CN112708250B - 一种高透型高阻隔聚乳酸材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高透型高阻隔聚乳酸材料及其制备方法和应用。本发明聚乳酸基体树脂70～95wt.％，有机与无机的复合成核剂0.1～1wt.％，PA 6I/6T5～30wt.％，聚乳酸基体树脂包括左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和内消旋聚乳酸。本发明使用左旋聚乳酸为主要成分，添加右旋聚乳酸提升左旋聚乳酸材料的结晶度与耐温性能，并通过非定形态聚乳酸提高透明度来得到一种制备高阻隔、高透明的聚乳酸基体。本发明通过加入复合核心成核剂来提高聚乳酸的结晶度与结晶速率，使晶体结构更加细腻、均匀，减少结晶结构对制品透明性的影响。本发明还添加引入非定型态聚酰胺PA 6I/6T与PLA进行共混，在不影响透明度的情形下，明显提升聚乳酸材料的耐温性能与阻隔性能。

Description

一种高透型高阻隔聚乳酸材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，更具体地，涉及一种高透型高阻隔聚乳酸材料及其制备方法和应用。
背景技术
塑料瓶作为一种常用的液体包装容器广泛应用于药品、食品、饮料等日常民用与工业领域，目前常见的塑料瓶多采用石油基通用塑料通过吹塑成型工艺制备而成。所使用的塑料大量耗费不可再生化石资源，其废弃物又会给生态环境造成严重的白色污染，是一种不环保、不可持续的材料，因此急待开发一种利用天然可再生资源生产的可循环再生、绿色环保的新材料来代替。聚乳酸(PLA)就是其中一种不错的选择，聚乳酸采用天然的淀粉或秸秆为原料通过发酵、聚合等多项工艺聚合而成，该材料在堆肥条件下又可以转化为水与二氧化碳，绿色环保、无害。
然而，聚乳酸耐温性差，非退火处理的PLA热变形温度通常低于60度，一般通过添加成核剂加速材料退火结晶，提高强度，并且结晶可以提高聚乳酸的阻隔性。但聚乳酸结晶后的聚乳酸会影响制品的透明度，并且有的成核剂可以提升结晶度与成核效率但是会影响制品的透明度，而另一些成核剂虽然可以提升聚乳酸的透明度，结晶速度与结晶度又太低，降低了聚乳酸制品的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有聚乳酸不能兼具有透明度好和阻隔性强的不足，提供一种高透型高阻隔聚乳酸材料。
本发明要解决的另一技术问题是一种高透型高阻隔聚乳酸材料的应用。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种高透型高阻隔聚乳酸材料，包括聚乳酸基体树脂70～95wt.％，成核剂0.1～1wt.％，耐温改性剂5～30wt.％，其中，聚乳酸基体树脂包括左旋聚乳酸(PLLA)、右旋聚乳酸(PDLA)和内消旋聚乳酸(PDLLA)，其质量比为1:0.1～0.5:0.5～1。本发明以不同构型的聚乳酸制备具有高透明、高阻隔的聚乳酸基体，左旋聚乳酸是结晶性聚合物，在加入右旋聚乳酸可以在同样成核含量下提升聚乳酸材料的结晶度与耐温性能。又通过添加非结晶形态的内消旋聚乳酸提高聚乳酸基体的透明度。
进一步地，本发明对聚乳酸基体的结晶过程进行调控，提高聚乳酸制品的阻隔性和透明度。对所述成核剂包括四针状氧化锌晶须、纳米碳和癸二酸二苯甲酰肼中的一种或多种。四针状氧化锌晶须与纳米碳具有较高的比表面积，能够诱导聚乳酸分子快速结晶，有利于提升复合材料的结晶度与耐温性能。同时，成核效果较好，成形的晶体尺度小，有助于提升结晶型PLA的透明度。保证较小的对透光率的影响。癸二酸二苯甲酰肼对PLLA的成核效果很好、成核诱导速度快，可以有效提升复合材料中PLLA与PDLA的结晶度，结晶速度更快。
进一步地，所述四针状氧化锌晶须的尺寸为为5000～15000目。
进一步地，所述纳米碳包括碳纳米管、石墨烯纳米片。
进一步地，所述耐温改性剂为PA 6I/6T，PA 6I/6T是一种低熔点(130℃左右)的非定型态聚酰胺，通过引入PA 6I/6T与PLA进行共混可以在不影响透明度的情况下明显提升复合材料的耐温性能与阻隔性能。
进一步地，所述高透型高阻隔聚乳酸材料应用至包装瓶中。
进一步地，所述包装瓶的制备方法包括：将个原料按配比混合均匀，注入注塑机，吹塑成型。
进一步地，注塑螺杆温度分别为160～190℃，注塑模具温度为20～40℃。
进一步地，吹塑成型中吹瓶工艺中吹胀比为2～10，吹瓶模具温度60～110℃。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明创造性的使用左旋聚乳酸为主要成分，添加右旋聚乳酸提升左旋聚乳酸材料的结晶度与耐温性能，并通过非结晶形态的内消旋聚乳酸提高透明度来得到一种制备高阻隔、高透明的聚乳酸基体。
本发明通过加入复合核心成核剂来提高聚乳酸的结晶度与结晶速率，使晶体结构更加细腻、均匀，减少结晶结构对制品透明性的影响，使聚乳酸在提高透明度的同时具有良好的阻隔性。本发明还添加引入非定型态聚酰胺PA 6I/6T与PLA进行共混，在不影响透明度的情形下，明显提升聚乳酸材料的耐温性能与阻隔性能。
具体实施方式
下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。
实施例1～3
本实施例提供高透型高阻隔聚乳酸材料，其成分如表1所示：
表1
Figure BDA0002854256080000031
按照上述原料配比进行吹塑成型，注塑螺杆温度分别为：165℃、180℃、185℃、190℃，注塑模具温度为25℃，吹瓶工艺中吹胀比为4，吹瓶模具温度95℃制备瓶体厚度为0.1mm的包装瓶。
对所得的瓶体进行热变形温度、透光率和透氧性能进行测试，结果如表2所示：
表2
热变形温度(℃) 透光率(％) 氧气的透过系数
实施例1 93 81 0.86
实施例2 95 86 1.06
实施例3 96 84 1.03
对比例1 88 84 1.07
对比例2 90 86 1.97
对比例3 92 76 1.12
对比例4 90 76 1.08
由表1和表2可知，本发明采用不同构型的聚乳酸，辅以复合核心成核剂和非定型态聚酰胺得到一种高阻隔、高透明的的聚乳酸材料，可应用于包装领域中。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高透型高阻隔聚乳酸材料，其特征在于，包括聚乳酸基体树脂70～95wt.％，成核剂0.1～1wt.％，耐温改性剂5～30wt.％，其中，聚乳酸基体树脂包括左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和内消旋聚乳酸，其质量比为1:0.1～0.5:0.5～1；
所述成核剂为四针状氧化锌晶须、纳米碳和癸二酸二苯甲酰肼中的至少两种，且其中始终含有癸二酸二苯甲酰肼；
所述耐温改性剂为PA 6I/6T。
2.根据权利要求1所述高透型高阻隔聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸基体树脂包括左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和内消旋聚乳酸，其质量比为1:0.2:0.6。
3.根据权利要求1所述高透型高阻隔聚乳酸材料，其特征在于，所述四针状氧化锌晶须的粒径为5000～15000目。
4.根据权利要求1所述高透型高阻隔聚乳酸材料，其特征在于，所述纳米碳包括碳纳米管、石墨烯纳米片。
5.根据权利要求1或2所述高透型高阻隔聚乳酸材料，其特征在于，所述高透型高阻隔聚乳酸材料应用至包装瓶中。
6.根据权利要求5所述高透型高阻隔聚乳酸材料，其特征在于，所述包装瓶通过吹塑成型制成。
7.根据权利要求6所述高透型高阻隔聚乳酸材料，其特征在于，所述吹塑成型中注塑螺杆温度分别为160～190℃，注塑模具温度为20～40℃。
8.根据权利要求6所述高透型高阻隔聚乳酸材料，其特征在于，所述吹塑成型中吹瓶工艺中吹胀比为2～10，吹瓶模具温度60～110℃。
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