CN110126416A - 一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜及其制备方法。该聚酯薄膜从上表面到下表面依次有C层薄膜、B层薄膜和A层薄膜共三层薄膜复合而成。所述A层薄膜的原料质量分数组成为：2,5‑呋喃二甲酸2000份，生物基二元醇650‑1200份，生物基二元酸1‑50份，催化剂0.2‑0.4份，稳定剂0.1‑0.3份；所述的B层薄膜的原料质量分数组成为；2,5‑呋喃二甲酸2000份，生物基二元醇550‑800份，生物基二元酸10‑250份，催化剂0.2‑0.4份，稳定剂0.1‑0.3份，所述C层薄膜与所述A层薄膜的原料质量分数组成相同。本发明的生物基聚酯薄膜的所有原料均可来源于生物发酵，且阻隔性能媲美BOPET以满足行业要求。

Description

一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚酯薄膜领域，特别是涉及一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜及其制备方法。
背景技术
BOPET(双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜是一种综合性能优异的聚合物薄膜，因此被广泛的应用于包装领域。但是，随着世界范围内对绿色环保材料的要求，BOPET由于其本身为石油基材料且降解速度缓慢，因此薄膜领域迫切的需要一种生物基聚酯材料来代替BOPET。正是基于此背景，近年来大量的科研单位和企业将精力投入到生物基聚酯薄膜的研发，这些生物基材料包括聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚丙二酸丁二醇酯和聚丁二酸共己二酸丁二醇酯共聚物等。尽管这些生物基材料中部分已经走向市场，但是它们相对于BOPET在性能方面还是不具备足够的竞争力。尤其是作为包装材料，这些生物基材料的力学性能和阻隔性远远低于BOPET。因此，迫切的需要一种既是生物基材料，又拥有足够的阻隔性和力学强度聚酯的出现。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种具有优异的阻隔性能和力学性能的聚酯薄膜及其制备方法，该聚酯薄膜的所有原料均可来源于生物发酵，且阻隔性能媲美BOPET以满足行业要求。
为解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种具有优异的阻隔性能和力学性能的呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜，该生物基聚酯薄膜从上表面到下表面依次由C层薄膜、B层薄膜和A层薄膜共3层薄膜复合组成；
所述的A层薄膜的原料质量份数组成为：
所述的B层薄膜原料质量份数组成为；
所述的C层薄膜与所述A层薄膜的原料质量分数组成相同。
在本发明一个较佳实施例中，所述的生物基二元醇为乙二醇、丁二醇、1,3丙二醇、1,6己二醇中的一种或几种。
在本发明一个较佳实施例中，所述的生物基二元酸为琥珀酸、己二酸、癸二酸和十二烷二酸中的一种或多种。
在本发明一个较佳实施例中，所述的催化剂为乙二醇锑、三氧化二锑、醋酸锑和二氧化锗、钛酸四丁酯、二月桂酸二丁基锡、丁基氧化锡中的一种或几种。
在本发明一个较佳实施例中，所述的稳定剂为磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、焦磷酸、磷酸铵、磷酸三甲酯、磷酸二甲酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯酯和亚磷酸铵中的一种或多种。
本发明另一方面提供了一种具有优异的阻隔性能和力学性能的呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将A层薄膜的原料按照配比称量，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得A和C层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
(2)将B层薄膜的原料按照配比称量，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得B层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
(3)层薄膜的原料处理：对聚酯切片进行干燥处理，第一次结晶温度为90-130℃，结晶15小时，第二次的结晶温度为150℃，干燥温度为170℃，干燥时间大于4小时。
(4)共挤出：3层共挤，主挤出机挤出B层薄膜，另两台辅助挤出机分别挤出A层薄膜和C层薄膜，物料的挤出温度比聚酯熔点高5-20℃。
(5)铸片：聚酯切片在挤出机中经熔融过滤后进入模头被挤出，成型铸片，模头温度比聚酯熔点高5-20℃，冷压辊温度为20-35℃。
(6)纵向拉伸：铸片之后，进入纵向拉伸机，纵向拉伸温度为50-80℃，拉伸倍数为3-4.5倍。
(7)横向拉伸：纵向拉伸后进入横向拉伸机拉伸和热定型，热定型温度比聚酯切片熔点低10-30℃。
(8)牵引收卷：热定型完毕后，牵引收卷，制得一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜。
本发明的有益效果是：
1、本发明所制薄膜的原料均为生物基原料，因此本发明所制聚酯薄膜是一种绿色环保的生物基聚酯薄膜。
2、本发明所制的生物基聚酯薄膜具有优异的力学性能和阻隔性能，可以大量代替目前常用的BOPET。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
称取2000g 2,5-呋喃二甲酸、650g乙二醇、1g琥珀酸、0.2g乙二醇锑，0.1g磷酸三甲酯，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得A层薄膜和C层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
称取2000g 2,5-呋喃二甲酸、550g乙二醇、10g琥珀酸、10g癸二酸、0.2g乙二醇锑，0.1g磷酸三甲酯，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得B层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
层薄膜的原料处理：对聚酯切片进行干燥处理，第一次结晶温度为90-130℃，结晶15小时，第二次的结晶温度为160℃，干燥温度为180℃，干燥时间大于4小时。
共挤出：3层共挤，主挤出机挤出B层薄膜，另两台辅助挤出机分别挤出A层薄膜和C层薄膜，物料的挤出温度比聚酯熔点高5-20℃。
铸片：熔体经熔融过滤后进入模头被挤出，成型铸片，模头温度比聚酯熔点高5-20℃，冷压辊温度为20-35℃。
纵向拉伸：铸片之后，进入纵向拉伸机，纵向拉伸温度为60-90℃，拉伸倍数为3-4.5倍。
横向拉伸：纵向拉伸后进入横向拉伸机拉伸和热定型，热定型温度比聚酯切片熔点低20-40℃。
牵引收卷：热定型完毕后，牵引收卷，制得一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜。
实施例2
称取2000g 2,5-呋喃二甲酸、1200g丁二醇、3g己二酸、0.3g三氧化二锑，0.2g次亚磷酸，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得A层薄膜和C层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
称取2000g 2,5-呋喃二甲酸、800g丁二醇、50g葵二酸、0.3g三氧化二锑，2g次亚磷酸，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得B层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
层薄膜的原料处理：对聚酯切片进行干燥处理，第一次结晶温度为90-130℃，结晶15小时，第二次的结晶温度为160℃，干燥温度为180℃，干燥时间大于7小时。
共挤出：3层共挤，主挤出机挤出B层薄膜，另两台辅助挤出机分别挤出A层薄膜和C层薄膜，物料的挤出温度比聚酯熔点高5-20℃。
铸片：熔体经熔融过滤后进入模头被挤出，成型铸片，模头温度比聚酯熔点高5-20℃，冷压辊温度为20-35℃。
纵向拉伸：铸片之后，进入纵向拉伸机，纵向拉伸温度为60-90℃，拉伸倍数为3-4.5倍。
横向拉伸：纵向拉伸后进入横向拉伸机拉伸和热定型，热定型温度比聚酯切片熔点低20-40℃。
牵引收卷：热定型完毕后，牵引收卷，制得一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜。
实施例3
称取2000g 2,5-呋喃二甲酸、650g乙二醇、100g 1,3丙二醇、10g己二酸、0.2g醋酸锑，0.1g磷酸铵，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得A层薄膜和C层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
称取2000g 2,5-呋喃二甲酸、650g乙二醇、100g琥珀酸、30g己二酸、0.2g醋酸锑，0.1g磷酸铵，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得B层薄膜所需改性聚酯原料，切片；
层薄膜的原料处理：对聚酯切片进行干燥处理，第一次结晶温度为90-130℃，结晶15小时，第二次的结晶温度为160℃，干燥温度为180℃，干燥时间大于7小时。
共挤出：3层共挤，主挤出机挤出B层薄膜，另两台辅助挤出机分别挤出A层薄膜和C层薄膜，物料的挤出温度比聚酯熔点高5-20℃。
铸片：熔体经熔融过滤后进入模头被挤出，成型铸片，模头温度比聚酯熔点高5-20℃，冷压辊温度为20-35℃。
纵向拉伸：铸片之后，进入纵向拉伸机，纵向拉伸温度为60-90℃，拉伸倍数为3-4.5倍。
横向拉伸：纵向拉伸后进入横向拉伸机拉伸和热定型，热定型温度比聚酯切片熔点低20-40℃。
牵引收卷：热定型完毕后，牵引收卷，制得一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜。
实施例4
称取2000g 2,5-呋喃二甲酸、550g乙二醇、50g己二酸、350g 1,4丁二醇、0.4g乙二醇锑，0.3g磷酸三甲酯，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得A层薄膜和C层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
称取2000g 2,5-呋喃二甲酸、650g丁二醇、200g1,3-丙二醇、150g己二酸、0.4g二氧化锗，0.3g磷酸二氢，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得B层薄膜所需改性聚酯原料，切片。
层薄膜的原料处理：对聚酯切片进行干燥处理，第一次结晶温度为90-130℃，结晶15小时，第二次的结晶温度为160℃，干燥温度为180℃，干燥时间大于7小时。
共挤出：3层共挤，主挤出机挤出B层薄膜，另两台辅助挤出机分别挤出A层薄膜和C层薄膜，物料的挤出温度比聚酯熔点高5-20℃。
铸片：熔体经熔融过滤后进入模头被挤出，成型铸片，模头温度比聚酯熔点高5-20℃，冷压辊温度为20-35℃。
纵向拉伸：铸片之后，进入纵向拉伸机，纵向拉伸温度为60-90℃，拉伸倍数为3-4.5倍。
横向拉伸：纵向拉伸后进入横向拉伸机拉伸和热定型，热定型温度比聚酯切片熔点低20-40℃。
牵引收卷：热定型完毕后，牵引收卷，制得一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜。
实施例1-实施例4制得的生物基高阻隔聚酯薄膜的性能如表1所示。
本发明的呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜及其制备方法的有益效果是：本发明所制薄膜阻隔性好、加工性高、拉伸性能好、抗氧性好，绿色环保，可大量替代现用于食品包装的BOPET薄膜。本发明的原料均可来源于生物发酵，是一种全生物基的绿色环保产品。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜，其特征在于，所述生物基聚酯薄膜从上表面到下表面依次由C层薄膜、B层薄膜和A层薄膜共三层薄膜复合组成，
所述A层薄膜的原料质量分数组成为：
所述的B层薄膜的原料质量分数组成为；
所述的C层薄膜与所述A层薄膜的原料质量分数组成相同。
2.根据权利要求1所述的生物基聚酯薄膜，其特征在于，所述生物基二元醇为乙二醇、丁二醇、1,3丙二醇、1,6己二醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的生物基聚酯薄膜，其特征在于，所述生物基二元酸为琥珀酸、己二酸、癸二酸和十二烷二酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的生物基聚酯薄膜，其特征在于，所述催化剂为乙二醇锑、三氧化二锑、醋酸锑、二氧化锗、钛酸四丁酯、二月桂酸二丁基锡、丁基氧化锡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的生物基聚酯薄膜，其特征在于，所述稳定剂为磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、焦磷酸、磷酸铵、磷酸三甲酯、磷酸二甲酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯酯和亚磷酸铵中的一种或多种。
6.如权利要求1至5任一项所述的生物基聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)将A层薄膜的原料按照配比称量，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得A层薄膜和C层薄膜所需改性聚酯原料，切片；
(2)将B层薄膜的原料按照配比称量，液体和液体混合，固体和固体混合，通过酯化和缩聚制得B层薄膜所需改性聚酯原料，切片；
(3)层薄膜的原料处理：对聚酯切片进行干燥处理，第一次结晶温度为90-130℃，结晶15小时，第二次的结晶温度为150℃，干燥温度为170℃，干燥时间大于4小时；
(4)共挤出：3层共挤，主挤出机挤出B层薄膜，另两台辅助挤出机分别挤出A层薄膜和C层薄膜，物料的挤出温度比聚酯熔点高5-20℃；
(5)铸片：聚酯切片在挤出机中经熔融过滤后进入模头被挤出，成型铸片，模头温度比聚酯熔点高5-20℃，冷压辊温度为20-35℃；
(6)纵向拉伸：铸片之后，进入纵向拉伸机，纵向拉伸温度为50-80℃，拉伸倍数为3-4.5倍；
(7)横向拉伸：纵向拉伸后进入横向拉伸机拉伸和热定型，热定型温度比聚酯切片熔点低10-30℃；
(8)牵引收卷：热定型完毕后，牵引收卷，制得一种呋喃基高阻隔性生物基聚酯薄膜。
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