CN112280264A - 一种聚乳酸薄膜用母粒、制备方法及其薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乳酸薄膜用母粒、制备方法及其薄膜，该母粒按质量份包括：左旋聚乳酸树脂50‑70份、右旋聚乳酸树脂15‑44份、外消旋聚乳酸树脂1‑3份和耐热高分子微粒5‑12份；其中，所述耐热高分子微粒的粒径为5‑15μm，熔融温度大于或等于250℃。本发明母粒制备方法简单，添加了该聚乳酸薄膜用母粒的聚乳酸薄膜具有良好的加工耐热性、透明性及开口爽滑性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乳酸薄膜用母粒、制备方法及其薄膜。
背景技术
聚乳酸是一种完全可生物降解的材料，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，是公认的环境友好材料。聚乳酸薄膜作为一种新型薄膜材料，因其力学性能优异、挺度高、透明性好等优点在包装等领域得到越来越广泛的应用。薄膜在作为包装材料时，经常都需要经过印刷、复合、热封等多道加工过程，而在这些过程中，高温的加工条件必不可少，聚乳酸因为熔点较低、耐高温性能并不佳，这对聚乳酸薄膜的应用限制也越来越明显。
在薄膜加工领域中，通常需要添加开口剂到薄膜中，其薄膜具有开口爽滑的效果，从而便于后续的加工。常用的开口剂通常是一些无机微粉，如二氧化碳、滑石粉、碳酸钙、硅藻土、氧化镁、氧化铝等，其价格便宜、耐热性高，在薄膜开口剂中应用十分广泛。但无机开口剂不透明、刚性大，为保证薄膜的开口性能通常添加量较大，这会严重影响薄膜的透明度及力学性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种聚乳酸薄膜用母粒、制备方法及其薄膜，解决了上述背景技术中聚乳酸薄膜耐高温性能和无机类开口剂影响的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种聚乳酸薄膜用母粒，按质量份包括如下组分：
左旋聚乳酸(PLLA)树脂50-70份、右旋聚乳酸(PDLA)树脂15-44份、外消旋聚乳酸(PDLLA)树脂1-3份和耐热高分子微粒5-12份；其中，所述耐热高分子微粒的熔融温度大于或等于250℃。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：提供了上述一种聚乳酸薄膜用母粒的制备方法，包括如下步骤：
1)按质量份将左旋聚乳酸树脂、右旋聚乳酸树脂和耐热高分子微粒依次投入低速混料机中混3min，低速混料机的转速为200转/分钟；再将外消旋聚乳酸树脂投入低速混料机中混2min，调节低速混料机的转速为100转/分钟，得到树脂混合物；
2)将树脂混合物投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒、干燥后制得聚乳酸薄膜用母粒，其中双螺杆挤出机的设定温度为80-220℃，干燥温度为90℃。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之三是：提供了一种聚乳酸薄膜，原料母粒中添加有如权利要求1-8任一项所述的一种聚乳酸薄膜用母粒，且不添加开口剂。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.本发明母粒力学性能优异、挺度高、透明性好，且具有良好的开口爽滑性能及耐高温性能，从而便于后续的加工；
2.本发明母粒制备方法简单，可用于常见的流延、吹膜、双向拉伸等工艺制成的聚乳酸薄膜中，实用性强；
3.本发明添加了该聚乳酸薄膜用母粒的聚乳酸薄膜具有良好的加工耐热性、透明性及开口爽滑性能，可有效解决聚乳酸薄膜耐热性不足而导致的应用受限。
具体实施方式
本发明中，所述左旋聚乳酸树脂的熔融温度大于或等于165℃，在190℃、2.16kg下的熔融指数为1g/10min-12g/10min。优选地，所述左旋聚乳酸树脂的光学纯度大于或等于99％，熔融温度大于或等于170℃，在190℃、2.16kg下的熔融指数为2g/10min-10g/10min。当左旋聚乳酸树脂的熔融温度小于165℃，光学纯度小于99％时，其树脂中左旋聚乳酸分子所占的比例不够高，这会降低其与右旋聚乳酸分子形成的结晶，从而使整个母粒对耐热性的提高失去作用。当左旋聚乳酸树脂在190℃、2.16kg下的熔融指数小于1g/10min时，则树脂的相对粘度大、熔体强度高，流动性差、熔体压力高，从而严重影响母粒及薄膜的生产效率；当左旋聚乳酸树脂在190℃、2.16kg下的熔融指数大于12g/10min时，则树脂的相对粘度小、熔体强度过低，从而影响成膜性及薄膜的拉伸强度。
所述右旋聚乳酸树脂的熔融温度大于或等于165℃，在190℃、2.16kg下的熔融指数为1g/10min-15g/10min。优选地，所述右旋聚乳酸树脂的光学纯度大于或等于99％，熔融温度大于或等于170℃，在190℃、2.16kg下的熔融指数为2g/10min-12g/10min。当右旋聚乳酸树脂的熔融温度小于165℃，光学纯度小于99％时，其树脂中右旋聚乳酸分子所占的比例不够高，这会降低其与左旋聚乳酸分子形成的结晶，从而使整个母粒对耐热性的提高失去作用。当右旋聚乳酸树脂在190℃、2.16kg下的熔融指数小于1g/10min时，则树脂的相对粘度大、熔体强度高，流动性差、熔体压力高，从而严重影响母粒及薄膜的生产效率；当右旋聚乳酸树脂在190℃、2.16kg下的熔融指数大于12g/10min时，则树脂的相对粘度小、熔体强度过低，从而影响成膜性及薄膜的拉伸强度。
所述外消旋聚乳酸树脂的特性粘度为1.5-3.0dL/g。当外消旋聚乳酸树脂的特性粘度小于1.5dL/g时，树脂的耐热性过低，加工时容易降解；当外消旋聚乳酸树脂的特性粘度大于3.0dL/g时，树脂的流动性较差，不利于加工效率。
优选地，所述耐热高分子微粒的粒径为5-15μm，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯微粒和聚萘二甲酸乙二醇酯微粒中的一种或两种的组合。当耐热高分子微粒的粒径小于5μm时，则耐热高分子微粒在薄膜的表面很难形成有效的凸起，就没有对薄膜的开口爽滑效果；当耐热高分子微粒的粒径大于15μm时，则耐热高分子微粒在薄膜的表面形成的凸起过大，形成过于粗糙的表面，反而使薄膜的表面摩擦变大，起不到爽滑效果，另外过大的粒径也容易穿透较薄的薄膜，从而影响成膜性。
下述实施例中采用的聚乳酸商用购得，其中左旋聚乳酸(PLLA)树脂如道达尔科碧恩(Total Corbion)公司的Luminy聚乳酸，牌号L175；右旋聚乳酸(PDLA)如道达尔科碧恩(Total Corbion)公司的Luminy聚乳酸，牌号D120；外消旋聚乳酸(PDLLA)树脂如深圳市博立生物材料有限公司的产品，牌号PDLLA-15。
下述实施例中的耐热高分子微粒可以按照现有的方法制备得到，如按照CN201110004973.9公开的方法制备聚对苯二甲酸乙二醇酯微粒和聚萘二甲酸乙二醇酯微粒，其熔融温度大于或等于250℃，粒径在5-15um。
本发明实施例中的聚乳酸薄膜用母粒，按以下方法进行制备：
1)将左旋聚乳酸(PLLA)树脂，右旋聚乳酸(PDLA)树脂，和耐热高分子微粒依次投入低速混料机中混3min，其中低速混料机的转速为200转/分钟；再将外消旋聚乳酸(PDLLA)树脂投入低速混料机中混2min，其中低速混料机的转速为100转/分钟；
2)将混好的树脂投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒、干燥后制得该母粒，其中双螺杆挤出机的设定温度为80-220℃，干燥温度为90℃。
本发明的聚乳酸薄膜的制备采用高分子薄膜领域技术人员所公知的，如挤出流延、吹膜、双向拉伸等技术制作聚乳酸薄膜。以双向拉伸制备技术为例，挤出温度设定为50-200℃，冷辊温度为35-50℃，纵向拉伸温度为55-75℃，拉伸比为2.0-3.0，横向拉伸温度为70-85℃，拉伸比为3.0-4.5，定型温度为125-135℃。
聚乳酸薄膜的耐热性测试，采用如下方法进行评价：将聚乳酸薄膜裁剪成10cm*10cm大小的样品，放入140℃的鼓风烘箱当中放置30min，然后取出样品，观察薄膜的变色情况，根据薄膜的变黄程度来评估其耐热性。
实施例1
本实施例一种聚乳酸薄膜用母粒，由重量百分比如下组成：左旋聚乳酸(PLLA)树脂60％，右旋聚乳酸(PDLA)树脂30％，聚对苯二甲酸乙二醇酯微粒8％，外消旋聚乳酸(PDLLA)树脂2％。
本实施例母粒的制备按以下方法进行：
1)将左旋聚乳酸(PLLA)树脂，右旋聚乳酸(PDLA)树脂，和耐热高分子微粒依次投入低速混料机中混3min，其中低速混料机的转速为200转/分钟；再将外消旋聚乳酸(PDLLA)树脂投入低速混料机中混2min，其中低速混料机的转速为100转/分钟；
2)将混好的树脂投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒、干燥后制得该母粒，其中双螺杆挤出机的设定温度为80-220℃，干燥温度为90℃。
本实施例的聚乳酸薄膜使用双向拉伸法制备，具体步骤如下：
将本实施例制备的母粒按5wt％的添加量加入到聚乳酸树脂中，然后投入到双向拉伸聚乳酸薄膜生产线中制得厚度为40um的薄膜。其中挤出温度设定为50-200℃，冷辊温度为35℃，纵向拉伸温度为62℃，拉伸比为2.8-3.0，横向拉伸温度为80℃，拉伸比为4.2，定型温度为130℃。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：本实施例一种聚乳酸薄膜用母粒，由重量百分比如下组成：左旋聚乳酸(PLLA)树脂70％，右旋聚乳酸(PDLA)树脂15％，聚对苯二甲酸乙二醇酯微粒12％，外消旋聚乳酸(PDLLA)树脂3％。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：本实施例一种聚乳酸薄膜用母粒，由重量百分比如下组成：左旋聚乳酸(PLLA)树脂50％，右旋聚乳酸(PDLA)树脂44％，聚萘二甲酸乙二醇酯微粒5％，外消旋聚乳酸(PDLLA)树脂1％。
对比例1
一种母粒，由重量百分比如下组成：左旋聚乳酸(PLLA)树脂90％，右旋聚乳酸(PDLA)树脂5％，直径为10um的二氧化硅微粒5％。
采用实施例1的制备方法来制备母粒及相应的薄膜。
对比例2
一种母粒，由重量百分比如下组成：左旋聚乳酸(PLLA)树脂97％，聚萘二甲酸乙二醇酯微粒3％。
采用实施例1的制备方法来制备母粒及相应的薄膜。
将实施例1-3和对比例1、2制备的薄膜进行测试，结果如下：
表1实施例1-3和对比例1、2薄膜性能测试表
由上表可知，采用本发明聚乳酸薄膜用母粒的聚乳酸薄膜具有良好的加工耐热性、透明性及开口爽滑性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种聚乳酸薄膜用母粒，其特征在于：按质量份包括如下组分：
左旋聚乳酸树脂50-70份、右旋聚乳酸树脂15-44份、外消旋聚乳酸树脂1-3份和耐热高分子微粒5-12份；其中，所述耐热高分子微粒的熔融温度大于或等于250℃。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸薄膜用母粒，其特征在于：所述左旋聚乳酸树脂的熔融温度大于或等于165℃，在190℃、2.16kg下的熔融指数为1g/10min-12g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸薄膜用母粒，其特征在于：所述左旋聚乳酸树脂的光学纯度大于或等于99％，熔融温度大于或等于170℃，在190℃、2.16kg下的熔融指数为2g/10min-10g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种聚乳酸薄膜用母粒，其特征在于：所述右旋聚乳酸树脂的熔融温度大于或等于165℃，在190℃、2.16kg下的熔融指数为1g/10min-15g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种聚乳酸薄膜用母粒，其特征在于：所述右旋聚乳酸树脂的光学纯度大于或等于99％，熔融温度大于或等于170℃，在190℃、2.16kg下的熔融指数为2g/10min-12g/10min。
6.根据权利要求1所述的一种聚乳酸薄膜用母粒，其特征在于：所述外消旋聚乳酸树脂的特性粘度为1.5-3.0dL/g。
7.根据权利要求1所述的一种聚乳酸薄膜用母粒，其特征在于：所述耐热高分子微粒的粒径为5-15μm。
8.根据权利要求1所述的一种聚乳酸薄膜用母粒，其特征在于：所述耐热高分子微粒为聚对苯二甲酸乙二醇酯微粒和聚萘二甲酸乙二醇酯微粒中的一种或两种的组合。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种聚乳酸薄膜用母粒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)按质量份将左旋聚乳酸树脂、右旋聚乳酸树脂和耐热高分子微粒依次投入低速混料机中混3min，低速混料机的转速为200转/分钟；再将外消旋聚乳酸树脂投入低速混料机中混2min，调节低速混料机的转速为100转/分钟，得到树脂混合物；
2)将树脂混合物投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒、干燥后制得聚乳酸薄膜用母粒，其中双螺杆挤出机的设定温度为80-220℃，干燥温度为90℃。
10.一种聚乳酸薄膜，其特征在于：原料母粒中添加有如权利要求1-8任一项所述的一种聚乳酸薄膜用母粒。
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