CN114193890B - 一种可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及软包装技术领域，特别涉及一种可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜及其制备方法。该双向拉伸聚乳酸烟膜的膜层结构包括BOPLA薄膜层和水汽阻隔层；水汽阻隔层的原料组分包括聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水；聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂与水的质量比为(65.5～85.0):(5.89～8.50)：(0.50～1.25)：(1.00～2.50):(33.7～43.5)。该双向拉伸聚乳膜水汽透过率低，具有优异的水汽阻隔性能，且其兼具雾度低、热封强度高等优异性能，具有可降解性能及良好的热封性能，在对水汽阻隔性能要求高的产品包装上具有很好的应用前景。

Description

一种可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜及其 制备方法
技术领域
本发明涉及软包装技术领域，特别涉及一种可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜及其制备方法。
背景技术
塑料制品作为一种新型材料，具有轻便，耐用、成本低等特点，在全世界都被广泛只用，并且每年都在增长。例如，在香烟包装中，目前使用最广的是BOPP薄膜，虽然BOPP薄膜具有透明性好，尺寸稳定性好，水汽阻隔性好等优点，但是由于BOPP薄膜不能被自然界降解，且香烟在人们生活中的使用量又多，就会造成其包装盒用的BOPP薄膜随意乱丢，造成环境的污染。
聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。近些年来，随着人们环保意识的逐渐提高和白色垃圾的不断增多，对聚乳酸的重视和研究也越来越多，市场的聚乳酸薄膜产品种类也再不断丰富。聚乳酸烟膜作为一种可降解的薄膜，已渐渐被使用接纳；但是，虽然BOPLA薄膜可降解，但是其水汽阻隔性差，不适合用于对水汽阻隔性能要求高的产品的包装，例如香烟的包装，为了扩大BOPLA薄膜的应用范围，需要提高其阻隔性能。
申请号为CN201911138446.X，授权公告号为CN110774714B，公开日为2020年02月11日的中国发明专利，公开了一种可降解双向拉伸聚乳酸烟膜及其制备方法，可降解双向拉伸聚乳酸烟膜是由共挤拉伸的A、B和C三层组成，以质量百分比计，A层包括80～90％热封Ⅰ型PLA、8～15％爽滑剂和2～5％抗粘连剂，热封Ⅰ型PLA由70～80％结晶PLA和20～30％非结晶PLA组成；B层包括90～95％结晶型PLA，1～5％抗静电剂、1～2％增挺剂，1～5％增韧剂；C层包括94～97％热封Ⅱ型PLA、2～3％爽滑剂和1～3％抗粘连剂，所述热封Ⅱ型PLA由75～85％结晶PLA和15～25％非结晶PLA组成；虽然该方案改善了薄膜的热封性能、雾度等，但是得到了双向拉伸聚乳酸烟膜不具有优异的水汽阻隔性能，不适合用于水汽阻隔性能要求高的产品的包装。
申请号为CN202110196780.1，公开日为2021年05月28日的中国发明专利申请，公开了一种可降解双向拉伸聚乳酸烟膜，其包括顺次接触设置的第一功能层、第二功能层、芯层、第三功能层和第四功能层；所述第一功能层、第二功能层、芯层、第三功能层和第四功能层的重量比为5～10:5～10:60～80:5～10:5～10；第一功能层包含如下重量份的组分：共聚热封性聚乳酸95～97.5份；芥酸酰胺或油酸酰胺1～2份；乙撑双硬脂酰胺1～2份；二氧化硅0.5～1份。虽然该双向拉伸聚乳酸烟膜在透明度，热封强度等性能上都与BOPP烟膜无差别，但是在水汽阻隔性能差，不适合用于水汽阻隔性能要求高的产品的包装。
发明内容
为解决背景技术中提到的现有BOPLA薄膜其水汽阻隔性差不适合用于对水汽阻隔性能要求高的产品的包装的问题；本发明提供一种可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，其膜层结构包括BOPLA薄膜层和水汽阻隔层；
所述水汽阻隔层的原料组分包括聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水；所述聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂与水的质量比为(65.5～85.0):(5.89～8.50)：(0.50～1.25)：(1.00～2.50):(33.7～43.5)。
本发明在BOPLA薄膜层上设置水汽阻隔层，所述水汽阻隔层的原料组分包括聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水；一方面，水汽阻隔层是通过无机粉体跟聚氨酯类高分子涂料杂化得到，其作用机理在于通过无机粉体跟聚氨酯类高分子涂料配合使用使得无机粉体紧密的层叠在BOPLA薄膜上，以使水分子不能通过；另一方面，所述水汽阻隔层的原料组分还包括悬浮剂，悬浮剂的主要是功能是悬浮剂能与无机粉体在水中发生离子反应形成高分子网状结构，而形成悬浮的性能，这样就能使得无机粉体易分散到所述聚氨酯类高分子涂料里面而不易沉淀，从而无机粉体在水汽阻隔层中均匀分布，以降低水蒸气透过率；而且，所述水汽阻隔层的原料组分包括交联剂，通过添加交联剂除了能进一步跟高分子涂层反生交联反应，还能提高水汽阻隔层的耐温性及耐水性；
此外，本发明限定水汽阻隔层中聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、水与交联剂等组分的质量比，以使双向拉伸聚乳酸烟膜达到低雾度、低水蒸气透过率及良好的热封强度的优异效果；例如，当无机粉体的配比超过限定范围时，无机粉体在融入聚氨酯类高分子涂料后，不能很好的分散，发生团聚，不仅造成水蒸气透过率高、雾度高，而且由于粉体量太多，进一步造成热封强度下降；当无机粉体的配比低于限定范围时，则不能在BOPLA薄膜表面形成致密的层叠层，造成水蒸气透过率偏高；当悬浮剂的配比低于限定范围时，不能使得无机粉体很好的分散在聚氨酯类高分子涂料里面，造成无机粉体量偏少，进而使得水蒸气透过率高；当悬浮剂的配比超过限定范围时，造成聚氨酯类高分子涂料粘度大，不仅会造成水汽阻隔层涂布不均匀，且会影响无机粉体的分散，所以造成水蒸气透过率高，热封强度低，雾度也会高；当交联剂的配比低于限定范围时，会造成聚氨酯类高分子涂料与BOPLA薄膜层附着力低，从而造成热封强度低；但交联的用量也会直接影响到涂层，即水汽阻隔层的软硬度，当交联剂的配比超过限定范围时，交联密度太高，虽然耐温性及耐水性能提高了，但涂层偏硬，从而造成热封强度低。综上，本发明在BOPLA薄膜层上设置水汽阻隔层，通过水汽阻隔层中聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂等原料组分协同作用，以使其具有优异水汽阻隔性能的同时，兼具雾度低、热封强度高等优异性能。
在一实施例中，所述BOPLA薄膜层由三层共挤双向拉伸PLA薄膜组成，从下至上依次为表层、芯层及里层；所述里层与所述水汽阻隔层连接。
在一实施例中，以重量份计，所述里层的原料组分包括75.0～85.0份的结晶性聚乳酸切片、14.4～23.0份的非结晶性聚乳酸切片、0.50～1.00份的开口剂、0.10～1.00份的爽滑剂；所述表层的原料组分包括80.0～90.0份的结晶性聚乳酸切片、9.4～18.0份的非结晶性聚乳酸切片，0.50～1.00份的开口剂以及0.10～1.00份的爽滑剂；所述芯层由结晶性聚乳酸切片组成。
在一实施例中，所述聚氨酯类高分子涂料由芳香族聚酯多元醇与异氰酸酯制备而成。
优选方案中，本发明采用的聚氨酯类高分子涂料里面含有芳香族聚酯多元醇，其分子链中含有刚性的苯环，具有较高的耐热性及耐水性。
在一实施例中，所述芳香族聚酯多元醇为聚邻苯二甲酸-1,6-已二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇已二醇聚酯二醇中的一种或多种组合；所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯及二环已基甲烷二异氰酸酯中一种或多种组合。
在一实施例中，所述的无机粉体为SiO2、Al2O3、Na2O、MgO及Fe2O3中的一种或多种组合。
在一实施例中，所述悬浮剂为羧甲基纤维素、膨润土、硅酸镁铝及聚丙烯酸钠中一种或多种组合。
在一实施例中，所述交联剂为聚碳化二亚胺交联剂。
在一实施例中，所述BOPLA薄膜层的厚度为15～25um；所述水汽阻隔层的厚度为0.1～0.5um。
优选方案中，水汽阻隔层的厚度控制在0.1～0.5um，主要原因在于本发明采用的是BOPLA薄膜层里层的热封性能来实现热封的，如果说水汽阻隔层太厚，就会影响到热封强度，同时太厚也会对薄膜的透氧率和雾度造成不利影响，通过优化水汽阻隔层的厚度以进一步提高热封性能。
本发明还一种如上所述的可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜的制备方法，其包括如下步骤：
S100、制备水汽阻隔涂料：在容器中按一定重量比依次加入聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂，搅拌均匀，而后加入水，继续搅拌均匀，最后加入交联剂，搅拌均匀后静置、消泡，得到水汽阻隔涂料；
S200、将里层、表层的原料组分分别按一定重量比称量，分别投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到里层用母粒、表层用母粒；
S300、将结晶性聚乳酸切片投入到三层共挤流延的挤出机的主机，制得芯层；将S200得到的里层用母粒和表层用母粒分别投入两台辅机，分别制得里层、表层；其中，里层用母粒、表层用母粒、芯层原料组分分别由不同挤出机于180℃～210℃温度范围进行熔融、挤出汇流于同一T型模头，模头留出溶体经过冷却辊冷却形成流延片材；
S400、将S300得到的流延片材进行纵向拉伸，得到BOPLA薄膜层，并对其里层的外表面进行电晕处理；
S500、将S100得到的水汽阻隔涂料涂布到S400得到的BOPLA薄膜层的电晕面上，经过80℃～120℃温度下干燥，边干燥边横向拉伸，定型，收卷，再放置于40℃～50℃熟化室里熟化，得到可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜。
与现有技术相比，本发明提供的一种可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，具有以下优异效果：
本发明提供的双向拉伸聚乳膜的水汽透过率低，具有优异的水汽阻隔性能，且其兼具雾度低、热封强度高等优异性能，具有可降解性能及良好的热封性能，在对水汽阻隔性能要求高的产品包装上具有很好的应用前景。本发明提供的双向拉伸聚乳酸烟膜的整个制备生产过程中无有机溶剂的排出，绿色环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的双向拉伸聚乳酸烟膜的膜层结构示意图。
附图标记：
10 BOPLA薄膜层 20水汽阻隔层 11表层
12芯层 13里层
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图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。
本发明提供一种可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，该双向拉伸聚乳酸烟膜的膜层结构包括BOPLA薄膜层10和水汽阻隔层20；所述水汽阻隔层20的原料组分包括聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水；所述聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂与水的质量比为(65.5～85.0):(5.89～8.50)：(0.50～1.25)：(1.00～2.50):(33.7～43.5)。
在一些实施例中，如图1所示，所述BOPLA薄膜层10由三层共挤双向拉伸PLA薄膜组成，从下至上依次为表层11、芯层12及里层13；所述里层13与所述水汽阻隔层20连接；所述BOPLA薄膜层10的厚度为15～25um；所述水汽阻隔层20的厚度为0.1～0.5um；其中，在一些实施例中，以重量份计，所述里层13的原料组分包括75.0～85.0份的结晶性聚乳酸切片、14.4～23.0份的非结晶性聚乳酸切片、0.50～1.00份的开口剂、0.10～1.00份的爽滑剂；所述表层11的原料组分包括80.0～90.0份的结晶性聚乳酸切片、9.4～18.0份的非结晶性聚乳酸切片，0.50～1.00份的开口剂以及0.10～1.00份的爽滑剂；所述芯层12由结晶性聚乳酸切片组成。
具体地，本发明还提供所述可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜的制备方法，其步骤如下：
(1)制备水汽阻隔涂料：在容器中按一定重量比依次加入聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂，搅拌均匀，而后加入水，继续搅拌均匀，最后加入交联剂，搅拌均匀后静置、消泡，得到水汽阻隔涂料；
(2)按一定重量比称量结晶性聚乳酸切片、非结晶性聚乳酸切片、开口剂和爽滑剂，投入双螺杆挤出机经熔融共混、挤出、造粒得到里层13用母粒，备用；
(3)按一定重量比称量结晶性聚乳酸切片、非结晶性聚乳酸切片、开口剂和爽滑剂，投入经过双螺杆挤出机经熔融共混、挤出、造粒得到表层11用母粒，备用；
(4)将结晶性聚乳酸切片投入到三层共挤流延的挤出机的主机，制得芯层12；将里层13用母粒和表层11用母粒分别投入两台辅机，分别制得里层13、表层11；其中，里层13用母粒、表层11用母粒、芯层12原料组分分别由不同挤出机于180℃～210℃温度范围进行熔融、挤出汇流于同一T型模头，模头留出溶体经过冷却辊冷却形成流延片材；
(5)将步骤(4)得到的流延片材进行纵向拉伸，得到BOPLA薄膜层10，并对其里层13的外表面进行电晕处理；
(6)将步骤(1)得到的水汽阻隔涂料倒入涂布机的胶槽中，然后通过涂布机用网纹辊涂布的方式将阻隔涂料涂布到将步骤(5)得到的纵向拉伸的BOPLA薄膜层10的里层13的电晕面上，经过80℃～120℃温度下干燥，边干燥边横向拉伸，定型，收卷，再放置于40℃～50℃熟化室里熟化，所述熟化时间优选为24～48h，即得到可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜。
其中，在一些实施例中，所述聚氨酯类高分子涂料由芳香族聚酯多元醇与异氰酸酯制备而成，本发明还提供一种聚氨酯类高分子涂料的制备方法：在反应釜中,加入芳香族聚酯多元醇和异氰酸酯逐渐升温到80～85℃,保持在80～85℃下反应3.0～4.0小时，然后在搅拌下加入亲水扩链剂，并在80～85℃下搅拌2.0～2.5h；再加入扩链剂，继续在82～85℃搅拌1.8～2.0h；加入丙酮稀释，恒温反应4.0～4.5h后测试NCO含量，当NCO含量为3.0～3.5时停止反应，获得预聚体；降温至25～30℃，加入中和剂并搅拌分散，然后再加去离子水，搅拌乳化，最后在45～55℃和真空度(绝压)为0.02～0.1MPa的条件下脱除丙酮，得到水性聚氨酯高分子涂料。
本发明还提供以下实施例和对比例：
实施例1
该双向拉伸聚乳酸烟膜的膜层结构包括BOPLA薄膜层10和水汽阻隔层20；所述的BOPLA薄膜层10从下至上依次为表层11、芯层12及里层13，其是通过三层流延共挤并双向拉伸制得，且BOPLA薄膜层10中的里层13与水汽阻隔层20连接；其中，所述的BOPLA薄膜层10的厚度为15um；所述水汽阻隔层20的厚度为0.5um；
所述水汽阻隔层20是由聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:5.89：0.50：1.00:33.7的质量比组成。
按重量份计，所述BOPLA薄膜层10的里层13的原料组分包括75.0份的结晶性聚乳酸切片、23.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂；所述芯层12由结晶性聚乳酸切片组成；所述表层11的原料组分包括80.0份的结晶性聚乳酸切片、18.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂。
所述可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤一：在容器中，按一定重量比例称取聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂，搅拌均匀，而后加入水，继续搅拌均匀，最后加入交联剂，搅拌均匀后静置、消泡，得到水汽阻隔涂料；
步骤二：按照所述里层13的原料重量配比将结晶性聚乳酸切片、非结晶性聚乳酸切片、开口剂和爽滑剂，投入双螺杆挤出机经熔融共混、挤出、造粒得到里层13用母粒，备用；双螺杆挤出机的熔融挤出温度为180～210℃；
步骤三：按照所述表层11的原料重量配比将结晶性聚乳酸切片、非结晶性聚乳酸切片、开口剂和爽滑剂，投入经过双螺杆挤出机经熔融共混、挤出、造粒得到表层11用母粒，备用；双螺杆挤出机的熔融挤出温度为180～210℃；
步骤四：将结晶性聚乳酸切片投入到三层共挤流延的挤出机的主机，制得芯层12；将步骤二和步骤三得到的母粒分别投入两台辅机，分别制得里层13、表层11；其中，里层13用母粒、表层11用母粒、芯层12原料组分分别由不同挤出机于180℃～210℃温度范围进行熔融、挤出汇流于同一T型模头，模头留出溶体经过冷却辊冷却形成流延片材
步骤五：然后将步骤四得到的流延片材进行纵向拉伸，得到BOPLA薄膜层10，并对其里层13的外表面进行电晕处理；
步骤六：将步骤一得到的水汽阻隔涂料倒入涂布机的胶槽中，然后通过涂布机用网纹辊涂布的方式将阻隔涂料涂布到将步骤五得到的纵向拉伸的BOPLA薄膜层10的里层13的电晕面上，经过100℃温度下干燥，边干燥边横向拉伸，定型，收卷，再放置于40℃熟化室里熟化，所述熟化时间优选为24h，得到可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜。
具体地，所述高分子涂料是由芳香族聚酯多元醇与异氰酸酯制备而成；芳香族聚酯多元醇由聚邻苯二甲酸-1,6-已二醇聚酯二醇和聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇按质量比65.3：17.8组成；异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯；
聚氨酯高分子涂料的制备过程为：在反应釜中,加入聚邻苯二甲酸-1,6-已二醇聚酯二醇和聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇和六亚甲基二异氰酸酯逐渐升温到80℃,保持在80℃～85℃下反应3小时；然后在搅拌下加入亲水扩链剂，并在80℃下搅拌2h，再加入扩链剂，继续在85℃搅拌2h，加入丙酮稀释，恒温反应4h后测试NCO含量，当NCO含量为3.5时停止反应，获得预聚体，降温至25℃，加入中和剂并搅拌分散，然后再加去离子水，搅拌乳化，最后在45～55℃和真空度(绝压)为0.02～0.1MPa的条件下脱除丙酮，得到水性聚氨酯高分子涂料；其中，异氰酸酯和芳香族聚酯多元醇质量比为20.5：52.5。
所述无机粉体由SiO2、A l2O3、Na2O按质量比27.0：15.3:0.12组成；所述悬浮剂为羧甲基纤维素；所述交联剂为聚碳化二亚胺交联剂；所述开口剂为二氧化硅，所述爽滑剂为油酸酰胺；所述结晶性聚乳酸切片为左旋聚乳酸(PLLA),其结晶度为35％～40％；所述非结晶性聚乳酸切片为消旋聚乳酸。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20由聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:8.50：1.25：2.50:43.5的质量比组成；
按重量份计，所述BOPLA薄膜层10的里层13的原料组分包括85.0份的结晶性聚乳酸切片、14.4份的非结晶性聚乳酸切片、0.50份的开口剂和0.10份的爽滑剂；所述芯层12是由结晶性聚乳酸切片组成；所述表层11的原料组分包括90.0份的结晶性聚乳酸切片、9.4份的非结晶性聚乳酸切片、0.50份的开口剂和0.10份的爽滑剂。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20由聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以65.5:5.89：0.50：1.00:33.7的质量比组成；
按重量份计，所述BOPLA薄膜层10的里层13的原料组分包括75.0份的结晶性聚乳酸切片、23.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂；所述芯层12是由结晶性聚乳酸切片组成；所述表层11的原料组分包括80.0份的结晶性聚乳酸切片、18.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20由聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以65.5:8.5:1.25:2.50:43.5的质量比组成；
按重量份计，所述BOPLA薄膜层10的里层13的原料组分包括85.0份的结晶性聚乳酸切片、14.4份的非结晶性聚乳酸切片、0.50份的开口剂和0.10份的爽滑剂；所述芯层12是由结晶性聚乳酸切片组成；所述表层11的原料组分包括90.0份的结晶性聚乳酸切片、9.4份的非结晶性聚乳酸切片、0.50份的开口剂和0.10份的爽滑剂。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20由聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以70.0:6.50：0.80：1.60:40.0的质量比组成；
按重量份计，所述BOPLA薄膜层10的里层13的原料组分包括80.0份的结晶性聚乳酸切片、18.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂；所述芯层12是由结晶性聚乳酸切片组成；所述表层11的原料组分包括85.0份的结晶性聚乳酸切片、14.0份的非结晶性聚乳酸切片、0.50份的开口剂和0.50份的爽滑剂。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述的BOPLA薄膜层10的厚度为25um；所述水汽阻隔层20的厚度为0.5um；
所述水汽阻隔层20由聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:5.89：0.50：1.00:33.7的质量比组成；
按重量份计，所述BOPLA薄膜层10的里层13的原料组分包括75.0份的结晶性聚乳酸切片、23.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂；所述芯层12是由结晶性聚乳酸切片组成；所述表层11的原料组分包括80.0份的结晶性聚乳酸切片、18.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂。
所述聚氨酯高分子涂料是由芳香族聚酯多元醇与异氰酸酯制备而成；芳香族聚酯多元醇由聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇和聚邻苯二甲酸新戊二醇已二醇聚酯二醇按质量比23.5：45.5组成；异氰酸酯由对苯二亚甲基二异氰酸酯和二环已基甲烷二异氰酸酯按质量比18.3：50.2组成；所述聚氨酯高分子涂料的制备方法与实施例1一致。
所述无机粉体由SiO2、A l2O3、Na2O、Fe2O3按质量比27.0:15.3:0.12:7.98组成；所述悬浮剂由羧甲基纤维素和膨润土按质量比0.35：0.15组成。
实施例7
本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述的BOPLA薄膜层10的厚度为15um；所述水汽阻隔层20的厚度为0.1um；
所述水汽阻隔层20由聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:5.89：0.50：1.00:33.7的质量比组成；
按重量份计，所述BOPLA薄膜层10的里层13的原料组分包括75.0份的结晶性聚乳酸切片、23.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂；所述芯层12由结晶性聚乳酸切片组成；所述表层11的原料组分包括80.0份的结晶性聚乳酸切片、18.0份的非结晶性聚乳酸切片、1.00份的开口剂和1.00份的爽滑剂。
对比例1
现有市售BOPP烟膜，具体为佛山佛塑科技集团股份有限公司厂家生产的牌号RCO-83A的BOPP烟膜。
对比例2
授权公告号为CN110774714B的中国发明专利公开的一种可降解双向拉伸聚乳酸烟膜及其制备方法，所得到的双向拉伸聚乳酸烟膜。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20是由高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:5.50：0.50：1.00:33.7的质量比组成。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20是由高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:9.0：0.50：1.00:33.7的质量比组成。
对比例5
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20是由高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:5.89：0.40：1.00:33.7的质量比组成。
对比例6
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20是由高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:5.89：1.30：1.00:33.7的质量比组成。
对比例7
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20是由高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:5.89：1.30：0.50:33.7的质量比组成。
对比例8
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20是由高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水以85.0:5.89：1.30：3.00:33.7的质量比组成。
对比例9
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20的厚度为0.60um。
对比例10
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20的原料中不添加无机粉体，即所述水汽阻隔层20是由聚氨酯类高分子涂料、悬浮剂、交联剂和水以85.0：0.50：1.00:33.7的质量比组成。
对比例11
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20的原料中不添加悬浮剂。所述水汽阻隔层20是由聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、交联剂和水以85.0:5.89：1.00:33.7的质量比组成。
对比例12
本对比例与实施例1的区别仅在于：
所述水汽阻隔层20的原料中不添加交联剂。所述聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂与水的质量比为85.0:5.89：0.50：33.7。
将实施例和对比例制备得到的双向拉伸聚乳酸烟膜进行性能测试，结果如下表1所示：
表1实施例与对比例性能测试表
Figure BDA0003411006840000151
Figure BDA0003411006840000161
其中，表1中的测试项目具体为：
1、雾度测试
按《GB2410-1980透明塑料透光率和雾度试验方法》测试；
2、水蒸气透过率测试
按《GB1037-88塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法—杯式法》测试；
3、热封强度测试
按《QB/T2358-1998塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》测试，其中，BOPP烟膜的热封压力为180KPa，温度为135℃，时间为1s，热封是内与外封；而BOPLA薄膜的热封压力为135KPa，温度为80℃，时间为2s。
从表1的测试结果可以得出：
实施例1-7水汽透过率低，具有优异的水汽阻隔性能，且兼具雾度低、热封强度高等优异性能，具有可降解性能及良好的热封性能。
与对比例1相比，实施例1-7的雾度及水蒸气透过率虽然和对比例1差不多，但是热封强度比较大；对比例1是现有的BOPP烟膜，虽然具有低雾度、低水蒸气透过率，但是由于BOPP不会降解，不环保；
对比例2是采用的双向拉伸聚乳酸烟膜，虽然具有低雾度及良好热封强度，但是水蒸气透过率偏高，不适合作为水汽阻隔要求较高产品包装用烟膜的使用；
对比例3中，由于无机粉体偏少，不能在BOPLA表面形成致密的层叠层，造成水蒸气透过率偏高；对比例4中，由于无机粉体偏多，造成无机粉体在融入聚氨酯类高分子涂料后，不能很好的分散，发生团聚，不仅造成水蒸气透过率偏高，而且雾度也会偏高，且由于粉体量太多，进一步造成热封强度下降；
对比例5中悬浮剂偏少，不能使得无机粉体很好的分散在聚氨酯类高分子涂料里面，造成无机粉体量偏少，进而造成水蒸气透过率偏高；对比例6由于悬浮剂量偏高，造成聚氨酯类高分子涂料粘度偏大，不仅会造成涂布不均匀，且会影响无机粉体的分散，所以造成水蒸气透过率偏高，热封强度偏低，雾度也会偏高；
对比例7中交联剂偏少，会造成聚氨酯类高分子涂料与BOPLA薄膜附着力偏低，从而造成热封强度偏低；对比例8中交联剂偏多，交联密度太高，涂层偏硬，从而造成热封强度偏低；
对比例9由于水汽阻隔层20的厚度偏厚，虽然水蒸气透过率性能更好，但是由于厚度偏厚，不仅会造成雾度偏高，而且还会影响热封强度。
相比实施例，对比例10中水汽阻隔层20的原料中不添加无机粉体，虽然其雾度低，但是水蒸气透过率明显增高，高达82.2g/(m2.24h.0.1mm)，水汽阻隔性能很差，不适合作为水汽阻隔要求较高产品包装用烟膜的使用；相比实施例，对比例11中水汽阻隔层20的原料中不添加悬浮剂，其雾度增大，且水蒸气透过率明显增高，高达52.5g/(m2.24h.0.1mm)，水汽阻隔性能很差；相比实施例，对比例12中水汽阻隔层20的原料中不添加交联剂，虽然其仍能够保持低雾度和优异的水汽阻隔性能，但是其热封强度显著降低，热封性能变差。可知，本发明中的水汽阻隔层20通过聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂等组分协同作用，以使其具有优异的水汽阻隔性能的同时，兼具雾度低、热封强度高等优异性能。
需要说明的是：
除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂与水的质量比在(65.5～85.0):(5.89～8.50)：(0.50～1.25)：(1.00～2.50):(33.7～43.5)范围内均可以，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述聚氨酯类高分子涂料由芳香族聚酯多元醇与异氰酸酯制备而成；其中，所述芳香族聚酯多元醇可选自聚邻苯二甲酸-1,6-已二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇已二醇聚酯二醇中的一种或多种组合；所述异氰酸酯可选自六亚甲基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯及二环已基甲烷二异氰酸酯中一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述无机粉体可选自SiO2、Al2O3、Na2O、MgO及Fe2O3中的一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述悬浮剂可选自羧甲基纤维素、膨润土、硅酸镁铝及聚丙烯酸钠中一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，按重量份计，所述里层的原料组分中，结晶性聚乳酸切片、非结晶性聚乳酸切片、开口剂、爽滑剂的配比在(75.0～85.0):(14.4～23.0)：(0.50～1.00)：(0.10～1.00)范围内均可以，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，按重量份计，所述表层的原料组分中，结晶性聚乳酸切片、非结晶性聚乳酸切片、开口剂、爽滑剂的配比在(80.0～90.0):(9.4～18.0)：(0.50～1.00)：(0.10～1.00)范围内均可以，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
需要说明的是，所述聚氨酯类高分子涂料为现有的涂料，除实施例提供的制备方法所制得的聚氨酯类高分子涂料外，本领域技术人员还可选用市售的现有聚氨酯类高分子涂料，包括但不限于实施例所体现的实际选择。
综上，上述实施例中的具体参数或一些常用试剂或原料，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
最后应说明的是：以上各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 (7)

1.一种可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，其特征在于：其膜层结构包括BOPLA薄膜层和水汽阻隔层；
所述水汽阻隔层的原料组分包括聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂和水；
所述聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂、交联剂与水的质量比为(65.5～85.0):(5.89～8.50)：(0.50～1.25)：(1.00～2.50):(33.7～43.5)；
所述聚氨酯类高分子涂料由芳香族聚酯多元醇与异氰酸酯制备而成；
所述悬浮剂为羧甲基纤维素、膨润土、硅酸镁铝及聚丙烯酸钠中一种或多种组合；
所述交联剂为聚碳化二亚胺交联剂。
2.根据权利要求1所述的可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，其特征在于：所述BOPLA薄膜层由三层共挤双向拉伸PLA薄膜组成，从下至上依次为表层、芯层及里层；
所述里层与所述水汽阻隔层连接。
3.根据权利要求2所述的可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，其特征在于：以重量份计，所述里层的原料组分包括75.0～85.0份的结晶性聚乳酸切片、14.4～23.0份的非结晶性聚乳酸切片、0.50～1.00份的开口剂、0.10～1.00份的爽滑剂；
所述表层的原料组分包括80.0～90.0份的结晶性聚乳酸切片、9.4～18.0份的非结晶性聚乳酸切片，0.50～1.00份的开口剂以及0.10～1.00份的爽滑剂；所述芯层由结晶性聚乳酸切片组成。
4.根据权利要求1所述的可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，其特征在于：所述芳香族聚酯多元醇为聚邻苯二甲酸-1,6-已二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇已二醇聚酯二醇中的一种或多种组合；
所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯及二环已基甲烷二异氰酸酯中一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，其特征在于：所述无机粉体为SiO2、MgO及Fe2O3中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜，其特征在于：所述BOPLA薄膜层的厚度为15～25um；所述水汽阻隔层的厚度为0.1～0.5um。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、制备水汽阻隔涂料：在容器中按一定重量比依次加入聚氨酯类高分子涂料、无机粉体、悬浮剂，搅拌均匀，而后加入水，继续搅拌均匀，最后加入交联剂，搅拌均匀后静置、消泡，得到水汽阻隔涂料；
S200、将里层、表层的原料组分分别按一定重量比称量，分别投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到里层用母粒、表层用母粒；
S300、将结晶性聚乳酸切片投入到三层共挤流延的挤出机的主机，制得芯层；将S200得到的里层用母粒和表层用母粒分别投入两台辅机，分别制得里层、表层；其中，里层用母粒、表层用母粒、芯层原料组分分别由不同挤出机于180℃～210℃温度范围进行熔融、挤出汇流于同一T型模头，模头留出溶体经过冷却辊冷却形成流延片材；
S400、将S300得到的流延片材进行纵向拉伸，得到BOPLA薄膜层，并对其里层的外表面进行电晕处理；
S500、将S100得到的水汽阻隔涂料涂布到S400得到的BOPLA薄膜层的电晕面上，经过80℃～120℃温度下干燥，边干燥边横向拉伸，定型，收卷，再放置于40℃～50℃熟化室里熟化，得到可降解低水汽透过率可热封的双向拉伸聚乳酸烟膜。
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