一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法,包括依次排列的ABC三层结构，所述A层为表层热封层，所述B层为中间芯层，所述C层为抗粘连层，将所述A、B、C层原料切片，分别在温度为180～220℃，经双螺杆挤出机熔融挤出，熔体进入三层共挤模头，铸片形成PLA片材，将所述PLA片材经过预热后，进行纵向拉伸和冷却定型，将所述纵向拉伸和冷却定型后的PLA片材再经过预热后经横向拉伸，定型结晶处理和冷却定型，最后经过牵引切片、电晕处理再进行收卷，制得厚度为20～100um的可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜。本发明专利技术可直接在BOPET生产线上生产，制备的薄膜可直接热封，拓宽了聚乳酸薄膜的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法
本专利技术涉及聚乳酸薄膜
，具体涉及一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜。
技术介绍
塑料包装制品的专利技术至今，在人类生活和生产中发挥着重要的作用，随着塑料包装的大量使用，已经给人类的生存环境带来了毁灭性环保灾难，导致了严重的“白色污染”等问题。而聚乳酸(polylacticacid，简称PLA)是属于脂肪族聚酯中最重要的一种可生物降解环境友好的高分子材料，其单体原料乳酸可通过发酵玉米等粮食作物大规模制取，因而能完全摆脱聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等普通薄膜对石油资源的依赖；PLA材料具有优良的可生物降解性，在自然环境中，在细菌、水等的作用下，能完全降解为二氧化碳和水，对环境无害，可以彻底解决聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料制品带来的“白色污染”等问题。尽管PLA优势明显，但由于其耐热温度太低(软化点55℃)，限制了它的使用和发展。目前PLA薄膜的制备工艺大多采用吹塑方式成膜，该成膜工艺存在成膜厚度不均，透明度不高，拉伸强度低等问题，但如何提高PLA膜耐温性能尚未有系统研究和报导。尤其是在PLA双向拉伸的研究历程中，存在多次技术壁垒，导致双向拉伸PLA薄膜(简称BOPLA)一直未有工业化生产。首先：国内外尚无专业的BOPLA生产线，对BOPLA的生产拉伸工艺，拉伸条件没有有效的生产方案。第二：可热封的BOPLA尚未见生产。第三：PLA材料特性脆，形成铸片后无法有效穿膜。第四：由于无专业的PLA生产线，PLA的实验生产线都在BOPET生产线上进行，由于PET与PLA熔点相差大，PLA与PET之间无法高效转换。以上诸多技术问题，导致聚乳酸的双向拉伸薄膜一直没有成功产业化，因此也就限制了聚乳酸薄膜的进一步开发和应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜，不仅可以直接热封，且厚度均匀拉伸强度高，可摆脱普通薄膜对石油资源的依赖，并且可生物降解无污染。本专利技术所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜的制备方法，该制备方法可使用现有的BOPET生产线进行成功转换，生产的薄膜不仅可以直接热封，且厚度均匀、拉伸强度高，可摆脱普通薄膜对石油资源的依赖，并且可生物降解无污染。为解决上述第一个技术问题，本专利技术的技术方案是：一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜，包括依次排列的ABC三层结构，所述A层为表层热封层，所述A层的原料为热封型PLA切片；所述B层为中间芯层，所述B层的原料为结晶型PLA切片；所述C层为抗粘连层，所述C层的原料为结晶型PLA切片和PLA抗粘连剂母料切片。作为一种优选的技术方案，所述抗粘连层的原料为40～70wt％的结晶型PLA切片和30～60wt％的PLA抗粘连剂母料切片。作为一种优选的技术方案，所述结晶型PLA切片包含97～99wt％的结晶PLA和1～3wt％的非结晶PLA原料；所述热封型PLA切片包含80～90wt％的结晶PLA与10～20wt％的非结晶PLA原料；所述PLA抗粘连剂母料切片为含有0.1～10wt％的抗粘连剂的结晶型PLA切片。作为一种优选的技术方案，所述抗粘连剂包括二氧化硅、碳酸钙、氧化铝、二氧化钛、硫酸钡、滑石粉、云母粉中的至少一种。作为一种优选的技术方案，所述抗粘连剂的粒径为0.01～10μm。作为一种优选的技术方案，所述A层厚度占所述薄膜厚度的10～30％，所述C层厚度占所述薄膜厚度的10～30％，所述B层厚度占所述薄膜厚度的40～80％。所述的PLA，其合成顺依次为：木薯、玉米等植物淀粉经过水解，生产葡萄糖，再水解生产乳酸，乳酸经过聚合生成内交脂，再聚合生成聚乳酸。而结晶型与非结晶型取决于其分子结构中的左旋异构体和右旋体的比例。为解决上述第二个技术问题，本专利技术的技术方案是：可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)配料：将所述A层的热封型PLA切片、B层的结晶型PLA切片、C层的结晶型PLA切片与PLA抗粘连剂母料切片，经除尘干燥后分别进入各自料仓，然后分别经各自的失重秤，按照原料配比计量后，进入包括三层共挤模头的双螺杆挤出机。(2)挤出：将所述A层的热封型PLA切片、B层的结晶型PLA切片、C层的结晶型PLA切片与PLA抗粘连剂母料切片，分别在温度为180～220℃，真空度≤5mbar的条件下，双螺杆挤出机的螺杆转速为20～100转/min条件下熔融挤出，熔体进入三层共挤模头，经直径≥1500mm、温度为30～50℃的铸片辊铸片形成PLA片材。(3)纵向拉伸：将所述PLA片材经过40～70℃预热后，进行纵向拉伸和35℃以下的冷却定型，所述纵向拉伸的拉伸倍率为1～4倍。(4)横向拉伸：将所述纵向拉伸和冷却定型后的PLA片材再经过50～80℃的预热后，经横向拉伸，100～150℃的定型结晶处理和50℃以下的冷却定型，所述横向拉伸的拉伸倍率为1～4倍。(5)牵引收卷：最后经过牵引切片、电晕处理再进行收卷，制得厚度为20～100um的可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜。作为一种改进的技术方案，在所述配料步骤前，有一个过渡步骤：使用BOPET生产线正常生产BOPET时挤出机温度为270℃，先选用MI为6～7的PETG进行冲机，时间为7倍的系统冲机时间，然后降温至220～240℃；用PLA进行冲机，时间为7倍的系统冲机时间，最后降温至180～220℃，再进行PLA的熔融挤出。作为一种优选的技术方案，所述纵向拉伸的温度为55～65℃；所述横向拉伸的温度为80～90℃。作为一种优选的技术方案，所述纵向拉伸预热温度为45～55℃；所述横向拉伸预热温度为70～80℃；所述横向拉伸定型结晶温度为120～140℃。作为一种优选的技术方案，所述纵向拉伸的拉伸倍率为2.5～3.5倍；所述横向拉伸的拉伸倍率为3～4倍。作为一种改进的技术方案，由于PLA铸片非常的脆，无法进行纵向拉伸的穿膜，所以在所述铸片辊铸片后至纵向拉伸之前，开始穿膜前对铸片进行加热，直至达到PLA铸片的玻璃化温度，铸片变得非常柔软，然后对铸片切条穿膜进行纵向拉伸。作为一种优选的技术方案，穿膜前对PLA铸片加热到的温度为60～100℃。作为一种优选的技术方案，在穿膜后，穿膜条宽度由窄变宽，在所述铸片辊和纵向拉伸辊之间设有一个加热装置，所述加热装置为可移动加热装置，所述可移动加热装置随着铸片的切刀的移动而移动，从而实现对移动中的铸片进行加热的目的，可有效防止PLA铸片因太脆穿膜时的破裂现象。作为本领域技术人员不难得知：所述可移动加热装置可使用滑轨、气缸、传动装置等带动加热装置来实现随着铸片的移动而移动，所述加热装置可以为热风机等。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜，包括依次排列的ABC三层结构，所述A层为表层热封层，所述A层的原料为热封型PLA切片；所述B层为中间芯层，所述B层的原料为结晶型PLA切片；所述C层为抗粘连层，所述C层的原料为结晶型PLA切片和PLA抗粘连剂母料切片，采用合理的原料配比经过双向拉伸制备，得到的聚乳酸薄膜厚度均匀，且可直接热封，拓宽了聚乳酸薄膜的应用领域。本专利技术的可直接热封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜，包括依次排列的ABC三层结构，其特征在于：所述A层为表层热封层，所述A层的原料为热封型PLA切片；所述B层为中间芯层，所述B层的原料为结晶型PLA切片；所述C层为抗粘连层，所述C层的原料为结晶型PLA切片和PLA抗粘连剂母料切片。

【技术特征摘要】
1.可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)配料：将A层的热封型PLA切片、B层的结晶型PLA切片、C层的结晶型PLA切片与PLA抗粘连剂母料切片，进入包括三层共挤模头的双螺杆挤出机；所述A层为表层热封层，所述A层的原料为热封型PLA切片；所述B层为中间芯层，所述B层的原料为结晶型PLA切片；所述C层为抗粘连层，所述C层的原料为结晶型PLA切片和PLA抗粘连剂母料切片；所述结晶型PLA切片包括97～99wt％的结晶PLA和1～3wt％的非结晶PLA；所述热封型PLA切片包括80～90wt％的结晶PLA与10～20wt％的非结晶PLA；所述PLA抗粘连剂母料切片为含有0.1～10wt％的抗粘连剂的结晶型PLA切片；所述抗粘连层的原料为40～70wt％的结晶型PLA切片和30～60wt％的PLA抗粘连剂母料切片；(2)挤出：将所述A层的热封型PLA切片、B层的结晶型PLA切片、C层的结晶型PLA切片与PLA抗粘连剂母料切片分别在温度为180～220℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为20～100转/min条件下熔融挤出，熔体进入三层共挤模头，经温度为30～50℃的铸片辊铸片形成PLA片材；(3)纵向拉伸：将所述PLA片材经过40～70℃预热后，进行纵向拉伸和35℃以下的冷却定型，所述纵向拉伸的拉伸倍率为1～4倍；(4)横向拉伸：将所述纵向拉伸和冷却定型后的PLA片材再...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，贺海峰，冯益强，
申请(专利权)人：山东圣和塑胶发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37