[发明专利]耐物理老化的双向拉伸聚乳酸膜材、其制备方法及应用

说明书

本发明揭示了一种耐物理老化的双向拉伸聚乳酸膜材及其制备方法与应用。所述聚乳酸膜材包含35wt％～85wt％结晶相和15wt％～65wt％非晶相；所述非晶相包含5wt％～55wt％亚稳相，所述亚稳相于红外光谱图内的特征峰出现于918cm^‑1处。本发明提供的双向拉伸聚乳酸膜材具有耐物理老化的特点，在储存前后的拉伸强度和弯曲强度变化率较小，断裂伸长率也变化较小，结晶度和取向度均较高，由其制成的聚乳酸包装材料等制品不仅具有相当于或优于现有聚乳酸包装材料的强度，同时又兼具优异的耐物理老化性，可在仓储物流阶段保持尺寸和性能的稳定性，同时其制备工艺简单，利于规模化生产，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸材料，具体涉及一种耐物理老化的双向拉伸聚乳酸膜材、其制备方法及应用(包装材料、信封视窗、一次性杯子、餐盘等)，属于薄膜材料技术领域。

背景技术

随着石油工业的蓬勃发展以及生产工业的需求，每年都有大量石油基聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯及其他树脂制成薄膜，用于包装及覆膜材料领域。另外，塑料包装产品在市场上所占的份额逐年升高，尤其是复合塑料软包装，已经广泛地应用于食品、医药、化工等领域。其中，食品包装所占比例最大，比如饮料包装、速冻食品包装、蒸煮食品包装、快餐食品包装等，这些产品都给人民生活带来了极大的便利。然而，石油基树脂本身及相关助剂析出对食品安全的不确定性，以及石油基树脂的不可降解性对环境造成的“白色”污染，都对石油基薄膜在食品包装领域的广泛应用蒙上阴影。因而，开发应用于食品包装领域的可降解树脂薄膜显得尤为必要。

聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，在自然界中可降解成乳酸，经过微生物分解，最终形成二氧化碳和水，是经美国食品药品监督管理局认证的生物可降解聚合物之一。在组织工程、食品包装、非织造布、药物缓释等诸多领域具有广阔的应用前景。特别是聚乳酸包装材料领域不同程度地要求聚乳酸薄膜具有足够高的韧性以及足够长的机械性能保持时间。有报道称，聚乳酸作为一种半结晶聚合物，非晶相在玻璃化转变温度以下极易发生物理老化现象，使得材料急剧变脆(Macromolecules 2007,40,9664-9671)。其中，物理老化是分子链段自发地从非平衡态向平衡态转变的过程；并且，形成凝聚缠结的网络结构(Macrornol.Symp.1997,124,15-26)。这使得聚乳酸制品在仓储物流阶段都极易发生物理老化而导致制品急剧变脆。然而，目前通过工艺的优化开发耐物理老化的聚乳酸薄膜还未见报道。

聚乳酸薄膜制备的公开报道比较多，其中主要以提高薄膜的拉伸倍率及韧性、塑性为主。CN103788603A报道了一种聚乳酸双向拉伸磨砂薄膜及其制备方法，通过将改性助剂与聚乳酸熔融共混造粒，流延压片，双向拉伸制备磨砂质感的韧性薄膜。CN102453319A报道了一种聚乳酸双向拉伸薄膜，通过添加无机功能填料制备加工性能优异和刚韧平衡的薄膜。CN104105745A报道了一种聚乳酸系薄膜或薄片，通过熔融成膜工艺得到薄膜；优选在熔融成膜工艺后，且在冷却工序前，设置残余应力松弛工序，设置温度为聚乳酸熔点以下20～70℃。CN106147160A报道了一种微多孔取向薄膜，通过各种成膜工艺得到未取向膜，再经过水蒸气加热或者液体加热双向拉伸制备取向薄膜。在上述方法的基础上，再通过追加热定型等通用的制膜工艺来制备所述的微多孔聚乳酸取向薄膜。

以上现有技术尽管都能制备聚乳酸薄膜，但存在如下局限：(1)在目前技术条件下，经过热定型的双向拉伸聚乳酸薄膜很容易在仓储物流阶段发生物理老化导致急剧变脆；(2)热定型的双向拉伸聚乳酸薄膜，制备食品包装材料需要经过高温热轧合，进一步加速物理老化导致变脆；(3)未经热定型的双向拉伸聚乳酸薄膜经过高温热轧合，很容易在仓储物流阶段发生物理老化导致变脆；(4)经过热定型或者热轧合的双向拉伸聚乳酸薄膜及其包装材料也极易在使用阶段发生物理老化导致急剧变脆；因此，有必要开发新的耐物理老化的聚乳酸膜材及其制备方法以满足各种应用对其提出的综合性能的较高要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种耐物理老化的双向拉伸聚乳酸膜材、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。