[发明专利]3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物双向拉伸薄膜的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚羟基脂肪酸酯（PHA）薄膜的生产方法，具体是3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物双向拉伸薄膜的生产方法。

背景技术

聚羟基脂肪酸酯（PHA，polyhydroxyalkanoates）是很多微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料。PHA具有良好的生物相容性能?生物可降解性和塑料的热加工性能，同时可作为生物医用材料和生物可降解包装材料，这已经成为近年来生物材料领域最为活跃的研究热点。PHA还具有非线性光学性?压电性?气体相隔性很多高附加值性能。此外，PHA无需经过垃圾分拣和堆肥程序，在土地、污水、河水、海水中3—6个月被微生物分解成CO₂和水，处理过程简单易行。

聚羟基脂肪酸酯薄膜的成型加工方法目前有压延法和吹塑法，压延法或吹塑法加工的薄膜机械性能、阻隔性能、渗透性能、透明度、表面光泽度、尺寸稳定性等性能都较差。由于PHA分子量大，分子缠绕显著，材料加工时冷却慢，粘性大，热稳定性不足，因此在现有的压延法或吹塑法加工中需要添加大量的其它塑料、增塑剂和成核剂，如中国发明专利申请公开说明书CN102492274A、CN102250453A、CN102229742A、CN102421819A、CN102015250A等都需要添加其它塑料、增塑剂、成核剂等助剂才能加工成薄膜，其它塑料的添加影响薄膜的降解性能，增塑剂和成核剂的大量添加对薄膜产品造成污染，在应用到食品包装时受到限制，并且可能降低薄膜产品的机械性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物薄膜的双向拉伸生产方法，该方法提供一种高速生产绿色全降解聚羟基脂肪酸酯包装薄膜产品。

本发明3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物薄膜双向拉伸技术的基本原理为：原料通过挤出机加热熔融挤出，冷却成厚片后，在较低温度下，通过纵向拉伸机进行一定倍数的纵向拉伸，再在玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围内（高弹态下），通过横向拉伸机进行一定倍数的横向拉伸，从而使分子链或结晶面在平行于薄膜平面的方向上进行取向而有序排列，然后在拉紧状态下进行热定型，使取向的大分子结构固定，经冷却及后续处理便可制得薄膜。

本发明将熔融指数2.5～3.5，维卡软化点88～92℃的3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物进行干燥，在挤出机上经150～180℃塑化熔融，在口模中通过模唇的定型面挤出，经30～50℃的冷却辊急冷铸成厚片，厚片预热至40～60℃，按3倍以下的拉伸倍率纵向拉伸，用30～50℃的冷却辊冷却定型，再预热80～130℃，按3.5～6倍的拉伸倍率横向拉伸，用30～50℃的冷却辊冷却定型，切边，对薄膜进行电晕处理，收卷成为成品。

本发明中，3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物中还加入芥酸酰胺，3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物与芥酸酰胺的重量比为100︰0.1～0.3。更优选是，将3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物中部分与芥酸酰胺混炼制成功能母料。

3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物中，3-羟基丁酸单体的摩尔百分数优选是大于60%，更优选是80～95%，余量为4-羟基丁酸。

纵向拉伸过程中，纵向拉伸倍率优选是2～2.5倍，使拉伸后的薄膜长度为拉伸前的2～2.5倍。

横向拉伸过程中，横向拉伸倍率优选是4～5倍，使拉伸后的薄膜宽度为拉伸前的4～5倍。横向拉伸的预热温度优选是85～100℃。

本发明所述熔融指数是3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物在170℃，时间为10分钟，负荷为2160克时，通过直径为0.2厘米（0.825英寸）的流变仪小口时的熔体克数。

本发明双向拉伸薄膜的性能指标：抗拉强度纵向（MD）≥25MPa；横向（TD）≥25MPa；雾度≤60%；光泽度≥20；摩擦系数≤0.5，弹性模量纵向≥1600MPa，纵向≥1400MPa，与未拉伸薄膜相比，机械性能显著提高，拉伸强度比未拉伸薄膜高出50%以上；阻隔性能提高，对气体和水汽的渗透性降低；光学性能、透明度、表面光泽度提高；耐热性、耐寒性能得到改善，尺寸稳定性好；厚度均匀性好，厚度偏差小，实现高自动化程度和高速生产，由于添加剂无毒且含量少，产品可应用于对卫生有严格要求的食品、药品、医疗器械的包装。

具体实施方式

实施例1

1．配料与混合

主料：选用熔融指数2.6，维卡软化点90℃的3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物。