-0.905g/cm3之间，熔融指数在3.0-4.0g/10min之间。进一步的，所述粘层的聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物弹性体，其密度在0.88-0.905g/cm3之间，熔融指数在3.0-3.5g/10min之间。
上述生物可降解保护膜为自粘型保护膜。
进一步的，所述保护膜的总厚度为40-50μm，其中表层的厚度占整张膜厚度的比例为80-90％，粘层的厚度占整张膜厚度的比例为10-20％。
进一步的，所述的保护膜的总厚度为40μm，其中基材层(也称为表层)的厚度占整张膜厚度的比例为85％，粘层的厚度占整张膜厚度的比例为15％。
所述的保护膜的制备方法包括下述步骤：
(1)将基材层原料加入双螺杆挤出机混合挤出造粒，得到共混物；
(2)将步骤(1)得到的共混物与粘层的材料以二层共挤流延的方式制成保护膜；
(3)在粘层表面覆上离型层，收卷。
进一步的，双螺杆挤出的工艺条件：螺杆的长径比为40，料筒各段熔融温度为180-220℃，螺杆转速为80-200rpm。
所述离型层选自离型纸。
本发明提供的生物可降解保护膜具有生物可降解性，对环境友好，同时还具备较好的力学性能，可用作光学材料用保护膜。由于聚乳酸与聚烯烃材料之间的相容性较差，本发明通过添加相容剂大幅改善了聚乳酸与聚丙烯、聚乙烯之间的相容性，使制得的聚乳酸/聚丙烯/聚乙烯基材层具有较好的加工性能和物理性能。同时，由于聚乳酸的存在，使用废弃后的保护膜能在自然环境中进行生物降解，减少对环境的污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于这些实施例。
对于保护膜的性能测试方法如下：
(1)拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率测试
采用美国Instron万能试验机，参照标准为GB/T1040.3。选取宽度为25mm，长度大于150mm的试样，其中标距间隔为50mm。测试速度为100mm/min。拉伸模量是指材料在拉伸时的弹性，其值为将材料沿中心轴方向拉伸单位长度所需的力与其横截面积的比。
(2)剥离力测试
采用科健拉伸试验机，参照标准为GB/T2792。
(3)透光率测试
采用日本NDK公司的DNH7000雾度计，参照标准为GB/T2410。
实施例1
本发明提供的一种生物可降解保护膜，包括基材层和粘层。基材层采用聚乳酸40份，乙烯-丙烯嵌段共聚物57份，马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)2.5份，抗氧剂0.5份。其中嵌段共聚聚丙烯(乙烯-丙烯嵌段共聚物)的密度为0.90g/cm3，熔融指数为9.0g/10min。其中聚乳酸的熔融指数为10.0g/10min。
粘层采用乙烯-辛烯共聚物弹性体制备而成。该弹性体的密度为0.88g/cm3，熔融指数为3.0g/10min。
实施例2
基材层采用聚乳酸48份，乙烯-丙烯嵌段共聚物48.8份，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯(PP-g-GMA)3份，抗氧剂0.2份。其中嵌段共聚聚丙烯的密度为0.90g/cm3，熔融指数为9.0g/10min。其中聚乳酸的熔融指数为15.0g/10min。
粘层采用乙烯-辛烯共聚物弹性体制备而成。该弹性体的密度为0.88g/cm3，熔融指数为3.0g/10min。
实施例3
基材层采用聚乳酸53份，乙烯-丙烯嵌段共聚物41.8份，马来酸酐接枝聚丙烯5份，抗氧剂0.2份。其中嵌段共聚聚丙烯的密度为0.91g/cm3，熔融指数为4.0g/10min。其中聚乳酸的熔融指数为10.0g/10min。
粘层采用乙烯-辛烯共聚物弹性体制备而成。该弹性体的密度为0.88g/cm3，熔融指数为3.0g/10min。
实施例4
基材层采用聚乳酸60份，乙烯-丙烯嵌段共聚物29.8份，低密度聚乙烯5份，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯5份，抗氧剂0.2份。其中嵌段共聚聚丙烯的密度为0.91g/cm3，熔融指数为4.0g/10min。低密度聚乙烯的熔融指数为4.0g/10min。聚乳酸的熔融指数为15.0g/10min。
粘层采用乙烯-辛烯共聚物弹性体制备而成。该弹性体的密度为0.905g/cm3，熔融指数为3.5g/10min。
实施例5
基材层采用聚乳酸65份，乙烯-丙烯嵌段共聚物19.5份，低密度聚乙烯10份，马来酸酐接枝聚丙烯5份，抗氧剂0.5份。其中嵌段共聚聚丙烯的密度为0.91g/cm3，熔融指数为4.0g/10min。低密度聚乙烯的熔融指数为4.0g/10min。聚乳酸的熔融指数为20.0g/10min。
粘层采用乙烯-辛烯共聚物弹性体制备而成。该弹性体的密度为0.905g/cm3，熔融指数为3.5g/10min。
实施例6
基材层采用聚乳酸65份，乙烯-丙烯嵌段共聚物17.8份，低密度聚乙烯10份，马来酸酐接枝聚丙烯7份，抗氧剂0.2份。其中嵌段共聚聚丙烯的密度为0.90g/cm3，熔融指数为9.0g/10min。低密度聚乙烯的熔融指数为5.5g/10min。聚乳酸的熔融指数为10.0g/10min。
粘层采用乙烯-辛烯共聚物弹性体制备而成。该弹性体的密度为0.902g/cm3，熔融指数为4.0g/10min。
实施例7
基材层采用聚乳酸70份，乙烯-丙烯嵌段共聚物8份，低密度聚乙烯15份，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯6.5份，抗氧剂0.5份。其中嵌段共聚聚丙烯的密度为0.90g/cm3，熔融指数为9.0g/10min。低密度聚乙烯的熔融指数为5.5g/10min。聚乳酸的熔融指数为10.0g/10min。
粘层采用乙烯-辛烯共聚物弹性体制备而成。该弹性体的密度为0.902g/cm3，熔融指数为4.0g/10min。
对比例1
基材层采用乙烯-丙烯嵌段共聚物100份。其中嵌段共聚聚丙烯的密度为0.90g/cm3，熔融指数为9.0g/10min。
粘层采用乙烯-辛烯共聚物弹性体制备而成。该弹性体的密度为0.88g/cm3，熔融指数为3.0g/10min。
所制得的保护膜的表层的配方如表1所示，所制得的保护膜物理性能汇总如表2。
表1本发明实施例1-7和对比例1提供的保护膜基材层的配方
表2本发明实施例1-7和对比例1提供的保护膜物性测试结果
注：上述测试结果均选自MD测试方向。
通过比较对比例和实施例的测试结果可以得出，本发明实施例1-7提供的保护膜可生物降解。其中，本发明实施例1-4提供的实验方案的剥离力性能表现较好，均大于2.0gf/25mm，对光学膜材料具有较好地粘着性能。与对比例1相比，同时也具备良好的物理性能。而实施例5-7提供的实验方案由于聚乳酸添加量较大，造成模量显著增加，断裂伸长率降低，在亚克力板上剥离力均在1.5gf/25mm以下，粘附效果较差，不宜作为光学材料用保护膜。因此，优选实施例1-4作为光学材料用生物可降解保护膜。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (4)
1.一种生物可降解保护膜，其特征在于，所述保护膜包括基材层和粘层，粘层粘结在基材层的一侧；所述基材层包括下述组分：聚乳酸40-60份，聚丙烯29.8-57份，聚乙烯0-5份，相容剂2.5-7份，抗氧剂0.2-0.5份；所述份数是质量份；所述聚乳酸，聚丙烯，聚乙烯，相容剂，和抗氧剂的总份数是100份；所述相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯0-5份，和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯0-5份；所述基材层的聚乳酸选自左旋聚乳酸或右旋聚乳酸树脂中的一种，所述基材层的聚丙烯为乙烯-丙烯嵌段共聚物，所述基材层的聚乙烯为低密度聚乙烯；所述粘层的材料为乙烯-辛烯共聚物弹性体。
2.根据权利要求1所述的生物可降解保护膜，其特征在于，所述乙烯-丙烯嵌段共聚物的熔融指数在4.0-9.0g/10min之间。
3.根据权利要求1所述的生物可降解保护膜，其特征在于，所述基材层的聚乙烯的熔融指数在4.0-5.5g/10min之间。
4.一种根据权利要求1-3之一所述的生物可降解保护膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：
(1)将基材层原料加入双螺杆挤出机混合挤出造粒，得到共混物；
(2)将步骤(1)得到的共混物与粘层的材料以二层共挤流延的方式制成保护膜。
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