專利名稱：一種聚乳酸薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乳酸薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸薄膜(B0PLA薄膜)具有可生物降解、環(huán)保無公害、可避免二次污染的特點(diǎn)，并且該薄膜產(chǎn)品的挺度高、光澤度好、霧度較低、力學(xué)性能和阻水透氣性能均較為優(yōu)異，是理想的包裝材料，被廣泛用于食品、蔬果、嬰幼兒用品、煙草、電子產(chǎn)品等的包裝。作為新型的環(huán)保軟包裝材料以及生物降解薄膜材料，BOPLA薄膜在市場(chǎng)上占有很重要的地位。然而，BOPLA薄膜與大多數(shù)塑料薄膜一樣具有摩擦系數(shù)較大、摩擦靜電嚴(yán)重、薄膜之間容易粘連等缺陷，從而限制了其在高速包裝、煙用薄膜、潤滑隔膜等要求薄膜具有良好爽滑性能的領(lǐng)域中的應(yīng)用。目前普遍采用向聚乳酸薄膜中添加爽滑劑的方法來降低聚乳酸薄膜的摩擦系數(shù)以及改善其易粘連的缺陷，提高其爽滑性。常用的爽滑劑通常分為無機(jī)和有機(jī)兩類。無機(jī)爽滑劑包括碳酸鈣、云母、二氧化硅等。為了降低薄膜之間的粘結(jié)性、提高表層的爽滑性能，通常需要提高無機(jī)爽滑劑的加入量。但是，無機(jī)爽滑劑通常是不透明的，爽滑劑用量的增大會(huì)導(dǎo)致聚乳酸薄膜的光學(xué) 性能變差，不適合用于對(duì)透明度和光澤度有要求的薄膜的生產(chǎn)加工。有機(jī)類爽滑劑一般為胺類或者硅酮類有機(jī)物。其中，硅酮為液體狀，添加使用不方便。胺類爽滑劑為遷移型添加劑，向薄膜中添加胺類爽滑劑的方法主要為將胺類爽滑劑與聚乳酸樹脂混合均勻后加工成膜，但是所得聚乳酸樹脂薄膜必須放置7-10天后，待爽滑劑遷移到聚乳酸樹脂薄膜的表面后才能達(dá)到較好的爽滑性能，因此，生產(chǎn)效率較低；更為重要的是，未遷移的爽滑劑會(huì)殘留在聚乳酸薄膜中而導(dǎo)致薄膜的光學(xué)性能和力學(xué)性能顯著降低，從而嚴(yán)重影響了其在實(shí)際中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服采用現(xiàn)有的方法制備聚乳酸薄膜時(shí)，需要放置一段時(shí)間才能達(dá)到其爽滑效果、生產(chǎn)效率較低，并且得到的聚乳酸薄膜的光學(xué)性能和力學(xué)性能不佳的缺陷，而提供一種不需要放置即可達(dá)到其爽滑效果且產(chǎn)率較高的聚乳酸薄膜的制備方法，并且得到的聚乳酸薄膜兼具優(yōu)異的爽滑性能、光學(xué)性能和力學(xué)性能。本發(fā)明提供了一種聚乳酸薄膜，其中，所述薄膜包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層，所述爽滑表面層為分散有自潤滑微粒的聚乳酸層；所述聚乳酸芯層和爽滑表面層中的聚乳酸在190°C、2.16Kg下的熔融指數(shù)為
0.5g/10min-5g/10min,優(yōu)選為1.5g/10min-3.5g/10min ;所述自潤滑微粒為熔融溫度大于或等于250°C，靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于或等于0.6的高分子微粒。本發(fā)明還提供了一種聚乳酸薄膜的制備方法，其中，該方法包括將聚乳酸和自潤滑微粒混合均勻后送入擠出機(jī)中熔融分散并擠出造粒，得到爽滑表面層原料；將所述爽滑表面層原料和聚乳酸送入具有多層共擠結(jié)構(gòu)的擠出流延設(shè)備中擠出流延，得到包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層的流延片材；將得到的流延片材進(jìn)行雙向拉伸，得到包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層的雙向拉伸聚乳酸薄膜；所述爽滑表面層為分散有自潤滑微粒的聚乳酸層；所述聚乳酸芯層和爽滑表面層中的聚乳酸在190°C、2.16Kg下的熔融指數(shù)為0.5g/10min-5g/10min,優(yōu)選為1.5g/10min-3.5g/10min ;所述自潤滑微粒為熔融溫度大于或等于250°C，靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于或等于0.6的高分子微粒?！矫?，自潤滑微粒添加到爽滑表面層后，由于所述自潤滑微粒與聚乳酸基體的不相容性，微粒可自動(dòng)鋪排、分散，并可突破或鑲嵌在所述薄膜表層上，在薄膜表面形成自潤滑點(diǎn)，從而能夠有效降低聚乳酸薄膜的摩擦系數(shù)，并降低聚乳酸薄膜之間的粘結(jié)，使之爽滑性能突出。進(jìn)一步地，采用本發(fā)明的方法制備聚乳酸薄膜，無需等待自潤滑微粒遷移至所述薄膜的表層，能夠提高薄膜的生產(chǎn)效率。此外，由于聚四氟乙烯微粒、聚酰亞胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒的爽滑性能極為優(yōu)異、熔融溫度較高、光學(xué)性能較好，因此，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，當(dāng)所述自潤滑微粒選自聚四氟乙烯微粒、聚酰亞胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一種或多種時(shí)，得到的聚乳酸薄膜的綜合性能非常好。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明，所述聚乳酸薄膜包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層，所述爽滑表面層為分散有自潤滑微粒的聚乳酸層；所述聚乳酸芯層和爽滑表面層中的聚乳酸在190°c、2.16Kg下的熔融指數(shù)為0.5g/10min-5g/10min,優(yōu)選為
1.5g/10min-3.5g/10min ;所述自潤滑微粒為熔融溫度大于或等于250°C，靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于或 等于0.6的高分子微粒。所述聚乳酸是以有機(jī)酸乳酸為原料生產(chǎn)的聚酯材料，具有良好的生物可降解性能、機(jī)械性能及物理性能，而且可以與其它材料相容，其結(jié)構(gòu)如式(I )所示:
〇〇
H Il 丨 H Il H HO—C—C—C—C-O-C-COOH
II h I CH3 CH3CH3( I )。在本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜中，所述聚乳酸可以商購得到，如卡基(Cargill)公司生產(chǎn)的ECO-PLA系列產(chǎn)品；美國大自然公司生產(chǎn)的2002D型號(hào)的系列產(chǎn)品。優(yōu)選情況下，聚乳酸的密度為1-1.5克/立方厘米；熔融溫度為160-205°C。根據(jù)本發(fā)明，所述自潤滑微粒是指具有自潤滑特性的顆粒狀的耐高溫高分子微粒。所述爽滑表層中自潤滑微粒的加入，能夠使生產(chǎn)的聚乳酸薄膜的摩擦系數(shù)顯著降低，薄膜的爽滑性能大幅度提高。根據(jù)本發(fā)明，所述自潤滑微粒的含量可以在較寬范圍內(nèi)變動(dòng)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，所述自潤滑微粒的含量越大，爽滑性能越好，但光學(xué)性能和力學(xué)性能可能會(huì)有所下降，因此，從各方面的性能綜合考慮，優(yōu)選情況下，以所述爽滑表面層的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述自潤滑微粒的含量為0.05-10重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5-3重量％。根據(jù)本發(fā)明，所述聚乳酸薄膜芯層的厚度和爽滑表面層的厚度可以根據(jù)所述聚乳酸薄膜的使用條件來適當(dāng)選擇，若所述使用的條件要求所述聚乳酸薄膜具有較大的力學(xué)強(qiáng)度，且對(duì)光學(xué)性能要求較低，則所述聚乳酸芯層的厚度和爽滑表面層的厚度可以較厚；若所述使用的條件要求所述聚乳酸薄膜具有較好的透光性且對(duì)力學(xué)強(qiáng)度要求較低，則所述聚乳酸芯層的厚度和爽滑表面層的厚度可以較薄。通常情況下，所述聚乳酸芯層的厚度可以為
5-100微米，所述聚乳酸芯層一側(cè)的爽滑表面層的厚度可以為0.1-10微米；為了進(jìn)一步提高得到的聚乳酸薄膜的綜合性能，優(yōu)選情況下，所述聚乳酸芯層的厚度可以為9-40微米，所述聚乳酸芯層一側(cè)的爽滑表面層的厚度可以為1-3微米。相應(yīng)地，所述自潤滑微粒的顆粒直徑為0.1-20微米，優(yōu)選為0.1-6微米。當(dāng)所述自潤滑微粒的顆粒直徑為所述聚乳酸芯層一側(cè)的爽滑表面層的厚度的100% -200%時(shí)，本發(fā)明的聚乳酸薄膜的爽滑性能非常好。根據(jù)本發(fā)明，盡管所述自潤滑微粒的種類不會(huì)對(duì)得到的聚乳酸薄膜的爽滑性能造成顯著的影響，只要選自熔融溫度大于或等于250°C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于或等于0.6的高分子微粒即可，但為了獲得摩擦性能、光澤度以及力學(xué)性能均更為優(yōu)異的聚乳酸薄膜，并且能夠進(jìn)一步保證所述自潤滑顆粒的均勻分散，優(yōu)選情況下，所述高分子微粒選自聚四氟乙烯微粒、聚酰亞胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一種或幾種。本發(fā)明的發(fā)明人通過深入研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述自潤滑微粒選自聚四氟乙烯微粒、聚酰亞胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一種或幾種，且所述自潤滑微粒的顆粒直徑為所述聚乳酸芯層一側(cè)的爽滑表面層的厚度的100% -200%時(shí)，所得的聚乳酸薄膜的綜合性能極佳。推測(cè)原因可能是:所述聚四氟乙烯微粒、聚酰亞胺微粒、聚酰胺微粒以及聚醚醚酮微粒本身具有優(yōu)良的自潤滑性能，可賦予薄膜表面良好的爽滑性，且以上幾種自潤滑高分子微粒性質(zhì)穩(wěn)定、可耐高溫、熔融溫度均在250°C以上，因此，在聚乳酸薄膜的加工過程中不會(huì)發(fā)生熔融，能夠在薄膜表面層保持微粒形態(tài)，從而提 供穩(wěn)定的爽滑性能。此外，當(dāng)所述自潤滑微粒的顆粒直徑為薄膜表層厚度的100% -200%時(shí)，能夠保證自潤滑微粒鑲嵌在表面層之中、且有部分突出于表面層，不僅能夠充分發(fā)揮其爽滑特性，還不至于在加工或使用過程中從薄膜表面層脫落，從而使得薄膜爽滑性能更加持久。此外，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，當(dāng)以所述爽滑表面層的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述自潤滑微粒的含量為0.05-10重量％，優(yōu)選為0.5-3重量％時(shí)，不僅不會(huì)對(duì)薄膜的透光性能造成影響，還能夠顯著提高所述薄膜的耐久性和耐熱穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明，所述自潤滑微?？梢酝ㄟ^商購獲得和按照現(xiàn)有的方法制備得到，例如，所述聚四氟乙烯微粒可以購自蘇威集團(tuán)，牌號(hào)為F284，熔融溫度為327-333 、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.04和0.04 ;所述聚酰亞胺微?？梢再徸院彪p馬樹脂廠，牌號(hào)為SM003，或者可以按照CN101253223A公開的方法制備得到，其熔融溫度為330-350°C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.06和0.06 ;所述聚酰胺微?？梢再徸詮V州逸龍塑料材料廠，牌號(hào)為A102F，或者可以按照CN101357989A公開的方法制備得到，其熔融溫度可以為255-265°C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.42和0.35 ;所述聚醚醚酮微?？梢再徸杂袼构荆廴跍囟葹?34-340°C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.2和0.2。本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備方法包括將聚乳酸樹脂和自潤滑微?；旌暇鶆蚝笏腿霐D出機(jī)中熔融分散并擠出造粒，得到爽滑表面層原料；將所述爽滑表面層原料和聚乳酸樹脂送入擠出流延設(shè)備中擠出流延，得到包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層的流延片材，并將得到的流延片材進(jìn)行雙向拉伸，得到包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜；所述爽滑表面層為分散有自潤滑微粒的聚乳酸層；所述聚乳酸芯層和爽滑表面層中的聚乳酸在1900C >2.16Kg 下的熔融指數(shù)為 0.5g/10min-5g/10min，優(yōu)選為 1.5g/10min-3.5g/10min ;所述自潤滑微粒為熔融溫度大于或等于250°C，靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于或等于0.6的高分子微粒。優(yōu)選情況下，所述高分子微粒選自聚四氟乙烯微粒、聚酰亞胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明，為了得到性能更為優(yōu)異的聚乳酸薄膜，優(yōu)選情況下，該方法還包括在將聚乳酸和自潤滑微粒混合之前，以及在將所述爽滑表面層原料和聚乳酸樹脂送入流延機(jī)之前，將聚乳酸和自潤滑微粒進(jìn)行干燥。所述干燥的方法和條件可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的干燥方法和條件，例如，可以為真空干燥、鼓風(fēng)干燥等，干燥溫度可以為40-70°C。干燥設(shè)備通常為包括加熱、干燥熱空氣吹掃或真空系統(tǒng)的干燥設(shè)備，例如，可以為連續(xù)干燥器、真空烘箱和熱風(fēng)烘箱等。一般地，所述聚乳酸樹脂和自潤滑微?；旌暇鶆虻姆绞娇梢詾閷⑺鼍廴樗岷妥詽櫥⒘＜尤氲浆F(xiàn)有的各種混合設(shè)備中攪拌共混均勻。其中，所述混合設(shè)備可以為攪拌機(jī)、捏合機(jī)、開煉機(jī)和密煉機(jī)等。攪拌共混的溫度和時(shí)間為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，攪拌共混的溫度可以為25-65°C，攪拌共混的時(shí)間可以為1-30分鐘，攪拌共混的轉(zhuǎn)速為50-300轉(zhuǎn)/分；優(yōu)選情況下，先在50-100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下攪拌5-15分鐘，然后再在100-200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下攪拌5-15分鐘。根據(jù)本發(fā)明，所述將聚乳酸和自潤滑微粒混合均勻后得到的混合物進(jìn)行熔融混煉并擠出造粒得到爽滑表面層原料的方法、條件和所用的擠出機(jī)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。例如，可以采用雙螺桿擠出機(jī)，也可以采用單螺桿擠出機(jī)，螺桿轉(zhuǎn)速為150-360轉(zhuǎn)/分鐘，各區(qū)段溫度分別為 90-160。。、115-165。。、120-175。。、130_185°C、110-185。。、120_185°C，各區(qū)段的真空度為0.02至0.09兆帕的條件下擠出造粒。本說明書中的真空度是指絕對(duì)壓力與大氣壓力的差值的絕對(duì) 值。需要說明的是，擠出流延設(shè)備通常包括多個(gè)擠出機(jī)，多個(gè)擠出機(jī)中可以對(duì)不同的物料進(jìn)行加熱，且經(jīng)過不同的擠出機(jī)加熱后的物料可以通過同一個(gè)至少包括兩層的多層復(fù)合模頭擠出流延，從而得到包括多層的流延片材；其中，每一個(gè)擠出機(jī)中的物料從所述多層復(fù)合模頭的其中一層擠出。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該很容易理解的是，當(dāng)需要得到聚乳酸芯層的一側(cè)表面附著有爽滑表面層的聚乳酸薄膜時(shí)，可以采用兩個(gè)不同的擠出機(jī)將所述爽滑表面層原料和聚乳酸樹脂熔融，并將熔融產(chǎn)物同時(shí)通過同一個(gè)包括兩層的模頭擠出流延，擠出后得到的兩層膜層疊在一起便得到流延片材，再經(jīng)雙向拉伸后便可得到本發(fā)明的聚乳酸薄膜；當(dāng)需要得到聚乳酸芯層的兩側(cè)表面均附著有爽滑表面層的聚乳酸薄膜時(shí)，可以采用三個(gè)不同的擠出機(jī)將原料熔融(其中，主擠出機(jī)中加入聚乳酸樹脂，表層擠出機(jī)中均加入爽滑表面層原料)，并將熔融產(chǎn)物同時(shí)通過同一個(gè)包括三層的模頭擠出流延，擠出后得到的三層膜層疊在一起得到流延片材，再經(jīng)雙向拉伸后便可得到本發(fā)明的聚乳酸薄膜。根據(jù)本發(fā)明，所述擠出流延的條件和所用的擠出機(jī)為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。例如，可以采用單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)等。擠出的條件通常包括擠出溫度和流延冷卻溫度，所述擠出溫度包括擠出機(jī)溫度、換網(wǎng)區(qū)溫度和機(jī)頭溫度，所述擠出溫度可以為160-250°C ；所述流延冷卻溫度一般指流延輥的溫度，可以為10-95°C。根據(jù)本發(fā)明，所述雙向拉伸可以在雙向拉伸設(shè)備中進(jìn)行，例如在購自德國Briickner公司的型號(hào)為Karo IV的薄膜雙向拉伸機(jī)中進(jìn)行雙向拉伸。所述雙向拉伸可以采用同步法拉伸，即同時(shí)進(jìn)行薄膜縱向(MD)和橫向(TD)拉伸；也可以采用分步法拉伸，即先進(jìn)行薄膜縱向(MD)拉伸，然后進(jìn)行薄膜橫向(TD)拉伸；或者，先進(jìn)行薄膜橫向(TD)拉伸，然后進(jìn)行薄膜縱向(MD)拉伸。具體地，所述同步法拉伸為:將擠出流延得到的流延片材在60-100°C下充分預(yù)熱后，進(jìn)行MD和TD方向的同步拉伸。其中，MD拉伸倍率可以為1_4倍，TD拉伸倍率可以為1-5.5倍，拉伸溫度可以為60-140°C;所述分步法拉伸為:將擠出流延得到的流延片材在60-100 V下充分預(yù)熱后，先進(jìn)行MD方向的拉伸，拉伸倍率可以為1-4倍，拉伸溫度可以為50-120°C。然后再在70-120°C下充分預(yù)熱后進(jìn)行TD方向的拉伸，拉伸倍率可以為1-5.5倍，拉伸溫度可以為60-140°C。根據(jù)本發(fā)明，所述拉伸成型后還可以將得到的薄膜進(jìn)行退火處理，以防止得到的薄膜產(chǎn)生較大收縮；或者直接將拉伸后的薄膜進(jìn)行裁邊和收卷后便可得到本發(fā)明的聚乳酸薄膜產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，所述自潤滑微粒的含量、聚乳酸芯層的厚度、爽滑表面層的厚度以及自潤滑微粒的顆粒直徑的選擇已經(jīng)在上文中描述，在這里不再贅述。實(shí)施例和對(duì)比例所用的熱風(fēng)烘箱購自北京京通儀器廠，型號(hào)為DF205 ;擠出造粒所用設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)，購自德國WP公司，型號(hào)為ZSK25 ;擠出流延設(shè)備購自瑞典Labtech公司，型號(hào)為LCR400 ;雙向拉伸設(shè)備購自德國Briickner公司，型號(hào)為Karo IV ;聚乳酸的熔融指數(shù)通過購自美國TO公司的型號(hào)為MP600的熔融指數(shù)儀進(jìn)行測(cè)定。聚四氟乙烯微粒購自蘇威集團(tuán)，熔融溫度為327-333°C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.04和0.04 ；所述聚酰亞胺微粒購自湖北雙馬樹脂廠，熔融溫度為330-400°C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.06和0.06 ;所述 聚酰胺微粒購自廣州逸龍塑料材料廠，熔融溫度為255-265°C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.42和0.35 ;所述聚醚醚酮微粒購自英國威格斯公司，熔融溫度為334-340°C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.2和0.2 ;芥酸酰胺微粒購自英國禾大公司，熔融溫度為79-81 °C、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.06和0.06。實(shí)施例1該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。該實(shí)施例中，形成聚乳酸芯層和爽滑表面層的聚乳酸樹脂購自卡基公司，在1900C >2.16Kg下的熔融指數(shù)為L 5g/10min、熔融溫度為170°C。(I)爽滑表面層原料的制備:將聚乳酸樹脂在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥的方式為用40°C的干燥熱空氣連續(xù)吹掃48小時(shí)。將99.5重量份的經(jīng)過干燥后的聚乳酸與0.5重量份的聚四氟乙烯微粒(顆粒直徑為1-2微米)加入到攪拌機(jī)中在25°C下攪拌均勻，攪拌機(jī)先以100轉(zhuǎn)/分鐘低速混合約7分鐘，然后再以200轉(zhuǎn)/分鐘高速混合8分鐘。將上述攪拌均勻的混合物送入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)整螺桿的轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/分鐘，各區(qū)段溫度分別控制在:160°C、165°C、165°C、175°C、175°C和170°C，各區(qū)段的真空度保持為0.02至0.09兆帕?；旌衔镌谏鲜鰯D出機(jī)的螺桿與筒體中，經(jīng)過熔融、剪切、分散、壓縮、排氣、塑化、擠出之后，再經(jīng)模頭擠出、切粒后，最終得到爽滑表面層原料。(2)流延片材的制備:將聚乳酸樹脂和步驟(I)得到的爽滑表面層原料分別在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥的方式為用40°C的干燥熱空氣連續(xù)吹掃48小時(shí)。將干燥后的聚乳酸加入到擠出流延設(shè)備的主擠出機(jī)中，將步驟(I)得到的爽滑表面層原料加入到擠出流延設(shè)備的表層擠出機(jī)中，進(jìn)行熔融擠出，并經(jīng)流延輥流延成型，得到表層厚度為15微米，芯層厚度為135微米的原料片材。其中，兩臺(tái)擠出機(jī)的溫度設(shè)定一致，擠出機(jī)溫度為160-170°C，換網(wǎng)區(qū)溫度為1650C，機(jī)頭溫度為165°C，流延輥溫度為45°C。(3)雙向拉伸成型:將步驟(2)得到的原料片材用雙向拉伸機(jī)進(jìn)行雙向拉伸。所用拉伸方式為先進(jìn)行MD拉伸后進(jìn)行TD拉伸，其中，MD拉伸的預(yù)熱溫度為70°C、拉伸溫度為80°C、拉伸倍率為3倍；TD拉伸的預(yù)熱溫度為110°C、拉伸溫度為100°C、拉伸倍率為5倍。形成包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的一側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜XI，其中，聚乳酸芯層的厚度為9微米，爽滑表面層的厚度為I微米。實(shí)施例2該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。該實(shí)施例中，形成聚乳酸芯層和爽滑表面層的聚乳酸樹脂購自美國大自然公司，在190°C、2.16Kg下的熔融指數(shù)為3.5g/10min、熔融溫度為163°C。(I)爽滑表面層原料的制備:將聚乳酸樹脂在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥的方式為用40°C的干燥熱空氣連續(xù)吹掃48小時(shí)。將97重量份的經(jīng)過干燥后的聚乳酸與3重量份的聚四氟乙烯微粒(顆粒直徑為2-4微米)加入到攪拌機(jī)中在25°C下攪拌均勻，攪拌機(jī)先以100轉(zhuǎn)/分鐘低速混合約7分鐘，然后再以200轉(zhuǎn)/分鐘高速混合8分鐘。將上述攪拌均勻的混合物送入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)整螺桿的轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/分鐘，各區(qū)段溫度分別控制在160°C、165°C、165°C、175°C、175°C和170°C，各區(qū)段的真空度保持為0.02至0.09兆帕?；旌衔镌谏鲜鰯D出機(jī)的螺桿與筒體中，經(jīng)過熔融、剪切、分散、壓縮、排氣、塑化、擠出之后，再經(jīng)模頭擠出、切粒后，最終得到爽滑表面層原料。(2)流延片材的制備:將聚乳酸樹脂和步驟(I)得到的爽滑表面層原料分別在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥的方式為用40°C的干燥熱空氣連續(xù)吹掃48小時(shí)。將干燥后的聚乳酸加入到擠出流延設(shè)備的主擠出機(jī)中，將步驟(I)得到的爽滑表面層原料加入到擠出流延設(shè)備的表層擠出機(jī)中，進(jìn)行熔融擠出，并經(jīng)流延輥流延成型，得到表層厚度為30微米，芯層厚度為300微米的原料片材。其中，兩臺(tái)擠出機(jī)的溫度設(shè)定一致，擠出機(jī)溫度為160-170°C，換網(wǎng)區(qū)溫度為165°C，機(jī)頭溫度為165°C，流延輥溫度為45°C。(3)雙向拉伸成型:
將步驟⑵得到的原料片材用雙向拉伸機(jī)進(jìn)行雙向拉伸。所用拉伸方式為先進(jìn)行MD拉伸后進(jìn)行TD拉伸，其中，MD拉伸的預(yù)熱溫度為70°C、拉伸溫度為80°C、拉伸倍率為3倍；TD拉伸的預(yù)熱溫度為110°C、拉伸溫度為100°C、拉伸倍率為5倍。形成包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的一側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜X2，其中，聚乳酸芯層的厚度為20微米，爽滑表面層的厚度為2微米。實(shí)施例3該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。該實(shí)施例中，形成聚乳酸芯層和爽滑表面層的聚乳酸樹脂購自美國大自然公司，在190°C、2.16Kg下的熔融指數(shù)為2.5g/10min、熔融溫度為165°C。(I)爽滑表面層原料的制備:將聚乳酸樹脂在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥的方式為用40°C的干燥熱空氣連續(xù)吹掃48小時(shí)。將98重量份的經(jīng)過干燥后的聚乳酸與2重量份的聚醚醚酮微粒(顆粒直徑為3-6微米)加入到攪拌機(jī)中在25°C下攪拌均勻，攪拌機(jī)先以100轉(zhuǎn)/分鐘低速混合約7分鐘，然后再以200轉(zhuǎn)/分鐘高速混合8分鐘。將上述攪拌均勻的混合物送入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)整螺桿的轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/分鐘，各區(qū)段溫度分別控制在160°C、165°C、165°C、175°C、175°C和170°C，各區(qū)段的真空度保持為0.02至0.09兆帕。混合物在上述擠出機(jī)的螺桿與筒體中，經(jīng)過熔融、剪切、分散、壓縮、排氣、塑化、擠出之后，再經(jīng)模頭擠出、切粒后，最終得到爽滑表面層原料。(2)流延片材的制備:將聚乳酸樹脂和步驟(I)得到的爽滑表面層原料分別在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥的方式為用40°C的干燥熱空氣連續(xù)吹掃48小時(shí)。將干燥后的聚乳酸加入到擠出流延設(shè)備的主擠出機(jī)中，將步驟(I)得到的爽滑表面層原料加入到擠出流延設(shè)備的上、下表層擠出機(jī)中，進(jìn)行熔融擠出， 并經(jīng)流延輥流延成型，得到表層厚度為45微米，芯層厚度為600微米的原料片材。其中，三臺(tái)擠出機(jī)的溫度設(shè)定一致，擠出機(jī)溫度為160-170°C，換網(wǎng)區(qū)溫度為165°C，機(jī)頭溫度為165°C，流延輥溫度為45°C。(3)雙向拉伸成型:將步驟(2)得到的原料片材用雙向拉伸機(jī)進(jìn)行雙向拉伸。所用拉伸方式為同時(shí)進(jìn)行薄膜縱向(MD)和橫向(TD)拉伸，其中，拉伸時(shí)的預(yù)熱溫度為70°C、拉伸溫度為100°C，MD拉伸倍率為3倍，TD拉伸倍率為5倍。形成包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的兩側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜X3，其中，聚乳酸芯層的厚度為40微米，兩層爽滑表面層的厚度均為3微米。實(shí)施例4該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。按照實(shí)施例3的方法制備聚乳酸薄膜，不同的是，所述自潤滑微粒聚醚醚酮微粒用聚酰亞胺微粒(顆粒直徑為3-6微米)替代。形成包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的兩側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜X4，其中，聚乳酸芯層的厚度為40微米，兩層爽滑表面層的厚度均為3微米。實(shí)施例5該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。按照實(shí)施例2的方法制備聚乳酸薄膜，不同的是，所述自潤滑微粒聚四氟乙烯微粒用聚酰胺微粒(顆粒直徑為2-4微米)替代。形成包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的一側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜X5，其中，聚乳酸芯層的厚度為20微米，爽滑表面層的厚度為2微米。
實(shí)施例6該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。按照實(shí)施例3的方法制備聚乳酸薄膜，不同的是，所述自潤滑微粒聚醚醚酮微粒用聚酰亞胺微粒(顆粒直徑為3-6微米)和聚四氟乙烯微粒(顆粒直徑為3-6微米)的混合物替代，其中，所述聚酰亞胺微粒和聚四氟乙烯微粒的重量比為1:1。形成包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的兩側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜X6，其中，聚乳酸芯層的厚度為40微米，兩層爽滑表面層的厚度均為3微米。實(shí)施例7該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。按照實(shí)施例2的方法制備聚乳酸薄膜，不同的是，在爽滑表面層原料的制備過程中，所述聚乳酸的加入量為95重量份，所述聚四氟乙烯微粒的加入量為5重量份。形成包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的一側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜X7，其中，聚乳酸芯層的厚度為20微米，爽滑表面層的厚度為2微米。實(shí)施例8該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。按照實(shí)施例2的方法制備聚乳酸薄膜，不同的是，在爽滑表面層原料的制備過程中，所述聚乳酸的加入量為88重量份，所述聚四氟乙烯微粒的加入量為12重量份。形成包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的一側(cè)表面的爽滑表面層的聚乳酸薄膜X8，其中，聚乳酸芯層的厚度為20微米，爽滑表面層的厚度為2微米。實(shí)施例9該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜的制備。按照實(shí)施例2的方法制備聚乳酸薄膜，不同的是，通過控制步驟(3)中MD拉伸倍率為3倍，TD拉伸倍率為3倍，并加大流延片材的厚度，使得到的聚乳酸薄膜X9的聚乳酸芯層的厚度為45微米，爽滑表面層的厚度為5微米。對(duì)比例I該對(duì)比例用于說明聚乳酸薄膜的參比制備。按照實(shí)施例2的方式制備聚乳酸薄膜，不同的是，該對(duì)比例不包括爽滑表面層原料的制備的步驟，而是將聚乳酸和聚四氟乙烯微粒直接混合并送入流延機(jī)中擠出流延后雙向拉伸，得到單層的聚乳酸薄膜，具體為:(I)流延片材的制備:將實(shí)施例2中的聚乳酸與聚四氟乙烯微粒的混合物在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行干燥，其中，干燥的方式為用40°C的干燥熱空氣連續(xù)吹掃48小時(shí)。將干燥后的所述混合物加入到擠出流延設(shè)備的同一擠出機(jī)中，進(jìn)行熔融擠出，并經(jīng)流延輥流延成型，得到厚度為330微米的原料片材。其中，擠出機(jī)溫度為160-170°C，換網(wǎng)區(qū)溫度為165°C，機(jī)頭溫度為165°C，流延輥溫度為45 °C。(2)雙向拉伸成型:將步驟(I)得到的原料片材用雙 向拉伸機(jī)進(jìn)行雙向拉伸。所用拉伸方式為先進(jìn)行MD拉伸后進(jìn)行TD拉伸，其中，MD拉伸的預(yù)熱溫度為70°C、拉伸溫度為80°C、拉伸倍率為3倍；TD拉伸的預(yù)熱溫度為110°C、拉伸溫度為100°C、拉伸倍率為5倍。形成含有自潤滑微粒的單層的聚乳酸薄膜D1，其中，所述聚乳酸薄膜的厚度為22微米。對(duì)比例2該對(duì)比例用于說明聚乳酸薄膜的參比制備。按照對(duì)比例I的方法制備得到聚乳酸薄膜，不同的是，制備所述聚乳酸薄膜時(shí)不加入聚四氟乙烯微粒，形成不含有自潤滑微粒的單層的聚乳酸薄膜D2。其中，所述聚乳酸薄膜的厚度為22微米。對(duì)比例3該對(duì)比例用于說明聚乳酸薄膜的參比制備。按照對(duì)比例I的方法制備得到聚乳酸薄膜，不同的是，所述聚四氟乙烯微粒用芥酸酰胺微粒替代，形成聚乳酸薄膜D3。其中，所述聚乳酸薄膜的厚度為22微米。對(duì)比例4該對(duì)比例用于說明聚乳酸薄 膜的參比制備。按照實(shí)施例5的方法制備得到聚乳酸薄膜，不同的是，所述聚酰胺微粒用二氧化硅微粒(顆粒直徑為2-4微米)代替，形成聚乳酸薄膜D4。其中，聚乳酸芯層的厚度為20微米，爽滑表面層的厚度為2微米。測(cè)試?yán)?-9測(cè)試?yán)?-9用于說明聚乳酸薄膜性能的測(cè)試。(I)爽滑性能的測(cè)試:薄膜爽滑性能測(cè)試根據(jù)GB/T10006的方法，使用濟(jì)南蘭光公司的PPT-Fl型摩擦系數(shù)儀測(cè)試。所得結(jié)果如表I所示。(2)霧度和光澤度的測(cè)試:薄膜霧度測(cè)試根據(jù)GB/T2410的方法，使用德國BYK公司的A-4725型透射霧影分析儀測(cè)試；薄膜光澤度測(cè)試根據(jù)ASTMD2457-08的方法，使用德國BYK公司的A-4454型光澤度測(cè)試儀測(cè)試。所得結(jié)果如表I所示。(3)力學(xué)性能的測(cè)試:薄膜力學(xué)性能測(cè)試根據(jù)GB/T1040.3-2006的方法，使用德國Zwick公司的Z020型拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試。所得結(jié)果如表I所示。對(duì)比測(cè)試?yán)?-4對(duì)比測(cè)試?yán)?-4用于說明參比聚乳酸薄膜的測(cè)試。按照測(cè)試?yán)?-9的方法對(duì)聚乳酸薄膜的性能進(jìn)行測(cè)試，不同的是，所述聚乳酸薄膜分別為對(duì)比例1-4制得的聚乳酸薄膜D1-D4。所得結(jié)果如表I所示。從表I的結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明提供的方法制備得到的聚乳酸薄膜具有優(yōu)異的爽滑性能，且薄膜光學(xué)性能以及力學(xué)性能均較好。
權(quán)利要求
1.一種聚乳酸薄膜，其特征在于，所述薄膜包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層，所述爽滑表面層為分散有自潤滑微粒的聚乳酸層；所述聚乳酸芯層和爽滑表面層中的聚乳酸在190°C、2. 16Kg下的熔融指數(shù)為0.5g/10min-5g/10min,優(yōu)選為I. 5g/10min-3. 5g/10min ;所述自潤滑微粒為熔融溫度大于或等于250°C，靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于或等于0. 6的高分子微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸薄膜，其中，所述高分子微粒選自聚四氟乙烯微粒、聚酰亞胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的聚乳酸薄膜，其中，以所述爽滑表面層的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述自潤滑微粒的含量為0. 05-10重量％，優(yōu)選為0. 5-3重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的聚乳酸薄膜，其中，聚乳酸芯層的厚度為5-100微米，所述聚乳酸芯層一側(cè)的爽滑表面層的厚度為0. 1-10微米，所述自潤滑微粒的顆粒直徑為0.1-20微米；優(yōu)選地，所述聚乳酸芯層的厚度為9-40微米，所述聚乳酸芯層一側(cè)的爽滑表面層的厚度為1-3微米，所述自潤滑微粒的顆粒直徑為0. 1-6微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乳酸薄膜，其中，所述自潤滑微粒的顆粒直徑為所述聚乳酸芯層一側(cè)的爽滑表面層的厚度的100% -200%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸薄膜，其中，所述聚乳酸的熔融溫度為160-205°C。
7.一種聚乳酸薄膜的制備方法，其特征在于，該方法包括將聚乳酸和自潤滑微粒混合均勻后送入擠出機(jī)中熔融分散并擠出造粒，得到爽滑表面層原料；將所述爽滑表面層原料和聚乳酸送入具有多層共擠結(jié)構(gòu)的擠出流延設(shè)備中擠出流延，得到包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層的流延片材；將得到的流延片材進(jìn)行雙向拉伸，得到包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層的雙向拉伸聚乳酸薄膜；所述爽滑表面層為分散有自潤滑微粒的聚乳酸層；所述聚乳酸芯層和爽滑表面層中的聚乳酸在190°C、2. 16Kg下的熔融指數(shù)為0. 5g/10min-5g/10min,優(yōu)選為1.5g/10min-3. 5g/10min ;所述自潤滑微粒為熔融溫度大于或等于250°C，靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于或等于0. 6的高分子微粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述高分子微粒選自聚四氟乙烯微粒、聚酰亞胺微粒、聚酰胺微粒和聚醚醚酮微粒中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述自潤滑微粒的用量使得以所述聚乳酸爽滑表面層的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，自潤滑微粒的含量為0. 05-10重量％，優(yōu)選為0. 5-3重量％。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述聚乳酸和自潤滑微粒的用量以及雙向拉伸條件使得所述聚乳酸芯層的厚度為5-100微米，所述爽滑表面層的厚度為0. 1-10微米；優(yōu)選地，使得所述聚乳酸芯層的厚度為9-40微米，所述爽滑表面層的厚度為1-3微米。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述自潤滑微粒的顆粒直徑為所述聚乳酸芯層一側(cè)的爽滑表面層的厚度的100% -200%。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述雙向拉伸的縱向拉伸倍率為1-4倍，橫向拉伸倍率為1-5. 5倍。
13.一種由權(quán)利要求7-10中任意一項(xiàng)所述的方法制備得到的聚乳酸薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚乳酸薄膜及其制備方法，其中，所述薄膜包括聚乳酸芯層和附著于所述聚乳酸芯層的至少一側(cè)表面的爽滑表面層，所述爽滑表面層為分散有自潤滑微粒的聚乳酸層；所述聚乳酸芯層和爽滑表面層中的聚乳酸在190℃、2.16Kg下的熔融指數(shù)為0.5g/10min-Sg/10min，優(yōu)選為1.5g/10min-3.5g/10min；所述自潤滑微粒為熔融溫度大于或等于250℃，靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于或等于0.6的高分子微粒。本發(fā)明提供的聚乳酸薄膜具有優(yōu)異的爽滑性能、光學(xué)性能以及力學(xué)性能。
文檔編號(hào)B29C69/02GK103252964SQ20121004135
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者高達(dá)利, 徐萌, 徐凱, 張師軍, 張麗英, 鄒浩, 邵靜波, 呂明福 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院