CN114940749B - 一种淋膜聚乳酸树脂的合成工艺 - Google Patents

一种淋膜聚乳酸树脂的合成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种淋膜聚乳酸树脂的合成工艺,属于高分子合成材料领域。一种淋膜用聚乳酸树脂的合成方法与复合工艺,在引发剂、催化剂存在的条件下,将L‑丙交酯、Meso‑丙交酯按比例混合后,120‑160℃聚合,经脱挥后,出料时加入环氧型封端剂制得。该产品可在通用淋膜机中实现与纸基材料的高强度复合,淋膜温度200‑240℃,冷却辊温度25‑50℃,产品的纸塑剥离力达4N以上。该聚合物具有完全的生物降解性,可广泛应用于纸杯、纸餐具等领域。

Description

一种淋膜聚乳酸树脂的合成工艺
技术领域
本发明涉及高分子合成材料领域,具体涉及一种淋膜聚乳酸树脂的合成工艺。
背景技术
经过20余年的产业化发展,可降解高分子材料已取得长足发展,全球已实现百万吨级的产销,且应用领域不断扩展。纸塑复合是将熔融状态的聚合物薄膜覆于纸基材料,压合而成的复合材料,可作为水杯、纸塑食品容器使用。常规的纸塑复合材料多采用聚乙烯作为塑料组分,由此组成的复合材料由于聚乙烯的存在无法实现完全降解。近年来,多家企业开展生物降解高分子材料如:聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)纸塑淋膜产品,然而由于生物降解天然特性,剥离强度、气味性方面还无法与聚乙烯纸塑复合产品相比。
上述所引用发明专利均以聚乳酸为基础材料,通过物理改性的方法增加聚乳酸熔体强度,减少聚乳酸淋膜过程缩幅现象,具有一定降低成本的效果。由于是在后段的二次改性,引入多种组分后使得对材料的稳定性提出更大的挑战,而本发明在聚乳酸材料的合成阶段通过引发剂、丙交酯用成、封端剂的结构设计思想,通过聚合阶段的优化直接制备出旋光纯度、熔点、理化性质符合淋膜要求的聚乳酸原料树脂,并保持树脂的降解性,所制备的产品稳定性更优。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提出了一种淋膜聚乳酸树脂的合成工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种淋膜聚乳酸树脂的合成工艺,包括以下步骤:
在引发剂、催化剂存在的条件下,将L-丙交酯、内消旋丙交酯按照摩尔比85:15-95:5混合后,加入管式反应器,控制各段温度梯度分别为90℃-120℃-140℃-160℃-180℃。物料经管式反应器后脱挥去除多余单体,并经静态混合器与环氧封端剂混合,挤出造粒、干燥后即得淋膜专用聚乳酸树脂。
可选地,所述的引发剂为:乙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯中的一种。
可选地,所述的催化剂为辛酸亚锡。
可选地,所述的环氧封端剂为油酸缩水甘油酯、亚油酸缩水甘油酯、硬脂酸缩水甘油酯基酯、新癸酸缩水甘油酯中的一种或几种。
可选地,所述的引发剂添加量为0.02-0.3mol%。
可选地,所述的催化剂添加量0.1-0.3mol%。
可选地,所述的封端剂添加量为0.1-0.3mol%。
可选地,所述的L-丙交酯与Meso-丙交酯摩尔比介于70:30-95:5。
可选地,所述的淋膜专用聚乳酸树脂产物,其数均分子量为7-12万,分布宽度小于1.5。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
比较例1
聚乳酸树脂,熔点168℃,熔体流动速率3g/10min,2.16Kg,190℃。在淋膜机中,按照:135℃-150℃-180-℃210℃-230℃温度淋膜,机头与纸板距离为15cm,冷辊温度:40℃,测试所得纸塑复合样品中聚乳酸淋膜克重,以及剥离强度,结果列于表1中。
比较例2
PBS树脂,熔点115℃,熔体流动速率8g/10min,2.16Kg,190℃。在淋膜机中,按照:135℃-150℃-180-℃180℃-180℃温度淋膜,机头与纸板距离为25cm,冷辊温度:25℃,测试所得纸塑复合样品中聚乳酸淋膜克重,以及剥离强度,结果列于表1中。
实施例1
按照比例,将L-丙交酯70mol、Meso-丙交酯30mol、引发剂乙二醇单硬脂酸酯0.02mol,催化剂0.1mol混合后,泵送至管式反应器中,在温度梯度90℃-120℃-140℃-160℃-180℃条件下连续聚合,停留时间约30分钟。反应器中的产物经脱挥工艺去除未反应单体,并经静态混合器与环氧封端剂油酸缩水甘油酯0.1mol混合,挤出造粒、干燥后即得淋膜专用聚乳酸树脂1。其熔点、分子量等指标列于表1。
聚乳酸树脂1在淋膜机中,按照135℃-150℃-180-℃210℃-230℃条件淋膜,机头与纸板距离为8cm,冷却辊温度25℃,生产速度可达60m/min,得到聚乳酸纸塑复合产品,其粘合强度指标列于表1。
实施例2-6
按照实施例1类似方法,合成系列不同引发剂、不同L-丙交酯/Meso-丙交酯、不同封端剂的聚乳酸淋膜样品,并于淋膜机中制得相应的聚乳酸淋膜产品,聚合条件与比较结果列于表1中。
表1.淋膜聚乳酸树脂合成条件与纸塑复合材料性能比较
由以上比较例与实施例可以以看出,纯原料树脂未经过改性虽然可以制得纸塑复合样品,但是剥离强度低,克重难以降到20g/m2以下。而本发明所制备的聚乳酸淋膜样品可保证具有良好的纸塑粘结性(剥离强度均大于4N/15mm),且克重可降低至2020g/m2以下,更具成本与性能优势。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种聚乳酸纸塑复合产品,其特征在于,所述聚乳酸纸塑复合产品的制备方法包括以下步骤:
聚乳酸树脂在淋膜机中,按照135℃-150℃-180℃-210℃-230℃条件淋膜,机头与纸板距离为8cm,冷却辊温度25℃,生产速度为60m/min,得到聚乳酸纸塑复合产品;
所述聚乳酸树脂的合成工艺包括以下步骤:
在引发剂、催化剂存在的条件下,将L-丙交酯、内消旋丙交酯按照摩尔比85:15-95:5混合后,加入反应器,反应后脱挥去除多余单体,并经静态混合器与环氧封端剂混合,挤出造粒、干燥后即得所述的聚乳酸树脂;
所述的环氧封端剂为油酸缩水甘油酯、亚油酸缩水甘油酯、硬脂酸缩水甘油酯基酯、新癸酸缩水甘油酯中的一种或几种;
所述的聚乳酸树脂产物的数均分子量为7-12万,分布宽度小于1.5。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸纸塑复合产品,其特征在于,所述反应器为管式反应器,所述管式反应器中控制各段温度梯度分别为90℃、120℃、140℃、160℃与180℃。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸纸塑复合产品,其特征在于,所述的引发剂为:乙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的聚乳酸纸塑复合产品,其特征在于,所述的催化剂为辛酸亚锡。
5.根据权利要求1所述的聚乳酸纸塑复合产品,其特征在于,所述的引发剂添加量为0.02-0.3mol%。
6.根据权利要求1所述的聚乳酸纸塑复合产品,其特征在于,所述的催化剂添加量0.1-0.3mol%。
7.根据权利要求1所述的聚乳酸纸塑复合产品,其特征在于,所述的封端剂添加量为0.1-0.3mol%。
8.根据权利要求1所述的聚乳酸纸塑复合产品,其特征在于,所述的L-丙交酯与Meso-丙交酯摩尔比介于70:30-95:5。
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