CN110305596A - 一种聚乳酸自粘胶带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚乳酸薄膜技术领域，尤其涉及一种聚乳酸自粘胶带及其制备方法。所述聚乳酸自粘胶带包括：胶粘层，所述胶粘层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述胶粘剂包括热塑性弹性体‑丙烯酸酯共聚物、乙烯‑丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂；复合在所述胶粘层上的阻隔层，所述阻隔层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；复合在所述阻隔层上的爽滑层，所述爽滑层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。实验表明，聚乳酸自粘胶带具有较优的拉伸强度和粘结强度，且粘结性能和耐高温性能均较优。

Description

一种聚乳酸自粘胶带及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乳酸薄膜技术领域，尤其涉及一种聚乳酸自粘胶带及其制备方法。
背景技术
基于塑料薄膜的封箱胶带、透明胶带等在包装行业得到广泛应用，随着快递行业的发展，其用量得到大幅度增长。但是大量废弃包装薄膜及封箱胶带没有得到及时回收，或者回收难度较高，造成了白色污染，已经形成较严重的社会问题。基于此，人们提出多种解决方案，其中根本的解决方案是采用可降解、易回收的材料取代现有包装材料。
现有的封箱胶带基于双向拉伸聚丙烯(BOPP)材料，经过高封电晕后使一表面粗糙，然后涂上胶水，再经过分条分成小卷即成胶带。聚丙烯为不可降解高分子材料，基于聚丙烯制备的胶带一般经过一次使用后即遭废弃，既浪费资源，也造成环境污染。
聚乳酸(PLA)是一类新型的可降解高分子材料，具有生物质来源及可降解的特性，适合作为一次性及短期使用产品。采用双向拉伸的方法可以制备具有高强度、高透明性的薄膜产品，以其作为胶带基材可以制备新型可降解胶带。
以聚乳酸为基材制备胶带还需要解决以下问题，首先是聚乳酸的双向拉伸薄膜制备工艺，选择特定指标，具有较高熔体强度的基体树脂对于制备表面均匀、高拉伸倍率的薄膜具有重要意义；其次，聚乳酸与现有的胶粘剂的相容性过优或过差，均不利于制备高性能胶带，相容性过优在胶带成卷后易粘连在一起，影响使用效果，相容性过差则易剥离影响粘接强度；最后，聚乳酸的原料成本高于聚丙烯，降低成本才能提升市场竞争力。
中国专利201510050255.3公布了一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法，包括依次排列的ABC三层结构，A层为表层热封层，B层为中间芯层，C层为抗粘连层。通过调整各层中结晶型聚乳酸与非结晶型聚乳酸来调整薄膜的热封性能。中国专利201510276020.6公布了一种高结晶度双向高力学强度的聚乳酸薄膜的制备方法，将聚乳酸通过单螺杆挤出机挤出，出口模后利用风冷技术将其贴合成一个高速旋转的温度在50～100℃的流延辊，再经过一个-20～60℃的冷却辊后，收卷成膜，利用熔体拉伸和固相二次拉伸获得具有相互垂直结晶结构的高结晶度双向高力学强度的聚乳酸薄膜。
中国专利201210235933.X公布了一种剥离力可控的可剥离聚丙烯酸酯压敏胶膜，是由丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯共聚而成，用氢化松香树脂或增塑剂领苯二甲酸二辛酯来调整压敏胶的剥离力大小。专利201210500436.8公布了一种耐高温压敏胶组合物和耐高温压敏胶带，由反应型聚丙烯酸酯、环氧树脂、含羟基化合物、光引发剂组成。中国专利201310076602.0公布了一种易剥离压敏胶，由丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甘油、甲苯二异氰酸酯和/或过氧化氢二异丙苯、有机溶剂、松香组成。该发明主要应用于双层薄膜贴膜层之间的粘结层，相对于基物易剥离，透明性良好，无残留。
聚乳酸薄膜经双向拉伸后可以形成高度结晶薄膜，耐热温度可达100℃以上，如果能够利用立构结晶原理，制备熔点达230℃以上的立构聚乳酸双拉薄膜材料，则有望制备耐热温度达到180℃以上的耐高温薄膜。中国专利201610927423.7公布了一种挠性电路板用可降解立构复合聚乳酸薄膜及其制备方法，首先，按照一定比例将聚左旋乳酸和聚右旋乳酸采用共混的方式，或者利用聚左旋乳酸和聚右旋乳酸的立构嵌段共聚物形成立构复合聚乳酸结构；将得到的立构复合聚乳酸使用有机溶剂溶解，或者熔融，然后使用薄膜制备工艺制备得到可降解立构复合聚乳酸薄膜；最后将该立构复合聚乳酸薄膜制备挠性电路板用薄膜。专利200980138396.3公布了一种聚乳酸薄膜，将聚乳酸(A)熔融挤出而成的聚乳酸薄膜，所述聚乳酸(A)是将以L-乳酸单元为主要成分的聚乳酸(B)和以D-乳酸单元为主要成分的聚乳酸(C)以特定的重量比熔融混炼而成的聚乳酸，该聚乳酸薄膜满足以下条件：(a)立构复合结晶度在90％以上，(b)雾度在10％以下，(c)于140℃热处理10分钟后的雾度的变化在5％以下。然而，上述聚乳酸薄膜制品均无法同时获得较优的拉伸强度、粘结性能和耐高温性能。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚乳酸自粘胶带及其制备方法，本发明制备的聚乳酸自粘胶带具有较优的拉伸强度和粘结强度，且粘结性能和耐高温性能均较优。
本发明提供了一种聚乳酸自粘胶带，包括：
胶粘层，所述胶粘层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述胶粘剂包括热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂；
复合在所述胶粘层上的阻隔层，所述阻隔层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；
复合在所述阻隔层上的爽滑层，所述爽滑层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。
优选的，所述聚L乳酸的数均分子量为10～30万，所述聚L乳酸的旋光纯度为95～99％；
所述聚D乳酸的数均分子量为10～30万，所述聚D乳酸的旋光纯度为95～99％。
优选的，所述结晶成核剂选自滑石粉、碳酸钙、硅酸钙和硫酸钙晶须中的一种或几种；
所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂的质量比为1～7：0.1～10：1～8.9。
优选的，所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物按照以下方法进行制备：
将热塑性弹性体、丙烯酸酯类共聚物和引发剂混匀，在160～230℃下经挤出造粒，得到热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物。
优选的，所述热塑性弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-氢化异戊二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种；
所述丙烯酸酯类共聚物包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的一种或几种的共聚物；
所述引发剂选自过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种；
所述热塑性弹性体、丙烯酸酯类共聚物和引发剂的质量比为60～90：10～40：0.1～1。
优选的，所述爽滑剂包括硅油、二氧化硅、油酸酰胺、芥酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
优选的，所述胶粘层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂的质量比为100：50～150：0.1～5：0.2～3：1～20；
所述阻隔层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石的质量比为100：50～150：0.1～5：0.5～3：0.1～5；
所述爽滑层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂的质量比为100：50～150：0.1～5：0.5～3：0.5～5。
本发明还提供了一种上文所述聚乳酸自粘胶带的制备方法，包括以下步骤：
采用三层共挤双向拉伸工艺将内层物料、中层物料和外层物料在230～250℃下进行挤片，冷辊后得到片材，将所述片材在70～90℃下分别进行纵向拉伸和横向拉伸，然后，在160～200℃下分别进行纵向拉伸和横向拉伸，收卷后，得到聚乳酸自粘胶带；
所述内层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述中层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；所述外层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。
优选的，在70～90℃下进行的纵向拉伸的倍率为1～3倍，在70～90℃下进行的横向拉伸的倍率为1～3倍；
在160～200℃下进行的纵向拉伸的倍率为1.5～3倍，在160～200℃下进行的横向拉伸的倍率为1.5～3倍。
本发明提供了一种聚乳酸自粘胶带，包括：胶粘层，所述胶粘层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述胶粘剂包括热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂；复合在所述胶粘层上的阻隔层，所述阻隔层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；复合在所述阻隔层上的爽滑层，所述爽滑层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物可以提高弹性体与聚乳酸的相容性，同时，保证弹性体胶粘剂在聚乳酸薄膜表面富集，乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物可以进一步增强弹性体与聚乳酸间的相互作用力，增粘树脂可以调节粘接强度。中间层为阻隔层，通过中间层可以将内层的胶粘剂与外层的爽滑剂有效分隔，提高内层与外层的作用效果。本发明提供的聚乳酸自粘胶带具有较优的拉伸强度和粘结强度，且粘结性能和耐高温性能均较优。另外，本发明提供的聚乳酸自粘胶带具有可降解的特性。
实验结果表明，本发明提供的聚乳酸自粘胶带的拉伸强度不低于138MPa，180°剥离强度不低于5.5N/cm，透光率不低于92％，180℃热收缩率不高于2.5％。聚乳酸自粘胶带在存储2年后，均不会发生外层与内层的粘连。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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。
本发明提供了一种聚乳酸自粘胶带，包括：
胶粘层，所述胶粘层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述胶粘剂包括热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂；
复合在所述胶粘层上的阻隔层，所述阻隔层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；
复合在所述阻隔层上的爽滑层，所述爽滑层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。
本发明提供的聚乳酸自粘胶带包括内层胶粘层。所述胶粘层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂。
在本发明的某些实施例中，所述聚L乳酸的数均分子量为10～30万。在某些实施例中，所述聚L乳酸的数均分子量为15万、20万或30万。在本发明的某些实施例中，所述聚L乳酸的旋光纯度为95～99％。在某些实施例中，所述聚L乳酸的旋光纯度为95％或99％。
在本发明的某些实施例中，所述聚D乳酸的数均分子量为10～30万。在某些实施例中，所述聚D乳酸的数均分子量为15万、20万或30万。在本发明的某些实施例中，所述聚D乳酸的旋光纯度为95～99％。在某些实施例中，所述聚D乳酸的旋光纯度为95％或99％。本发明进一步限定采用具有较高旋光纯度的聚L乳酸和聚D乳酸，更有利于形成立构结晶，进而提高耐热性与整体性能。
本发明中，结晶成核剂有助于提高立构结晶生成速率，进而提高材料的耐热温度。在本发明的某些实施例中，所述结晶成核剂选自滑石粉、碳酸钙、硅酸钙和硫酸钙晶须中的一种或几种。
本发明中，二异氰酸酯作为扩链剂，可以原位生产聚L-乳酸、聚D-乳酸共聚物，增加体系中立构结晶的速率，另一方面，也可以提高聚乳酸分子量，从而提高材料的熔体强度。在本发明的某些实施例中，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
本发明中，所述胶粘剂包括：热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂。
在本发明的某些实施例中，所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂的质量比为1～7：0.1～10：1～8.9。在本发明的某些实施例中，所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂的质量比为7：10：3、4：1：1、2：3：1或5：7：5。
在本发明的某些实施例中，所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物按照以下方法进行制备：
将热塑性弹性体、丙烯酸酯类共聚物和引发剂混匀，在160～230℃下经挤出造粒，得到热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物。
在本发明的某些实施例中，所述热塑性弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-氢化异戊二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种。
所述丙烯酸酯类共聚物包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的一种或几种的共聚物。
所述引发剂选自过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种。
在本发明的某些实施例中，所述热塑性弹性体、丙烯酸酯类共聚物和引发剂的质量比为60～90：10～40：0.1～1.5。在某些实施例中，所述热塑性弹性体、丙烯酸酯类共聚物和引发剂的质量比为80：20：0.5、70：29：1.0或60：40：1.5。
所述挤出的温度为160～230℃。在本发明的某些实施例中，所述挤出的温度为230℃、220℃或210℃。
在本发明的实施例中，所述挤出造粒在双螺杆挤出机中进行。普通的自由基共聚反应多在反应釜中进行，时间长，效率低。本发明将热塑性弹性体和丙烯酸酯类共聚物的反应在双螺杆挤出机中进行，反应时间短，效率高。
在本发明的某些实施例中，所述乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物的来源为一般市售。在某些实施例中，所述乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物为Akema公司生产的LOTADER AX8700、AX8750、AX8820、AX8840、AX-8900、AX8930或Dupond公司生产的ElvaloyPTW系列的乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物。
在本发明的某些实施例中，所述增粘树脂包括萜烯树脂、松香和石油树脂中的一种或几种。
本发明提供的胶粘层中，胶粘剂对于聚乳酸自粘胶带获得较优的拉伸强度和粘结性能起着关键的作用。热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物可以提高弹性体与聚乳酸的相容性，同时，保证弹性体胶粘剂在聚乳酸薄膜表面富集，乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物可以进一步增强弹性体与聚乳酸间的相互作用力，增粘树脂可以调节粘接强度。
在本发明的某些实施例中，所述胶粘层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂的质量比为100：50～150：0.1～5：0.2～3：1～20。在某些实施例中，所述胶粘层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂的质量比为100：100：0.5：0.2：20、100：80：2：0.2：6、100：120：5：0.5：7或100：80：1：3：17。
本发明提供的聚乳酸自粘胶带还包括中间层阻隔层。所述阻隔层复合在所述胶粘层上。所述阻隔层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石。
所述阻隔层中的聚L乳酸和聚D乳酸的数均分子量和旋光纯度同上，在此不再赘述。所述阻隔层中的结晶成核剂和二异氰酸酯的组分和作用同上，在此不再赘述。
在本发明的某些实施例中，所述阻隔层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石的质量比为100：50～150：0.1～5：0.5～3：0.1～5。在某些实施例中，所述阻隔层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石的质量比为100：100：0.5：1：2、100：80：2：0.5：5、100：150：1：1：5或100：120：1：3：3。
本发明提供的聚乳酸自粘胶带还包括外层爽滑层。所述爽滑层复合在所述阻隔层上。所述爽滑层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。
在本发明的某些实施例中，所述爽滑剂包括硅油、二氧化硅、油酸酰胺、芥酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
本发明中，爽滑剂可以迅速扩散至薄膜表面形成防粘连层，保证在收卷后该层不会与含胶的内层产生粘连。
所述爽滑层中的聚L乳酸和聚D乳酸的数均分子量和旋光纯度同上，在此不再赘述。所述爽滑层中的结晶成核剂和二异氰酸酯的组分和作用同上，在此不再赘述。
在本发明的某些实施例中，所述爽滑层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂的质量比为100：50～150：0.1～5：0.5～3：0.5～5。在某些实施例中，所述爽滑层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂的质量比为100：100：0.5：1：5、100：80：2：0.5：0.5、100：150：5：1：1或100：50：1：3：1。
在本发明的某些实施例中，所述聚乳酸自粘胶带的厚度为15～150μm。在某些实施例中，所述聚乳酸自粘胶带的厚度为25～50μm。
本发明提供的聚乳酸自粘胶带具有较优的拉伸强度和粘结强度，且粘结性能和耐高温性能均较优。
本发明还提供了一种上文所述的聚乳酸自粘胶带的制备方法，包括以下步骤：
采用三层共挤双向拉伸工艺将内层物料、中层物料和外层物料在230～250℃下进行挤片，冷辊后得到片材，将所述片材在70～90℃下分别进行纵向拉伸和横向拉伸，然后，在160～200℃下分别进行纵向拉伸和横向拉伸，收卷后，得到聚乳酸自粘胶带；
所述内层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述中层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；所述外层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。
所述聚乳酸自粘胶带的制备方法，采用的原料的组分及配比同上，在此不再赘述。
本发明对所述内层物料、中层物料和外层物料之间的质量比并无特殊的限制，可以根据实际需要进行选择。
在本发明的某些实施例中，所述聚乳酸自粘胶带的制备方法具体为：
A)将内层物料、中层物料和外层物料置于三层共挤双向拉伸机中，内层螺杆将内层物料混合，中层螺杆将中层物料混合，外层螺杆将外层物料进行混合，并在230～250℃下进行挤片，经40～55℃的辊铸片形成片材；
所述内层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述中层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；所述外层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂；
B)将所述片材在70～90℃下分别进行纵向拉伸和横向拉伸；
C)将步骤B)得到的片材在160～200℃下分别进行纵向拉伸和横向拉伸，冷却定型后，进行收卷，得到聚乳酸自粘胶带。
所述挤片的温度为230～250℃。在本发明的某些实施例中，所述挤片的温度为235℃、240℃或250℃。冷辊的温度为40～55℃。在本发明的某些实施例中，所述冷辊的温度为45℃或40℃。
步骤B)中，所述纵向拉伸和横向拉伸的温度均为70～90℃。在本发明的某些实施例中，所述纵向拉伸和横向拉伸的温度均为75℃、80℃或85℃。
在本发明的某些实施例中，在70～90℃下纵向拉伸的倍率为1～3倍。在某些实施例中，所述纵向拉伸的倍率为3倍、2倍、1.5倍。在本发明的某些实施例中，所述横向拉伸的倍率为1～3倍。在某些实施例中，所述横向拉伸的倍率为3倍、2倍、1.5倍。
步骤C)中，所述纵向拉伸和横向拉伸的温度均为160～200℃。在本发明的某些实施例中，所述纵向拉伸和横向拉伸的温度均为160℃、180℃、190℃或200℃。
在本发明的某些实施例中，在160～200℃下纵向拉伸的倍率为1.5～3倍。在某些实施例中，所述纵向拉伸的倍率为3倍、2倍、2.5倍。在本发明的某些实施例中，在160～200℃下横向拉伸的倍率为1.5～3倍。在某些实施例中，所述横向拉伸的倍率为3倍、2倍、1.5倍。
在本发明的某些实施例中，所述横向拉伸后还包括冷却定型，然后收卷，得到聚乳酸自粘胶带。在本发明的某些实施例中，所述冷却定型的温度为50～70℃。在某些实施例中，所述冷却定型的温度为55℃、50℃或70℃。在本发明的某些实施例中，所述冷却定型的时间为5～30min。在某些实施例中，所述冷却定型的时间为30min或5min。在本发明的某些实施例中，所述冷却定型在烘箱中进行。
在本发明的某些实施例中，所述横向拉伸后直接进行收卷，并在室温下储藏1周，即可得到聚乳酸自粘胶带。
本发明在横向拉伸后，进行冷却定型，可以使胶从聚乳酸内层析出，由于中间阻隔层作用，胶只能单向向内析出，因此赋予薄膜以粘性，外层的爽滑层阻止薄膜相互粘结在一起。如果不经过烘箱热处理，将收卷产品室温放置一周时间，胶也会渐渐由基体树脂中析出，而具有粘性。
本发明对上文采用的原料来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
本发明提供了一种聚乳酸自粘胶带，包括：胶粘层，所述胶粘层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述胶粘剂包括热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂；复合在所述胶粘层上的阻隔层，所述阻隔层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；复合在所述阻隔层上的爽滑层，所述爽滑层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物可以提高弹性体与聚乳酸的相容性，同时，保证弹性体胶粘剂在聚乳酸薄膜表面富集，乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物可以进一步增强弹性体与聚乳酸间的相互作用力，增粘树脂可以调节粘接强度。中间层为阻隔层，通过中间层可以将内层的胶粘剂与外层的爽滑剂有效分隔，提高内层与外层的作用效果。本发明提供的聚乳酸自粘胶带具有较优的拉伸强度和粘结强度，且粘结性能和耐高温性能均较优。另外，本发明提供的聚乳酸自粘胶带具有可降解的特性。
实验结果表明，本发明提供的聚乳酸自粘胶带的拉伸强度不低于138MPa，180°剥离强度不低于5.5N/cm，透光率不低于92％，180℃热收缩率不高于2.5％。聚乳酸自粘胶带在存储2年后，均不会发生外层与内层的粘连。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种聚乳酸自粘胶带及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例所用的原料均为一般市售。
实施例1
将苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物80重量份，甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物20重量份，引发剂过氧化苯甲酰0.5重量份混合均匀，于双螺杆挤出机中230℃挤出造粒，得热塑弹性体-丙烯酸酯共聚物S1。
实施例2
将苯乙烯-氢化异戊二烯-苯乙烯共聚物70重量份，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸异丁酯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物29重量份，引发剂二叔丁基过氧化物1.0重量份混合均匀，于双螺杆挤出机中220℃挤出造粒，得热塑弹性体-丙烯酸酯共聚物S2。
实施例3
将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物60重量份，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯共聚物40重量份，引发剂过氧化二异丙苯1.5重量份混合均匀，于双螺杆挤出机中210℃挤出造粒，得热塑弹性体-丙烯酸酯共聚物S3。
实施例4
在三层共挤双向拉伸薄膜机中，外层螺杆将聚L-乳酸100份，聚D-乳酸100份，成核剂硅酸钙0.5份，扩链剂甲苯二异氰酸酯1份，爽滑剂二氧化硅5份混合，中层螺杆将聚L-乳酸100份，聚D乳酸100份，成核剂硅酸钙0.5份，扩链剂甲苯二异氰酸酯1份，水滑石2份混合，内层螺杆聚L-乳酸100份，聚D乳酸100份，成核剂硅酸钙0.5份，扩链剂甲苯二异氰酸酯0.2份，热塑弹性体-丙烯酸酯共聚物S1 7份，乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物(LOTADER AX8700)10份，松香树脂3份混合，其中，聚L乳酸、聚D-乳酸数均分子量20万，旋光纯度99％，螺杆温度设置为235℃挤片，冷辊温度设置为45℃，得到片材。
将所述片材在75℃下分别纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为3倍，然后，在180℃下分别纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为3倍，拉伸结束后，在55℃烘箱中定型30min，收卷后，得到聚乳酸自粘胶带。
实施例5
在三层共挤双向拉伸薄膜机中，外层螺杆将聚L-乳酸100份，聚D-乳酸80份，成核剂硫酸钙晶须2份，扩链剂二苯甲烷二异氰酸酯0.5份，爽滑剂硅油0.5份混合，中层螺杆将聚L-乳酸100份，聚D-乳酸80份，成核剂硫酸钙晶须2份，扩链剂二苯甲烷二异氰酸酯0.5份，水滑石5份混合，内层螺杆聚L-乳酸100份，聚D-乳酸80份，成核剂硫酸钙晶须2份，扩链剂二苯甲烷二异氰酸酯0.2份，热塑弹性体-丙烯酸酯共聚物S2 4份，乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物(AX8820)1份，萜烯树脂1份混合，其中，聚L乳酸、聚D-乳酸数均分子量30万，旋光纯度95％，螺杆温度设置为240℃挤片，冷辊温度设置为40℃，得到片材。
将所述片材在85℃下分别纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为2倍，然后，在190℃下分别纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为2倍，拉伸结束后，在70℃烘箱中定型5min，收卷后，得到聚乳酸自粘胶带。
实施例6
在三层共挤双向拉伸薄膜机中，外层螺杆将聚L-乳酸100份，聚D-乳酸150份，成核剂滑石粉5份，扩链剂己二异氰酸酯1份，爽滑剂芥酸酰胺1份混合，中层螺杆将聚L-乳酸100份，聚D-乳酸150份，成核剂滑石粉1份，扩链剂己二异氰酸酯1份，水滑石5份混合，内层螺杆聚L-乳酸100份，聚D-乳酸120份，成核剂滑石粉5份，扩链剂己二异氰酸酯0.5份，热塑弹性体-丙烯酸酯共聚物S3 2份，乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物(AX8840)4份，C5石油树脂1份混合，其中，聚L乳酸数均分子量15万，旋光纯度99％、聚D-乳酸数均分子量30万，旋光纯度95％，螺杆温度设置为250℃挤片，冷辊温度设置为45℃，得到片材。
将所述片材在85℃下分别纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为2.5倍，然后，在200℃下分别纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为1.5倍，拉伸结束后，在50℃烘箱中定型30min，收卷后，得到聚乳酸自粘胶带。
实施例7
在三层共挤双向拉伸薄膜机中，外层螺杆将聚L-乳酸100份，聚D-乳酸50份，成核剂碳酸钙1份，扩链剂异佛尔酮二异氰酸酯3份，爽滑剂乙撑双硬脂酸酰胺1份混合，中层螺杆将聚L-乳酸100份，聚D-乳酸120份，成核剂碳酸钙1份，扩链剂异佛尔酮二异氰酸酯3份，水滑石3份混合，内层螺杆聚L-乳酸100份，聚D-乳酸80份，成核剂碳酸钙1份，扩链剂异佛尔酮二异氰酸酯3份，热塑弹性体-丙烯酸酯共聚物S1 5份，乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物(AX8930)7份，松香树脂5份混合，其中，聚L乳酸数均分子量30万，旋光纯度99％、聚D-乳酸数均分子量20万，旋光纯度95％，
螺杆温度设置为240℃挤片，冷辊温度设置为45℃，得到片材。
将所述片材在80℃下分别纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为3倍，然后，在160℃下分别纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为2倍，拉伸结束后，收卷，室温存放1周，得到聚乳酸自粘胶带。
比较例1
将数均分子量15万，旋光纯度98％的聚乳酸树脂在双向拉伸薄膜机中210℃挤片，冷辊温度设置为25℃，得到片材。
将所述片材在70℃下纵向拉伸，然后，在70℃下横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为3倍，然后将丙烯酸酯乳液涂覆于薄膜一面，得到聚乳酸基胶带。
比较例2
将数均分子量25万，旋光纯度95％的聚乳酸树脂在双向拉伸薄膜机中210℃挤片，冷辊温度设置为25℃，得到片材。
将所述片材在85℃下纵向拉伸，然后，在85℃下横向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的倍率均为5倍，然后将丙烯酸酯乳液涂覆于薄膜一面，得到聚乳酸基胶带。
实施例8
将上述实施例4～7以及比较例1～2得到的胶带分切为标准25mm宽胶带，测试胶带的力学性能、透光率，以及180°剥离强度。其中，力学性能测试标准为GB/T 1040.3-2006，透光率测试标准为GB/T 2410-2008，剥离强度测试标准为GB/T 2792-2014，热收缩率标准为GB/T 34848-2017，结果如表1所示。
表1实施例4～7以及比较例1得到的胶带的性能评价结果
从表1中可以看出，本发明制备的聚乳酸自粘胶带相比BOPP胶带具有更高的强度(拉伸强度不低于138MPa)及相似的延展性，本发明的聚乳酸自粘胶带的断裂伸长率不低于179％，粘接强度更高(180°剥离强度不低于5.5N/cm)，并且简化了制备流程，降低了产品成本。
另外，本发明中的聚乳酸自粘胶带的透光率不低于92％，180℃热收缩率不高于2.5％。比较例1～2以及市售BOPP胶带产品的熔点均不高于180℃，因此无法在180℃下测试其收缩率。
比较例1～2虽然具有较高的强度与剥离强度，但是在存储1周后，外层与内层相互粘连，影响产品使用性能。而实施例4～7制备的聚乳酸自粘胶带在存储2年后，均不会发生外层与内层的粘连。
实验结果表明，本发明提供的聚乳酸自粘胶带的拉伸强度不低于138MPa，断裂伸长率不低于179％，180°剥离强度不低于5.5N/cm，透光率不低于92％，180℃热收缩率不高于2.5％。聚乳酸自粘胶带在存储2年后，均不会发生外层与内层的粘连。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种聚乳酸自粘胶带，其特征在于，包括：
胶粘层，所述胶粘层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述胶粘剂包括热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂；
复合在所述胶粘层上的阻隔层，所述阻隔层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；
复合在所述阻隔层上的爽滑层，所述爽滑层包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸自粘胶带，其特征在于，所述聚L乳酸的数均分子量为10～30万，所述聚L乳酸的旋光纯度为95～99％；
所述聚D乳酸的数均分子量为10～30万，所述聚D乳酸的旋光纯度为95～99％。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸自粘胶带，其特征在于，所述结晶成核剂选自滑石粉、碳酸钙、硅酸钙和硫酸钙晶须中的一种或几种；
所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的聚乳酸自粘胶带，其特征在于，所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物和增粘树脂的质量比为1～7：0.1～10：1～8.9。
5.根据权利要求4所述的聚乳酸自粘胶带，其特征在于，所述热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物按照以下方法进行制备：
将热塑性弹性体、丙烯酸酯类共聚物和引发剂混匀，在160～230℃下经挤出造粒，得到热塑性弹性体-丙烯酸酯共聚物。
6.根据权利要求5所述的聚乳酸自粘胶带，其特征在于，所述热塑性弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-氢化异戊二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种；
所述丙烯酸酯类共聚物包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的一种或几种的共聚物；
所述引发剂选自过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种；
所述热塑性弹性体、丙烯酸酯类共聚物和引发剂的质量比为60～90：10～40：0.1～1。
7.根据权利要求1所述的聚乳酸自粘胶带，其特征在于，所述爽滑剂包括硅油、二氧化硅、油酸酰胺、芥酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的聚乳酸自粘胶带，其特征在于，所述胶粘层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂的质量比为100：50～150：0.1～5：0.2～3：1～20；
所述阻隔层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石的质量比为100：50～150：0.1～5：0.5～3：0.1～5；
所述爽滑层中，聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂的质量比为100：50～150：0.1～5：0.5～3：0.5～5。
9.权利要求1所述聚乳酸自粘胶带的制备方法，包括以下步骤：
采用三层共挤双向拉伸工艺将内层物料、中层物料和外层物料在230～250℃下进行挤片，冷辊后得到片材，将所述片材在70～90℃下分别进行纵向拉伸和横向拉伸，然后，在160～200℃下分别进行纵向拉伸和横向拉伸，收卷后，得到聚乳酸自粘胶带；
所述内层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和胶粘剂；所述中层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和水滑石；所述外层物料包括聚L乳酸、聚D乳酸、结晶成核剂、二异氰酸酯和爽滑剂。
10.根据权利要求9所述的聚乳酸自粘胶带的制备方法，其特征在于，在70～90℃下进行的纵向拉伸的倍率为1～3倍，在70～90℃下进行的横向拉伸的倍率为1～3倍；
在160～200℃下进行的纵向拉伸的倍率为1.5～3倍，在160～200℃下进行的横向拉伸的倍率为1.5～3倍。
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