CN114456563B - 一种基于pla的热收缩膜及其制备方法 - Google Patents

一种基于pla的热收缩膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PLA的热收缩膜及其制备方法，基于PLA的热收缩膜，按质量份数计，包括，85～90份PLA、5～15份EEA、0.1～0.5份开口剂、0.1～0.5份光稳定剂以及0.2～0.4份交联剂。本发明将PLA与EEA、交联剂等熔融共混，使得PLA与EEA发生了化学反应，改善了PLA与EEA之间的界面性能，从而使PLA的收缩性能和抗冲击性能得到提高，同时保留了PLA的透明性，扩大了生物可降解塑料PLA在热收缩膜领域的应用。

Description

一种基于PLA的热收缩膜及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料薄膜包装技术领域，具体涉及到一种基于PLA的热收缩膜及其制备方法。
背景技术
热收缩膜是一种在受热后产生收缩力将货物包裹住，从而达到保护被包装物的作用的一种包装膜。热收缩膜的收缩机理主要是当高聚物被完全塑化挤出成膜后，其在玻璃化转变温度和黏流温度之间沿纵横两方向进行一定比例拉伸，使聚合物的分子链沿拉伸方向取向，这时将薄膜骤冷，使拉伸取向所产生的应变“冻结”；当薄膜重新加
热到“解冻”温度时，已定向的分子链发生解取向，恢复到取向前松弛状态的折叠链，从而赋予热收缩膜良好的收缩性能。热收缩膜具有良好的密封、防潮、防污染、防刺穿性能、热封性、透明性好以及轻便等，一直活跃在各大包装市场上。目前是市场上主流的热收缩膜有PE、PETG、PET、PVC、PS和PP等，这些都是传统的石油基材料，存在石油资源紧缺和环境污染加剧等问题，因此环境友好型生物基可降解塑料已成为的当今发展的趋势。
在可生物降解塑料中，聚乳酸(PLA)是市场上最具价值的生物降解聚合物之一，它具有良好的机械性能和优异的光学清晰度。然而，作为热收缩膜的应用，需提高其热收缩性和抗冲击强度，与柔性聚合物或弹性体聚合物共混是开发聚乳酸应用的有效方法之一。
专利CN108822515A公开了一种PLA热收缩膜的制备方法，以PLA为主要原料，采用己二酸二丁基二甘酯复配特定分子量的聚环氧乙烷作为热收缩改性剂，改变聚乳酸分子链高温运动能力，提高聚乳酸薄膜高温热收缩性能力。
专利CN113789039A公开了一种可生物降解聚酯热收缩膜及其制备方法，以PLA和PBAT作为主要基材，引入甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝和功能调节可降解母粒，有利于改善基材分子链的取向运动能力，可使膜材料具有良好的热收缩性。
但是，上述现有技术所获得的热收缩膜依然存在抗冲击性能和热收缩性能不佳的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的PLA用于热收缩膜的抗冲击性能和热收缩性能不佳的问题，提出了本发明。
本发明的其中一个目的是提供一种基于PLA的热收缩膜，以PLA为基底材料，加入EEA透明母粒、交联剂、光稳定剂和开口剂等制备出具有高透明度、良好热收缩性和抗冲击性的包装膜。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于PLA的热收缩膜，按质量份数计，包括，85～90份PLA、5～15份EEA、0.1～0.5份开口剂、0.1～0.5份光稳定剂以及0.2～0.4份交联剂。
作为本发明基于PLA的热收缩膜的一种优选方案，其中：所述EEA中EA含量为15.0％、18.5％、19.5％中的一种或多种。
作为本发明基于PLA的热收缩膜的一种优选方案，其中：所述开口剂为油酸酰胺、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种。
作为本发明基于PLA的热收缩膜的一种优选方案，其中：所述光稳定剂为Chimassorb 2020FDL、Chimassor 944、TINUVIN 326中的一种或多种。
作为本发明基于PLA的热收缩膜的一种优选方案，其中：所述交联剂为BIPB、TMAIC中的一种或两种的组合。
本发明的另一个目的在于提供如上述任一项所述的基于PLA的热收缩膜的制备方法，包括，
将PLA和EEA干燥；
将PLA、EEA、开口剂、交联剂和光稳定剂按照比例混合，得到混合物料；
将所述混合物料经过挤出、拉条、冷却、切粒制备出PLA改性树脂颗粒；
将所述PLA改性树脂颗粒经过吹膜、冷却、收卷制得改性PLA薄膜；
对所述改性PLA薄膜进行拉伸，并立即冷却，保持拉伸后薄膜的形状和尺寸。
作为本发明基于PLA的热收缩膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述将PLA和EEA干燥，干燥温度60℃，干燥时间6h。
作为本发明基于PLA的热收缩膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述将所述混合物料经过挤出，将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的进料口温度为90～120℃，二到五区温度为160～195℃。
作为本发明基于PLA的热收缩膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述将所述PLA改性树脂颗粒经过吹膜，采用单螺杆吹膜机吹膜，其中，单螺杆吹膜机的进料口温度为135～140℃，其余温度段为165～195℃。
作为本发明基于PLA的热收缩膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述对所述改性PLA薄膜进行拉伸，在80℃下，用拉伸比为4的单轴拉伸机对薄膜进行拉伸。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明以PLA为基底材料，加入EEA透明母粒、交联剂、光稳定剂和开口剂等制备出具有高透明度、良好热收缩性和抗冲击性的包装膜，EEA是乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，具良好的韧性、柔软性、耐弯折性和高温热稳定性，还可用于食品接触；将EEA与PLA熔融共混，两者之间发生了化学交联，从而在一定程度上改善了PLA与EEA之间的界面性能，进一步提高了PLA的冲击强度和热收缩性能，扩大了聚乳酸在热收缩膜领域的应用。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
如无特别说明，实施例中所采用的原料均为商业购买。
实施例1
(1)将PLA 87份和EEA 12(EA含量18.5％)份于60℃干燥6h；
(2)然后与开口剂0.4份、光稳定剂0.4份和交联剂0.2份一起加入混料机中，500rmp搅拌5min得到混合物料；
(3)将混合物料加入双螺杆挤出机喂料口中，其中喂料口温度为110℃，二到五区的温度为190℃，经过挤出、拉条、冷却和切粒得到PLA改性树脂颗粒；
(4)将PLA改性颗粒加入单螺杆吹膜机中，经过吹膜得到PLA薄膜，其中单螺杆吹膜机进料口的温度为135℃，其余段温度为175～195℃；
(5)用热拉伸机(型号HY-0230，上海)对改性的PLA薄膜行进单向拉伸，温度为80℃，拉伸比为4，然后立即冷却拉伸后的薄膜，以保持拉伸后薄膜的形状和尺寸。
实施例2
(1)将PLA 91份和EEA 8(EA含量18.5％)份于60℃干燥6h；
(2)然后与开口剂0.4份、光稳定剂0.4份和交联剂0.2份一起加入混料机中，500rmp搅拌5min得到混合物料；
(3)将混合物料加入双螺杆挤出机喂料口中，其中喂料口温度为100℃，二到五区的温度为190℃，经过挤出、拉条、冷却和切粒得到PLA改性树脂颗粒；
(4)将PLA改性颗粒加入单螺杆吹膜机中，经过吹膜得到PLA薄膜，其中单螺杆吹膜机进料口的温度为135℃，其余段温度为175～190℃；
(5)后续热拉伸条件同实施例1。
实施例3
(1)将PLA 94份和EEA 5(EA含量为15％和19.5％的两种EEA按5:5混合)份于60℃干燥6h；
(2)然后与开口剂0.4份、光稳定剂0.4份和交联剂0.2份一起加入混料机中，500rmp搅拌5min得到混合物料；
(3)将混合物料加入双螺杆挤出机喂料口中，其中喂料口的温度为100℃，二到五区的温度为190℃，经过挤出、拉条、冷却和切粒得到PLA改性树脂颗粒；
(4)将PLA改性颗粒加入单螺杆吹膜机中，经过吹膜冷到PLA薄膜，其中单螺杆吹膜机进料口的温度为135℃，其余段温度为175～190℃；
(5)后续热拉伸条件同实施例1。
实施例4
(1)将PLA 87份和EEA 12(EA含量18.5％)份于60℃干燥6h；
(2)然后与开口剂0.3份、光稳定剂0.3份和交联剂0.4份一起加入混料机中，500rmp搅拌5min得到混合物料；
(3)将混合物料加入双螺杆挤出机喂料口中，其中喂料口的温度为110℃，二到五区的温度为190℃，经过挤出、拉条、冷却和切粒得到PLA改性树脂颗粒；
(4)将PLA改性颗粒加入单螺杆吹膜机中，经过吹膜冷到PLA薄膜，其中单螺杆吹膜机进料口的温度为135℃，其余段温度为175～195℃；
(5)后续热拉伸条件同实施例1。
实施例5
(1)将PLA 87份和EEA 12(EA含量15％)份于60℃干燥6h；
(2)然后与开口剂0.4份、光稳定剂0.4份和交联剂0.2份一起加入混料机中，500rmp搅拌5min得到混合物料；
(3)将混合物料加入双螺杆挤出机喂料口中，其中喂料口的温度为110℃，二到五区的温度为190℃，经过挤出、拉条、冷却和切粒得到PLA改性树脂颗粒；
(4)将PLA改性颗粒加入单螺杆吹膜机中，经过吹膜冷到PLA薄膜，其中单螺杆吹膜机进料口的温度为135℃，其余段温度为175～195℃；
(5)后续热拉伸条件同实施例1。
实施例6
(1)将PLA 87份和EEA 12(EA含量19.5％)份于60℃干燥6h；
(2)然后与开口剂0.4份、光稳定剂0.4份和交联剂0.2份一起加入混料机中，500rmp搅拌5min得到混合物料；
(3)将混合物料加入双螺杆挤出机喂料口中，其中喂料口的温度为110℃，二到五区的温度为190℃，经过挤出、拉条、冷却和切粒得到PLA改性树脂颗粒；
(4)将PLA改性颗粒加入单螺杆吹膜机中，经过吹膜冷到PLA薄膜，其中单螺杆吹膜机进料口的温度为135℃，其余段温度为175～195℃；
(5)后续热拉伸条件同实施例1。
对比例1
(1)将PLA 87份和EEA 12(EA含量18.5％)份于60℃干燥6h；
(2)然后与开口剂0.5份和光稳定剂0.5份一起加入混料机中，500rmp搅拌5min得到混合物料；
(3)将混合物料加入双螺杆挤出机喂料口中，其中喂料口的温度为110℃，二到五区的温度为190℃，经过挤出、拉条、冷却和切粒得到PLA改性树脂颗粒；
(4)将PLA改性颗粒加入单螺杆吹膜机中，经过吹膜冷到PLA薄膜，其中单螺杆吹膜机进料口的温度为135℃，其余段温度为175～195℃；
(5)后续热拉伸条件同实施例1。
对比例2
(1)将PLA 99份于60℃干燥6h；
(2)然后与开口剂0.4份、光稳定剂0.4份和交联剂0.2份一起加入混料机中，500rmp搅拌5min得到混合物料；
(3)将混合物料加入双螺杆挤出机喂料口中，其中喂料口的温度为110℃，二到五区的温度为190℃，经过挤出、拉条、冷却和切粒得到PLA改性树脂颗粒；
(4)将PLA改性颗粒加入单螺杆吹膜机中，经过吹膜冷到PLA薄膜，其中单螺杆吹膜机进料口的温度为135℃，其余段温度为175～195℃；
(5)后续热拉伸条件同实施例1。
性能测试
依照BB/T 0070-2014进行收缩率测试；按照GB/T13022-1991《塑料薄膜拉伸性能测试方法》进行拉伸强度测试；按照GB/T2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》进行透光率以及雾度测试；按照ASTMD256标准进行冲击强度测试；测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003549846230000071
从上表中可以看出，EEA的加入对聚乳酸的透明度没有太大影响，透光率都在88％以上，雾度在7.5％以下；随着EEA含量的增加，提高了PLA的热收缩率和冲击强度增加，可能的原因是EEA和PLA之间发生了化学交联，改善了界面性能；当交联剂增加到0.4份时，PLA的热收缩率和冲击强度降低，其原因是EEA发生过度交联，产生EEA大小不均颗粒，在PLA中的分散性不好。
本发明添加开口剂的作用是提高薄膜的开口性能；添加光稳定剂的作用是加工的过程中以及长时间光照的时候能对PLA起到防护的作用，防止黄变，使其保持良好的透明性。试验过程中发现，缺少开口剂，开口性能下降；缺少光稳定剂，透光率下降；同时，若开口剂和光稳定剂添加量过多，会导致热收缩性能下降。
本发明为了改变PLA作为热收缩膜应用的不足，将PLA与EEA、交联剂等熔融共混，使得PLA与EEA发生了化学反应，改善了PLA与EEA之间的界面性能，从而使PLA的收缩性能和抗冲击性能得到提高，同时保留了PLA的透明性，扩大了生物可降解塑料PLA在热收缩膜领域的应用。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于PLA的热收缩膜，其特征在于：按质量份数计，包括，85~90份PLA、5~15份EEA、0.1~0.5份开口剂、0.1~0.5份光稳定剂以及0.2~0.4份交联剂；
所述EEA中EA含量为15.0%、18.5%、19.5%中的一种或多种；
所述交联剂为BIPB、TMAIC中的一种或两种的组合。
2.如权利要求1所述的基于PLA的热收缩膜，其特征在于：所述开口剂为油酸酰胺、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种。
3.如权利要求1或2所述的基于PLA的热收缩膜，其特征在于：所述光稳定剂为Chimassorb 2020FDL、Chimassor 944、TINUVIN 326中的一种或多种。
4.如权利要求1~3中任一项所述的基于PLA的热收缩膜的制备方法，其特征在于：包括，
将PLA和EEA干燥；
将PLA、EEA、开口剂、交联剂和光稳定剂按照比例混合，得到混合物料；
将所述混合物料经过挤出、拉条、冷却、切粒制备出PLA改性树脂颗粒；
将所述PLA改性树脂颗粒经过吹膜、冷却、收卷制得改性PLA薄膜；
对所述改性PLA薄膜进行拉伸，并立即冷却，保持拉伸后薄膜的形状和尺寸。
5.如权利要求4所述的基于PLA的热收缩膜的制备方法，其特征在于：所述将PLA和EEA干燥，干燥温度50~60℃，干燥时间5~8h。
6.如权利要求4或5所述的基于PLA的热收缩膜的制备方法，其特征在于：所述将所述混合物料经过挤出，将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的进料口温度为90~120℃，二到五区温度为160~195℃。
7.如权利要求6所述的基于PLA的热收缩膜的制备方法，其特征在于：所述将所述PLA改性树脂颗粒经过吹膜，采用单螺杆吹膜机吹膜，其中，单螺杆吹膜机的进料口温度为135~140℃，其余温度段为165~195℃。
8.如权利要求4、5、7中任一项所述的基于PLA的热收缩膜的制备方法，其特征在于：所述对所述改性PLA薄膜进行拉伸，在80℃下，用拉伸比为4的单轴拉伸机对薄膜进行拉伸。
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