CN113845761A - 一种高透明完全可降解薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高透明完全可降解薄膜及其制备方法，其中薄膜以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸80‑97份，增韧剂1‑15份，填充剂1‑5份，润滑剂0.1‑1份，成核剂0.05‑1份，相容剂0.1‑8份，增塑剂0.1‑6份；聚乳酸和增韧剂共混改性，其中聚乳酸是PLA2003D、PLA4032D、PLA110、PLA190、PLAlx175中的一种或多种的混合物；增韧剂是聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)，二氧化碳基热塑性聚氨酯(PPCU)中的一种或多种的混合物；本发明解决了现有的可降解薄膜透光性查，雾度高，力学性能差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜生产技术领域，尤其涉及一种高透明完全可降解薄膜及其制备方法。
背景技术
目前许多高透明需求的包装膜均为不可降解的聚酯膜或聚烯烃膜，使用后会对环境造成很大负担，短时间内无法降解，污染环境。
目前市场已有部分可降解薄膜作为替代品使用，但是多数可降解薄膜在透光性上表现较差，无法完全满足市场需求，为满足使用需求，急需要开发出一种高透光并且性能优异的可降解薄膜的配方和加工工艺，以完全满足市场需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，通过在对聚乳酸加入增韧剂进行改性处理，解决了现有的可降解薄膜透光性查，雾度高，力学性能差的问题。
针对上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种高透明完全可降解薄膜，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸80-97份，增韧剂1-15份，填充剂1-5份，润滑剂0.1-1份，成核剂0.05-1份，相容剂0.1-8份，增塑剂0.1-6份；
所述聚乳酸和增韧剂共混改性，其中所述聚乳酸是PLA2003D、PLA4032D、 PLA110、PLA190、PLAlx175中的一种或多种的混合物；所述增韧剂是聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，聚甲基乙撑碳酸酯 (PPC)，二氧化碳基热塑性聚氨酯(PPCU)中的一种或多种的混合物。
优选地，所述填充剂是碳酸钙、滑石粉、马铃薯淀粉、硫酸钡、白炭黑中的一种或多种的混合物。
优选地，所述成核剂是滑石粉、TMC成核剂、纳米二氧化硅中的一种或多种的混合物。
优选地，所述润滑剂是乙撑双硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、微细滑石粉中的一种或多种的混合物。
优选地，所述相容剂是环氧交联剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、POE-g-GMA中的一种或多种的混合物。
优选地，所述增塑剂是甘油、乙酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三乙酯、乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种的混合物。
本发明还提供一种高透明完全可降解薄膜的制备方法，包含以下步骤：
(1)将聚乳酸和增韧剂共混改性，首先将不同原材料在40—70℃下进行烘干处理，然后按比例进行称量混合；
(2)将烘干后的原料加入到高混机内，在转速100-600r/min下混合30-80s，使物料混合均匀；
(3)将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机沿挤出路径分为13个分区，其中一区100℃-140℃，二区至六区为195℃-210℃,七区至九区为185-200℃，十区至十二区为180-200℃，十三区为175-185℃，挤出后进行风冷切粒，得到专用的树脂颗粒；
(4)树脂颗粒加入到挤出制片设备中，加热熔融挤出，挤出路径分为七个制片温度分区，其中其中一区140℃-180℃，二区至五区为175℃-210℃,六区至七区为165-190℃，挤出的片料经第一冷辊和第二冷辊冷却后进入到纵向拉伸预热区，再进入拉伸区进行纵向拉伸，然后进入纵向拉伸冷却区进行冷却；
(5)完成纵向拉伸后进入到横向拉伸预热区，预热后进入横向拉伸区进行横向拉伸，拉伸后进入定型区定型然后进入横向拉伸冷却区进一步冷却。
优选地，步骤四中第一冷辊的温度为25℃-30℃，第二冷辊的温度为35℃-45 ℃，牵引速度为20rpm；纵向拉伸预热区的温度为50℃-70℃，纵向拉伸区的温度为55℃-75℃，纵向拉伸冷却区的温度为20℃-23℃。
优选地，步骤五中横向拉伸预热区的温度为52℃-75℃，横向拉伸区的温度为55℃-80℃，定型区的温度为100℃-130℃，纵向拉伸冷却区的温度为22℃-30℃。
优选地，双螺杆挤出机的主机转速为200-350rpm，主机电流为额定值的 55％-80％，喂料速度为120-200kg/h。
优选地，挤出制片设备的主机转速为100-350rpm，牵引速度为20rpm。
优选地，纵向拉伸入口的张力设定为150N，快速拉伸区和慢速拉伸区的速度比值为(2.5-3.5):1。
优选地，横向拉伸的牵引张力为1500N，收卷张力为480N，切边后收卷。
有益效果：
本发明通过对聚乳酸PLA进行改性，在共混后加入助剂得到透明度高，透光率高，雾度更低，力学性能好且耐热性好的薄膜材料，且该薄膜材料可降解，在性能优异的情况下满足绿色环保要求，对环境友好。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。
实施例1
一种高透明完全可降解薄膜，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸 95份，增韧剂4份，润滑剂0.5份，成核剂0.1份，相容剂0.1份，增塑剂0.3 份；
其中聚乳酸选用PLA 2003D；增韧剂选用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；润滑剂选用乙撑双硬脂酸酰胺；成核剂选用纳米二氧化硅；相容剂选用环氧交联剂；增塑剂选用甘油。
一种高透明完全可降解薄膜的制备方法，
(1)将聚乳酸和增韧剂共混改性，首先将不同原材料在40—70℃下进行烘干处理，然后按比例进行称量混合；
(2)将烘干后的原料加入到高混机内，在转速100-600r/min下混合30-80s，使物料混合均匀；
(3)将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机加工参数：温度分为13个分区，其中一区110℃，二区--六区为210℃,七区—九区为200℃，十区—十二区为190℃，十三区185℃，主机转速300rpm，主机电流为额定值的 65％，喂料速度150kg/h，风冷切粒，通过筛分后得到专用树脂颗粒；
(4)树脂颗粒加入到挤出制片设备中，加热熔融挤出，制片温度分为七个分区，其中一区160℃，二区--五区为195℃,六区—七区为185℃，主机转速 100—350rpm，第一冷辊温度25℃，第二冷辊温度35℃,牵引速度20rpm；拉伸工艺纵拉辊预热区温度设定60℃，拉伸区65℃，冷却区20℃，纵拉入口张力设定为150N，快慢区速度比设置为3.2倍；
(5)横拉辊预热区温度设定65℃，拉伸区70℃，定型区温度设定100℃，冷却区22℃，牵引张力设为1500N，收卷张力480N，切边收卷。
实施例2
一种高透明完全可降解薄膜，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸 90份，增韧剂7份，填充剂2份，润滑剂0.2份，成核剂0.2份，相容剂0.2 份，增塑剂0.4份；
其中聚乳酸选用PLA 4032D；增韧剂选用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；填充剂选用碳酸钙；润滑剂选用乙撑双硬脂酸酰胺；成核剂选用纳米二氧化硅；相容剂选用环氧交联剂；增塑剂选用甘油。
一种高透明完全可降解薄膜的制备方法同实施例一。
实施例3
一种高透明完全可降解薄膜，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸 90份，增韧剂9份，润滑剂0.5份，成核剂0.1份，相容剂0.1份，增塑剂0.3 份；
其中聚乳酸选用PLA 110；增韧剂选用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；润滑剂选用乙撑双硬脂酸酰胺；成核剂选用纳米二氧化硅；相容剂选用环氧交联剂；增塑剂选用甘油。
一种高透明完全可降解薄膜的制备方法同实施例一。
实施例4
一种高透明完全可降解薄膜，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸 84份，增韧剂15份，润滑剂0.5份，成核剂0.1份，相容剂0.1份，增塑剂0.3 份；
其中聚乳酸选用PLA 190；增韧剂选用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；润滑剂选用乙撑双硬脂酸酰胺；成核剂选用纳米二氧化硅；相容剂选用环氧交联剂；增塑剂选用甘油。
一种高透明完全可降解薄膜的制备方法同实施例一。
实施例5
一种高透明完全可降解薄膜，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸 95份，增韧剂4份，润滑剂0.5份，成核剂0.1份，相容剂0.1份，增塑剂0.3 份；
其中聚乳酸选用PLA lx175；增韧剂选用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；润滑剂选用乙撑双硬脂酸酰胺；成核剂选用纳米二氧化硅；相容剂选用环氧交联剂；增塑剂选用甘油。
一种高透明完全可降解薄膜的制备方法同实施例一。
对比例1
一种高透明完全可降解薄膜，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸 99份，润滑剂0.5份，成核剂0.1份，相容剂0.1份，增塑剂0.3份；
其中聚乳酸选用PLA lx175；润滑剂选用乙撑双硬脂酸酰胺；成核剂选用纳米二氧化硅；相容剂选用环氧交联剂；增塑剂选用甘油。
一种高透明完全可降解薄膜的制备方法同实施例一。
对比例2
一种高透明完全可降解薄膜，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸 99份，润滑剂0.5份，成核剂0.1份，相容剂0.1份，增塑剂0.3份；
其中聚乳酸选用PLA190；润滑剂选用乙撑双硬脂酸酰胺；成核剂选用纳米二氧化硅；相容剂选用环氧交联剂；增塑剂选用甘油。
一种高透明完全可降解薄膜的制备方法同实施例一
试验例
对实施例1～5和对比例1、对比例2中制得的薄膜进行透光率、雾度、拉伸强度、断裂伸长率的测试，其中透光率根据标准GB/T3682.1-2018测试，雾度根据GB2410-80，拉伸强度根据标准GB/T1040-2006测试，断裂伸长率根据标准 GB/T16578-1996。
试验结果为表1。
表1.实施例和对比例的高透明完全可降解薄膜测试结果
由上述实施例和对比例的试验数据可以得出，从整体上看在加入了增韧剂聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸共混改性后，生产出来的薄膜透明度提高，透光率不低于88％，薄膜的雾度也得到显著的控制降低，并且增韧剂的加入使得薄膜的断裂伸长率得到显著提升；
由实施例1和实施例5相比较可知，其余原料和条件均相同的情况下，聚乳酸选用PLA 2003D时薄膜的拉伸强度相对较高，选用PLA lx175时薄膜的雾度有大幅度降低且断裂伸长率有大幅度的提高，综合来说选用PLA lx175优势更明显；
由两个对比例相比较可知聚乳酸选用PLA lx175在雾度和断裂伸长率上稍有优势，因此在选用聚乳酸PLA lx175，加入适量的增韧剂聚丁二酸丁二醇酯进行共混改性后并加入润滑剂，成核剂，相容剂以及增塑剂等助剂的情况下可以获得高透明度，低雾度，高拉伸强度和高断裂伸长率的薄膜。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高透明完全可降解薄膜，其特征在于，以100份量计，包含以下原料组分：聚乳酸80-97份，增韧剂1-15份，填充剂1-5份，润滑剂0.1-1份，成核剂0.05-1份，相容剂0.1-8份，增塑剂0.1-6份；
所述聚乳酸和增韧剂共混改性，其中所述聚乳酸是PLA2003D、PLA4032D、PLA110、PLA190、PLAlx175中的一种或多种的混合物；所述增韧剂是聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)，二氧化碳基热塑性聚氨酯(PPCU)中的一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种高透明完全可降解薄膜，其特征在于，所述填充剂是碳酸钙、滑石粉、马铃薯淀粉、硫酸钡、白炭黑中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高透明完全可降解薄膜，其特征在于，所述成核剂是滑石粉、TMC成核剂、纳米二氧化硅中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高透明完全可降解薄膜，其特征在于，所述润滑剂是乙撑双硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、微细滑石粉中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种高透明完全可降解薄膜，其特征在于，所述相容剂是环氧交联剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、POE-g-GMA中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种高透明完全可降解薄膜，其特征在于，所述增塑剂是甘油、乙酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三乙酯、乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种的混合物。
7.权利要求1～6任意一项所述的一种高透明完全可降解薄膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将聚乳酸和增韧剂共混改性，首先将不同原材料在40—70℃下进行烘干处理，然后按比例进行称量混合；
(2)将烘干后的原料加入到高混机内，在转速100-600r/min下混合30-80s，使物料混合均匀；
(3)将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机沿挤出路径分为13个分区，其中一区100℃-140℃，二区至六区为195℃-210℃,七区至九区为185-200℃，十区至十二区为180-200℃，十三区为175-185℃，挤出后进行风冷切粒，得到专用的树脂颗粒；
(4)树脂颗粒加入到挤出制片设备中，加热熔融挤出，挤出路径分为七个制片温度分区，其中其中一区140℃-180℃，二区至五区为175℃-210℃,六区至七区为165-190℃，挤出的片料经第一冷辊和第二冷辊冷却后进入到纵向拉伸预热区，再进入拉伸区进行纵向拉伸，然后进入纵向拉伸冷却区进行冷却；
(5)完成纵向拉伸后进入到横向拉伸预热区，预热后进入横向拉伸区进行横向拉伸，拉伸后进入定型区定型然后进入横向拉伸冷却区进一步冷却。
8.根据权利要求7所述的一种高透明完全可降解薄膜的制备方法，其特征在于，步骤四中第一冷辊的温度为25℃-30℃，第二冷辊的温度为35℃-45℃，牵引速度为20rpm；纵向拉伸预热区的温度为50℃-70℃，纵向拉伸区的温度为55℃-75℃，纵向拉伸冷却区的温度为20℃-23℃。
9.根据权利要求7所述的一种高透明完全可降解薄膜的制备方法，其特征在于，步骤五中横向拉伸预热区的温度为52℃-75℃，横向拉伸区的温度为55℃-80℃，定型区的温度为100℃-130℃，纵向拉伸冷却区的温度为22℃-30℃。
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