CN115195073A - 一种聚乳酸吸管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚乳酸吸管及其制备方法，该制备方法的特征在于，包括如下步骤：(1)将聚乳酸树脂熔融挤出加工得到熔融管材；(2)将经步骤(1)获得的熔融管材同时进行第一次冷却和第一次牵引；(3)将步骤(2)获得的管材进行第一次加热，同时在管材内部通气；(4)将步骤(3)获得的管材同时进行第二次冷却和第二次牵引；(5)将步骤(4)获得的管材进行第二次加热，同时在管材内部通气；(6)将步骤(5)获得的管材同时进行第三次冷却和第三次牵引，切断获得聚乳酸吸管。
Description
技术领域
本发明属于聚乳酸耐热吸管制造技术领域，具体涉及一种聚乳酸吸管的制备方法，以及通过该方法获得的聚乳酸耐热吸管。
背景技术
2018年开始我国各地逐步推行环保政策，首先在餐饮行业中禁止和限制传统一次性塑料吸管的使用，鼓励生产、销售和使用可降解材料吸管进行替代，在众多可降解材料中，聚乳酸(PLA)因具有良好的生物相容性、生物可降解性等优点，广泛应用于各种食品接触领域。
聚乳酸较低的玻璃软化点限制了其在高温条件下的使用。普通的注塑件可通过后续加热结晶方法或者热模方法实现聚乳酸制品结晶达到耐热，可在-10℃-95℃正常使用。但是对于聚乳酸材质的吸管，若采用该种方法，往往会因其较薄的管壁而受热不均，易发生变形，导致废品率较高。此外该种制备方法效率较低且生产成本较高。因此亟需开发一种高成品率、高耐热聚乳酸吸管原位结晶方法，推广聚乳酸吸管的应用领域。
CN113563701A公开了一种聚乳酸耐热吸管的制备方法，包括如下步骤：对聚乳酸材料进行改性，得到改性粒子；对改性粒子进行烘干除湿；投入吸管挤出机中，挤出管材；定型、结晶和冷却；定型：将管材放入注有软化处理后的自来水的定型水槽中进行管材定型；结晶：将定型后的管材放入结晶水槽中，停留2秒；通过热水器控制结晶水槽中的水温处于大于80℃的恒温状态；冷却：将结晶后的管材放入冷却水槽中，并控制冷却水槽水温在25-30℃之间；切割。
发明内容
在一方面，本发明涉及一种聚乳酸吸管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚乳酸树脂熔融挤出加工得到熔融管材；(2)将经步骤(1)获得的熔融管材同时进行第一次冷却和第一次牵引；(3)将步骤(2)获得的管材进行第一次加热，同时在管材内部通气；(4)将步骤(3)获得的管材同时进行第二次冷却和第二次牵引；(5)将步骤(4)获得的管材进行第二次加热，同时在管材内部通气；(6)将步骤(5)获得的管材同时进行第三次冷却和第三次牵引，切断获得聚乳酸吸管。
在一个实施方案中，步骤(1)使用螺杆挤出机进行熔融挤出加工，各加工区段温度分别为：送料段170-200℃，压缩段180-210℃，熔融段180-210℃，计量段180-210℃，模头170-200℃。
在一个实施方案中，步骤(2)中所述第一次冷却的温度为25-55℃。
在另一个实施方案中，步骤(4)中所述第二次冷却的温度为25-55℃。
在又一个实施方案中，步骤(6)中所述第三次冷却的温度为25-55℃。
在一个实施方案中，步骤(3)中所述第一次加热温度为90-140℃。
在另一个实施方案中，步骤(5)中所述第二次加热温度为90-140℃。
在一个实施方案中，第一次冷却、第二次冷却和/或第三次冷却的装置为循环水冷却装置或风冷装置。
在另一个实施方案中，第一次加热和/或第二次加热的方式为红外加热。
在一个实施方案中，步骤(2)中第一次牵引具有第一牵引速率，所述第一牵引速率为45-60m/min。在一个优选的实施方案中，步骤(2)中第一次牵引具有第一牵引速率，第一牵引速率为50-60m/min。
在一个实施方案中，步骤(4)中第二次牵引具有第二牵引速率，所述第二牵引速率为67.5-150m/min。在一个优选的实施方案中，步骤(4)中第二次牵引具有第二牵引速率，所述第二牵引速率为90-150m/min。
在一个实施方案中，步骤(6)中第三次牵引，具有第三牵引速率，所述第三牵引速率为67.5-150m/min。在一个优选的实施方案中，步骤(6)中第三次牵引，具有第三牵引速率，所述第三牵引速率为90-150m/min。
在一个实施方案中，第二次牵引与第一次牵引的牵引比为1.5-2.5。在一个优选的实施方案中，第二次牵引与第一次牵引的牵引比为2-2.5。
在一个实施方案中，第三次牵引与第二次牵引的牵引比为1。
在另一方面，本发明还涉及一种聚乳酸吸管，其根据本发明的方法制备。
在一个实施方案中，本发明的聚乳酸耐热吸管直径为5-12mm。在一个优选的实施方案中，本发明的聚乳酸耐热吸管直径为6±0.1mm或11.0±0.1mm。
附图说明
图1：聚乳酸吸管发生高程度的热卷曲，吸管呈现螺旋状卷曲。
图2：聚乳酸吸管发生热软化，挤压后，吸管出现不可逆形变。
具体实施方式
一般定义和术语
如果没有另行指出，在此所提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献通过援引以其全部并入本文。
除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员通常理解的相同的含义。若存在矛盾，则以本文提供的定义为准。
除非另有说明，所有的百分比、份数、比例等都是按重量计的。
当给出数量、浓度或其它值或参数作为范围、优选范围或优选的上限值和下限值或者具体的值时，应将其理解为特定公开了从任意上限范围或优选值与任意下限范围或优选值的成对数值所形成的所有范围，而无论范围是否单独地被公开。除非另有说明，当本文引用数值范围时，所述的范围是指包括其端点、以及所有该范围内的整数和分数。本发明的范围并不限制于当定义范围时所引用的特定数值。例如“1-8”涵盖1、2、3、4、5、6、7、8以及由其中任何两个值组成的任何亚范围，例如2-6、3-5。
术语“约”、“大约”当与数值变量并用时，通常指该变量的数值和该变量的所有数值在实验误差内(例如对于平均值95％的置信区间内)或在指定数值的±10％内，或更宽范围内。
术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或“涉及”及其在本文中的其它变体形式为包含性的或开放式的，且不排除其它未列举的元素或方法步骤。本领域技术人员应当理解，上述术语如“包括”涵盖“由…组成”的含义。表述“由…组成”排除未指明的任何元素、步骤或成分。表述“基本上由…组成”指范围限制在指定的元素、步骤或成分，加上任选存在的不会实质上影响所要求保护的主题的基本和新的特征的元素、步骤或成分。应当理解，表述“包含”涵盖表述“基本上由…组成”和“由…组成”。
术语“选自…”是指在后面所列的组中的一个或多个元素，独立地加以选择，并且可以包括两个或更多个元素的组合。
当在本文中描述数值或范围端值时，应理解所公开的内容包括所引用的特定值或端值。
本文所使用的术语“一种或多种”或“至少一种”指一种、两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种或更多种。
此外，本发明的部件或组分之前未标明个数的，表示对于部件或组分的出现(或存在)数是没有限制的。因此，应当解读为包括一个或至少一个，并且部件或组分的单数词形式也包括复数，除非该数值明显地表示单数。
本文所使用的术语“任选”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，该描述包括发生所述事件或情况和不发生所述事件或情况。
聚乳酸吸管的制备方法
本发涉及一种聚乳酸吸管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚乳酸树脂熔融挤出加工得到熔融管材；
(2)将经步骤(1)获得的熔融管材同时进行第一次冷却和第一次牵引；
(3)将步骤(2)获得的管材进行第一次加热，同时在管材内部通气；
(4)将步骤(3)获得的管材同时进行第二次冷却和第二次牵引；
(5)将步骤(4)获得的管材进行第二次加热，同时在管材内部通气；
(6)将步骤(5)获得的管材同时进行第三次冷却和第三次牵引，切断获得聚乳酸吸管。
步骤(1)：将聚乳酸树脂熔融挤出加工得到熔融管材。
在本文中，聚乳酸树脂指以聚乳酸为基体材料的树脂，其可以为聚乳酸与一种或多种助剂成分混合后获得的树脂。所述助剂可以为本领域通常所使用的增韧剂、增强剂、抗氧剂等。例如，可以使用浙江海正生物材料股份有限公司的牌号REVODE110、REVODE190、REVODE210、REVODE290的聚乳酸为基础的树脂。
步骤(1)中的聚乳酸树脂通常为经过干燥或烘干处理后的聚乳酸树脂。
在一个实施方案中，步骤(1)中的熔融挤出可以使用本领域通常所使用的挤出设备，包括但不限于单螺杆挤出机、双螺杆挤出机，例如为单螺杆挤出机。在一个具体的实施方案中，挤出机的温度为约170-210℃。温度应使得聚乳酸树脂具备合适的流动性，且应避免温度较高发生降解或挥发，便于聚乳酸吸管的熔融挤出加工。
在一个更具体的实施方案中，步骤(1)使用单螺杆挤出机进行熔融挤出加工，各加工区段温度分别为：送料段约170-200℃，压缩段约180-210℃，熔融段约180-210℃，计量段约180-210℃，模头约170-200℃。
步骤(2)：将经步骤(1)获得的熔融管材同时进行第一次冷却和第一次牵引。
在一个实施方案中，步骤(2)中第一次冷却的温度为约25-55℃，优选约35-45℃，例如约35℃、40℃、45℃。第一次冷却及温度设置有助于吸管冷却定型以及稳定的牵引。
在一个实施方案中，第一次冷却可以使用循环水冷却装置或风冷却装置。从而获得对吸管的均匀冷却。
在一个实施方案中，步骤(2)中第一次牵引具有第一牵引速率，第一牵引速率为约45-60m/min，优选约50-60m/min，例如约50、55、60m/min。牵引有利于提高吸管直径精度，减少吸管各个位置的直径误差。牵引的速率应当有利于使得吸管具有期望的厚度。
步骤(3)：将步骤(2)获得的管材进行第一次加热，同时在管材内部通气。
在一个实施方案中，步骤(3)中第一次加热的温度为90-140℃，优选约110-130℃，例如约110、115、120、125、130℃。第一次加热可以使得吸管在较短时间软化进行充分干燥，便于第二段牵引顺利进行，从而利用两段牵引的速率差使得吸管在输送的过程中取向结晶，以提高产品的结晶度，增加产品的耐热性能。过高的加热温度将不利于获得具有较小尺寸误差的吸管。
可以使用常规的加热设备和方法进行第一次加热。在一个实施方案中，第一次加热的方式为红外加热。红外加热具有加热均匀、加热效率高等优势，有助于加热过程高效、稳定地进行。可以通过常规的红外加热设备来进行第二次加热，例如可以使用红外烘道热风加热。
步骤(3)中对管材进行加热的同时，在管材内部通气。在管材内部通气体，有助于保持吸管外形稳定。本发明中可以使用常规的通气设备对管材内部进行通气操作，例如在吸管机摸头挤出的同时进行通气。
步骤(4)：将步骤(3)获得的管材同时进行第二次冷却和第二次牵引。
在一个实施方案中，步骤(4)中第二次冷却温度为约25-55℃，优选为约30-45℃，例如为约30、35、40、45℃。第二次冷却及温度设置有助于吸管的稳定牵引。
在一个实施方案中，第二次冷却可以使用循环水冷却装置或风冷却装置。从而获得对吸管的均匀冷却。
在一个实施方案中，步骤(4)中第二次牵引具有第二牵引速率，第二牵引速率为约67.5-150m/min，优选约90-150m/min，更优选95-150m/min，例如约100、105、110、115、120、125、130、140m/min。第二次牵引以及第二牵引速率的设置有利于使得吸管具有良好的线性尺寸稳定性，且促使吸管进一步取向结晶，从而提高结晶度，获得期望的耐热性能。第二次牵引速率过低，导致获得的吸管的结晶度低，耐热性差。第二次牵引速率过高，制得的吸管的结晶度，相比于本发明的吸管并无显著增加，但生产过程中能耗会增加，生产成本上升，并且吸管的内应力在后续步骤中难以释放完全，并且获得的吸管尺寸稳定性差。
本文中，第二次牵引与第一次牵引的牵引比指：第二牵引速率与第一牵引速率的比值。在一个实施方案中，第二次牵引与第一次牵引的牵引比为1.5-2.5，优选为2-2.5，例如为约2、2.1、2.2、2.35、2.5。合适的牵引比可以避免吸管的口径过大或过小，从而有利于获得具有期望吸管口径尺寸要求的产品，使吸管获得较高的结晶度。当牵引比过低时，吸管的结晶度低，导致耐热性差。当牵引比过高时，吸管的结晶度相比于本发明的吸管无明显的增加，但所需能耗增加，使得生产成本上升，并且，所得吸管的内应力在后续步骤中难以释放完全，并且获得的吸管尺寸稳定性差。
步骤(5)：将步骤(4)获得的管材进行第二次加热，同时在管材内部通气。
在一个实施方案中，步骤(5)中第二次加热温度为90-140℃，优选约110-125℃，例如约110、115、120、125℃。步骤(4)获得的管材已具有较高的结晶度，但其中存在较高的内应力，会导致管材在高温下(例如在60℃的液体中)发生卷曲。本发明中，通过额外设置第二次加热、第三次冷却何第三次牵引来释放内应力。第二次加热及其温度设置使吸管实现快速的内应力释放，从而使吸管具有更好的耐热性能，在较高温度下仍不发生形变(例如卷曲)。
可以使用常规的加热设备和方法进行第二次加热。在一个实施方案中，第二次加热的方式为红外加热。红外加热具有加热均匀、加热效率高等优势，有助于加热过程高效、稳定地进行。可以通过常规的红外加热设备来进行第二次加热，例如可以使用红外烘道热风加热。
步骤(5)中对管材进行加热的同时，在管材内部通气。在管材内部通气体，有助于保持吸管外形稳定。本发明中可以使用常规的通气设备对管材内部进行通气操作，例如在吸管机摸头挤出的同时进行通气。
步骤(6)：将步骤(5)获得的管材同时进行第三次冷却和第三次牵引，切断获得聚乳酸吸管。
在一个实施方案中，步骤(6)中第三次冷却温度为约25-55℃，优选约30-45℃，例如为约30、35、40、45℃。第三次冷却及温度设置有助于吸管的定型、牵引以及切断。
在一个实施方案中，第三次冷却可以使用循环水冷却装置或风冷却装置。从而获得对吸管的均匀冷却。
在一个实施方案中，步骤(6)中第三次牵引具有第三牵引速率，所述第三牵引速率为约67.5-150m/min，优选约90-150m/min，更优选95-150m/min，例如约100、105、110、115、120、125、130、140m/min。第三次牵引以及第三牵引速率的设置有利于使得吸管具有良好的线性尺寸稳定性，以固定吸管的形状。
本文中，第三次牵引与第二次牵引的牵引比指：第三牵引速率与第二牵引速率的比值。在一个实施方案中，第三次牵引与第二次牵引的牵引比固定为1，从而保持吸管的长度不变，且使得吸管在第二次加热时实现快速的内应力释放。
本发明中，可通过常规的切管设备来切断管材以获得聚乳酸吸管，例如吸管牵引切断机。
在另一方面，本发明涉及一种聚乳酸耐热吸管，其根据本发明的方法制备。
本发明的方法可以使用本领域通常所使用的设备进行制备，除了上文所涉及的熔融挤出、牵引、加热、冷却、通气和切管设备外，包括但不限于检径装置、控制系统等。
聚乳酸吸管
另一方面，本发明还涉及一种聚乳酸吸管，其通过本发明的方法制备。
在一个实施方案中，聚乳酸耐热吸管直径为2-20mm，优选6±0.1mm或11.0±0.1mm。在一个实施方案中，通过本发明的方法获得的聚乳酸耐热吸管的直径为11.0±0.1毫米或6.0±0.1毫米。可以满足市场对于吸管口径的要求。吸管直径的检测可通过检径装置实现，包括但不限于红外测径、激光测径或数字卡尺测径。
在一个实施方案中，通过本发明的方法获得的聚乳酸耐热吸管的结晶度为约28以上，优选约30％以上，更优选约35％以上，例如约29.9％、30.4％、30.1％、34.5％、37.0％、30.1％、34.1％、36.5％。在一个实施方案中，聚乳酸吸管结晶度采用差示扫描量热仪(Q10)测定。得到的熔融峰曲线和基线所包围的面积，可直接换算成热量，表示为结晶部分的熔融热△Hf。聚乳酸吸管的结晶度可以基于如下计算公式进行计算：
△Hf--结晶部分的熔融热；
△Hf *--聚乳酸完全结晶时的熔融热，为93.6J/g。
耐热性：
本发明中，聚乳酸吸管的耐热性指：在一定温度下保持自身结构形态的能力。换言之，吸管在保持自身结构形态不变的前提下，能够经受的环境温度。聚乳酸吸管的耐热性能越好，能够承受越高的环境温度，且吸管自身结构形态保持。耐热性越好的吸管，其使用温度范围更广，能够更好地满足市场需求。
通过本发明的方法获得的聚乳酸吸管的耐热性能优秀。在一个实施方案中，本发明聚乳酸的耐热性表现为：吸管具有耐60℃环境温度的耐热性，特别是耐60℃液体(例如：水)的耐热性，即在60℃的液体(例如：水)中浸泡10秒钟以上，例如10秒钟、20秒钟、30秒钟等，吸管的结构形态保持不变。在一个优选的实施方案中，本发明的聚乳酸吸管的耐热性表现为：吸管具有耐95℃环境温度的耐热性，特别是耐95℃液体(例如：水)的耐热性，即在95℃液体(例如：水)中浸泡10秒钟以上，例如10秒钟、20秒钟、30秒钟等，吸管的结构形态保持不变。
本发明的耐热性包括但不限于以下两个方面：抗热卷曲性、抗热软化性。耐热性能好的吸管兼具好的抗热卷曲性和抗热软化性。当吸管受热发生热卷曲，吸管呈现卷曲状态，其结构形态发生显著地改变。当吸管受热软化后，外界因素(如挤压、搅拌等)可以使软化的吸管受力，发生不可逆的形变，因此吸管的结构形态也无法保持。
抗热卷曲性：
吸管在玻璃化温度以上时自发地发生卷曲或弯曲的情况称为热卷曲。热卷曲可以为规则或不规则的卷曲或弯曲。热卷曲一般发生在沿着吸管的纵向(竖直方向)。热卷曲的程度高，吸管呈现出显著的卷曲(例如呈现螺旋状卷曲等，例如参见图1)；热卷曲程度中等，吸管呈现出弯曲的形态(例如呈现C型的弯曲)。吸管的抗热卷曲性越好，能够承受越高的环境温度，不发生热卷曲。
可以通过如下测试吸管的抗热卷曲性：将吸管在一定温度(该温度在吸管的玻璃化温度以上)的水中浸泡一定的时间，观察吸管是否发生卷曲(或弯曲)。若吸管不发生卷曲(或弯曲)，则吸管具有耐该温度的抗热卷曲性。
在一个实施方案中，将吸管在60℃的水中浸泡3秒钟以上，例如3秒钟、10秒钟、20秒钟、30秒钟等，观察吸管是否发生卷曲(或弯曲)。在另一个实施方案中，将吸管在95℃的水中浸泡3秒钟，例如3秒钟、10秒钟、20秒钟、30秒钟等，观察吸管是否发生卷曲(或弯曲)。
本发明的方法获得的聚乳酸吸管的抗热卷曲性优秀。在一个实施方案中，本发明聚乳酸吸管的抗热卷曲性表现为：聚乳酸吸管具有耐60℃的抗热卷曲性。即，在60℃环境温度下，吸管不发生热卷曲。在一个优选的实施方案中，本发明聚乳酸吸管的抗热卷曲性能表现为：聚乳酸吸管具有耐95℃环境温度的抗热卷曲性。即，在95℃环境温度下，吸管不发生热卷曲。
抗热软化性：
在一定温度下，吸管受热软化，当外界因素(如挤压、搅拌等)使软化的吸管受力，吸管会发生不可逆的形变，吸管的结构形态无法保持，这样的情况称为热软化，可参见图2。吸管的抗热软化性越好，能够承受越高的环境温度，不发生热软化，不会因受力而产生不可逆形变。
可以通过如下测试吸管的抗热软化性：将吸管在一定温度(该温度在聚乳酸的玻璃化温度以上)的水中浸泡一定时间，挤压3次，观察吸管是否发生不可逆形变。将吸管冷却至室温后，观察其结构形态。若吸管在热水中以及冷却至室温后，吸管与浸泡前相比，其结构形态保持不变，则吸管具有耐该温度的抗热软化性。
在一个实施方案中，将吸管在60℃的水中浸泡10秒钟以上，例如10秒钟、20秒钟、30秒钟等，挤压3次，观察吸管是否发生不可逆形变。将吸管冷却至室温后，观察其结构形态。在另一个实施方案中，将吸管在95℃的水中浸泡10秒钟以上，例如10秒钟、20秒钟、30秒钟等，挤压3次，观察吸管是否发生不可逆形变。将吸管冷却至室温后，观察其结构形态。
本发明的方法获得的聚乳酸吸管的抗热软化性优秀。在一个实施方案中，本发明聚乳酸吸管的抗热软化性表现为：聚乳酸吸管具有耐60℃的抗热软化性。即，在60℃环境温度下，吸管不发生受热软化。受到外界因素(如挤压)的情况下，吸管受力后，不发生不可逆形变。撤去外界因素后(例如停止挤压)，吸管停止受力，其结构形态恢复至初始状态(即吸管放置于高温环境前的状态)。在一个优选的实施方案中，本发明聚乳酸吸管的抗尺寸变形性性能表现为：聚乳酸吸管具有耐95℃的抗热软化性。即，在95℃环境温度下，吸管不发生受热软化。受到外界因素(如挤压)的情况下，吸管受力后，不发生不可逆形变。撤去外界因素后(例如停止挤压)，吸管停止受力，其结构形态恢复至初始状态。
有益效果
本发明的制备方法可提高聚乳酸吸管的取向结晶，且避免了吸管的快速冷却收缩，有效提高了吸管尺寸稳定性。
通过本发明的方法获得的吸管圆度圆，无杂质无气泡，耐95℃热水。通过多次牵引的结合，以及与红外加热的组合，有效确保了聚乳酸吸管的结晶度、耐热性，且生产成本低。吸管可以在较高温度下保持结构稳定，符合市场对耐热吸管的要求。
实施例
下面结合具体实施例对本发明的方案做进一步详细的描述。
需要说明的是，以下实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非对本发明的限定。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，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。除非另外指明，本文所用的仪器设备和试剂材料都是可以商购的。
材料
聚乳酸：浙江海正生物材料股份有限公司，牌号REVODE190，其物性参数如下表1所示。
表1
| 拉伸强度 | 断裂伸长率 | 玻璃化转变温度 | 熔点 | 熔融指数 | |
| 单位 | MPa | ％ | ℃ | ℃ | g/10min |
| 数值 | 65 | 3.5 | 62.8 | 172.3 | 4.2 |
实施例和对比例的聚乳酸耐热吸管基于如下的步骤进行制备，各步骤中具体的参数如表2-3所示：
(1)将聚乳酸树脂熔融挤出加工得到熔融管材；
(2)将经步骤(1)获得的熔融管材同时进行第一次冷却和第一次牵引；
(3)将步骤(2)获得的管材进行第一次红外加热，同时在管材内部通气；
(4)将步骤(3)获得的管材同时进行第二次冷却和第二次牵引；
(5)将步骤(4)获得的管材进行第二次红外加热，同时在管材内部通气；
(6)将步骤(5)获得的管材同时进行第三次冷却和第三次牵引，切断获得聚乳酸吸管。
表2
表3
性能测试
1.测定实施例1-8及对比例1-6所得的聚乳酸吸管的结晶度。
2.将实施例1-8及对比例1-6所得的聚乳酸吸管放入60℃热水中，浸泡3秒钟，观察是否发生热卷曲；60℃热水中浸泡10秒钟后，挤压聚乳酸吸管3次，观察聚乳酸吸管是否发生热软化而出现不可逆形变。
3.将实施例1-8及对比例1-6所得的聚乳酸吸管放入95℃热水中浸泡3秒钟，观察是否发生热卷曲；95℃热水中浸泡10秒钟后，挤压聚乳酸吸管3次，观察聚乳酸吸管是否发生热软化而出现不可逆形变。
测定结果在表4-5中示出。
表4
表5
如表4所示，实施例1-8的样品均有较高的结晶度，优异的耐热性能，在60℃、95℃的环境下均不发生热卷曲，也没有发生热软化而出现挤压后的不可逆形变。吸管的结构能够保持。
对比例1、2、4的样品，吸管没有进行加热和取向拉伸，吸管的结晶度低、耐热性能较差。对比例3的样品，吸管经第一次加热，但未进行第二次加热，结晶度低，耐热性能差。对比例1-4的样品，在95℃的热水中会发生热软化，挤压后出现不可逆形变。吸管结构形态发生改变，不利于实际应用。
对比例5的样品，由于未进行第二次加热以及第三次冷却、牵引，吸管的内应力未得到释放，在60℃和95℃的热水中均发生高程度的热卷曲。吸管结构形态发生改变，不利于实际应用。
对比例6的样品，第二次牵引速率及第三次牵引速率较低，第二次牵引与第一次牵引的牵引比相对较小，样品结晶度较低，耐热性较差。在95℃的热水中会发生热软化，挤压后出现不可逆形变。吸管结构形态发生改变，不利于实际应用。
对比例7的样品，由于经过加热以及较高牵引比的取向拉伸具有较高的结晶度，但3倍牵引比下聚乳酸吸管的结晶度与2.5倍牵引比所制备的吸管差别很小，但该条件下对设备要求高且生产能耗大。并且，由于牵引比过高，导致对比例7的样品的内应力难以通过后续步骤完全释放，在60℃和95℃的热水中仍会发生中等程度的热卷曲，形成C型弯曲的形态。吸管结构形态发生改变，不利于实际应用。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。
Claims (10)
1.一种聚乳酸吸管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚乳酸树脂熔融挤出加工得到熔融管材；
(2)将经步骤(1)获得的熔融管材同时进行第一次冷却和第一次牵引；
(3)将步骤(2)获得的管材进行第一次加热，同时在管材内部通气；
(4)将步骤(3)获得的管材同时进行第二次冷却和第二次牵引；
(5)将步骤(4)获得的管材进行第二次加热，同时在管材内部通气；
(6)将步骤(5)获得的管材同时进行第三次冷却和第三次牵引，切断获得聚乳酸吸管。
2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤(1)使用螺杆挤出机进行熔融挤出加工，各加工区段温度分别为：送料段170-200℃，压缩段180-210℃，熔融段180-210℃，计量段180-210℃，模头170-200℃。
3.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，
步骤(2)中所述第一次冷却的温度为25-55℃；和/或
步骤(4)中所述第二次冷却的温度为25-55℃；和/或
步骤(6)中所述第三次冷却的温度为25-55℃。
4.权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，
步骤(3)中所述第一次加热温度为90-140℃；和/或
步骤(5)中所述第二次加热温度为90-140℃。
5.权利要求1-4之一所述的制备方法，其特征在于，
所述第一次冷却、第二次冷却和/或第三次冷却的装置为循环水冷却装置或风冷装置；和/或
所述第一次加热和/或第二次加热的方式为红外加热。
6.权利要求1-5之一所述的制备方法，其特征在于，
步骤(2)中第一次牵引具有第一牵引速率，所述第一牵引速率为45-60m/min，优选50-60m/min；和/或
步骤(4)中第二次牵引具有第二牵引速率，所述第二牵引速率为67.5-150m/min，优选90-150m/min；和/或
步骤(6)中第三次牵引，具有第三牵引速率，所述第三牵引速率为67.5-150m/min，优选90-150m/min。
7.根据权利要求1-6之一所述的制备方法，其特征在于，
所述第二次牵引与第一次牵引的牵引比为1.5-2.5，优选2-2.5。
8.根据权利要求1-7之一所述的制备方法，其特征在于，
所述第三次牵引与第二次牵引的牵引比为1。
9.一种聚乳酸吸管，其根据权利要求1-8之一所述的方法制备。
10.根据权利要求9所述的聚乳酸吸管，其特征在于，
所述聚乳酸耐热吸管直径为5-12mm，优选6±0.1mm或11.0±0.1mm。
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