專利名稱：一種可生物降解熱收縮材料，可生物降解熱收縮性薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可生物降解熱收縮材料，特別涉及一種可生物降解熱收縮性薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
已知，熱收縮膜在各種產(chǎn)品的包裝、銷售和運(yùn)輸中被使用，其主要作用是穩(wěn)固、遮蓋和保護(hù)產(chǎn)品，其中熱收縮性薄膜還被用作熱收縮性標(biāo)簽，貼設(shè)于食品、飲料等容器的外側(cè)。從使用性能角度看，對(duì)熱收縮膜的要求是必須具有較高的耐穿刺性，良好的收縮性和一定的收縮應(yīng)力，在收縮過(guò)程中，薄膜不能產(chǎn)生孔洞；從環(huán)境角度來(lái)看，要求熱收縮膜生物降解性好，這樣在熱收縮膜廢棄時(shí)，不會(huì)引起環(huán)境污染。此外，還需考慮到熱收縮膜的原料來(lái)源問(wèn)題，應(yīng)盡量避免使用不可再生資源。目前熱收縮膜大多主要采用PE、PP、PVC、POF等材料，這些材料不能降解，而且使用石油等化石資源制造的。
為了減少PE、PVC等材料作為熱收縮膜的不足，來(lái)源于植物的聚乳酸塑料由于其良好的透明性和生物降解性能，而在薄膜用途中備受關(guān)注。然而，由于聚乳酸類樹(shù)脂的原料本身脆性比較大以及在加熱時(shí)會(huì)結(jié)晶化，如果直接成型為片狀 或薄膜狀時(shí)，無(wú)法得到足夠的強(qiáng)度和獲得足夠的熱收縮特性。為了提高聚乳酸樹(shù)脂內(nèi)沖擊性等機(jī)械特性，已經(jīng)提出了在聚乳酸類樹(shù)脂中添加其它樹(shù)脂獲得樹(shù)脂組合物的方法。例如在日本特開(kāi)2005-036054號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了在特定重均分子量的聚乳酸類樹(shù)脂中含有聚丙烯酸甲基丙烯酸酯的方法。但目前為止，這些方法所獲得材料的熱收縮率最高僅達(dá)50%左右，并且熱收縮膜的加工常常采用的是多層共擠的方式，加工成本較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的可生物降解熱收縮材料，其熱收縮性能優(yōu)異。
本發(fā)明同時(shí)還要提供一種可生物降解熱收縮性薄膜及其制備方法，所得熱收縮性薄膜的熱收縮率高，特別適于食品、飲料以及其它消費(fèi)類商品的包裝用標(biāo)簽。
為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案是一種可生物降解熱收縮材料，其為聚乳酸組合物在螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混煉，擠出造粒，干燥獲得的切片，特別是，所述的聚乳酸組合物由95wt% 99. 5wt%的樹(shù)脂成分和 O. 5wt% 5wt%的增塑劑組成，其中，樹(shù)脂成分由重均分子量20000 250000的聚乳酸 (PLA)、重均分子量6000 100000的聚己二酸丁二醇酯(PBAT)以及重均分子量30000 200000的聚己內(nèi)酯(PCL)按重量比1:0. 05 1:0. 05 I混合而成，增塑劑為數(shù)均分子量 8000 10000、熔點(diǎn)為110°C 150°C的間苯二甲酸乙二醇酯共聚物。
優(yōu)選地，所述的聚乳酸、聚己二酸丁二醇酯以及聚己內(nèi)酯三者的重量比為 1:0. Γ0. 6:0. 4、. 6。聚乳酸的重均分子量為30000 100000，聚己二酸丁二醇酯的重均分子量為20000 60000，聚己內(nèi)酯的重均分子量為50000 150000。所述的熔融混煉在 130°C 280°C下進(jìn)行。優(yōu)選的，所述原料聚乳酸的光學(xué)純度為809Γ99%，殘留丙交酯量為總質(zhì)量的O. 05% 1%。原料PLA、PBAT和PCL均為市場(chǎng)已經(jīng)有銷售的成熟商品。
所述的間苯二甲酸乙二醇酯共聚物可采用有機(jī)化學(xué)中已知的技術(shù)手段來(lái)合成。優(yōu)選地，所述熱收縮材料中，增塑劑的含量為O. 3 wt% lwt%。
本發(fā)明采取的又一技術(shù)方案是一種可生物降解熱收縮性薄膜，其由上述的可生物降解熱收縮材料制成，所述薄膜的厚度為5 50微米。
本發(fā)明還涉及上述的可生物降解熱收縮性薄膜的制備方法，該方法以上述的可生物降解熱收縮材料為原料，將原料投入到長(zhǎng)徑比40 60:1的單螺桿吹膜機(jī)中，擠出吹膜即得所述可生物降解熱收縮性薄膜。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)具體方案進(jìn)行吹膜時(shí)，單螺桿吹膜機(jī)各區(qū)溫度條件如下 一區(qū)溫度110°C 120°C ;二區(qū)溫度110°C 120°C ;三區(qū)溫度100°C 120°C ;四區(qū)溫度 130°C 140°C ;五區(qū)溫度140°C 150°C ;六區(qū)溫度130°C 150°C。
由于上述技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)將聚乳酸與同樣具有可生物降解的PBAT和PCL按一定比例組合，并同時(shí)輔以一定量的一定分子量的間苯二甲酸乙二醇酯共聚物，所得熱收縮材料經(jīng)吹膜形成厚度 6 μ m的熱收縮性薄膜的熱收縮率在80%以上。此外，本發(fā)明的熱收縮材料可直接吹膜獲得熱收縮性薄膜，加工工藝簡(jiǎn)單，適于工業(yè)化生產(chǎn)和市場(chǎng)應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 ，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例1本實(shí)施例提供一種可生物降解熱收縮材料，其制備過(guò)程如下取500g PLA (數(shù)均分子量45000)，200g PBAT (數(shù)均分子量35000)，300gPCL (數(shù)均分子量80000)和IOg的間苯二甲酸乙二醇酯共聚物(數(shù)均分子量8000，熔點(diǎn)110°C)，混合后， 加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉的參數(shù)如下(雙螺桿擠出機(jī)；Φ=26_ ；L/D=40 ； 進(jìn)料區(qū)至模頭各區(qū)的溫度依次為150°C、180°C、200V、200V、200 V、200V、200V、200V、 195°C、195°C;壓力O. 3 1. 2MPa ;扭矩54%;喂料速率23s)，于230°C左右制得共混物，然后， 進(jìn)行擠出造粒，干燥后制得切片。將制得的切片進(jìn)行注射成型，模具溫度為110°C，冷卻時(shí)間為120秒。對(duì)成型所得的片材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的數(shù)據(jù)參見(jiàn)表I。
實(shí)施例2本實(shí)施例提供一種可生物降解熱收縮材料，其制備過(guò)程如下取500g PLA (數(shù)均分子量80000)，200g PBAT (數(shù)均分子量60000)，300gPCL (數(shù)均分子量60000)和50g間苯二甲酸乙二醇酯共聚物(數(shù)均分子量9000，熔點(diǎn)120°C)，混合后， 加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉的參數(shù)如下(雙螺桿擠出機(jī)；Φ=26_ ；L/D=40 ； 進(jìn)料區(qū)至模頭各區(qū)的溫度依次為150°C、180°C、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V、 195°C、195°C;壓力O. 3 1. 2MPa ;扭矩54%;喂料速率23s)，于230°C左右制得共混物，然后， 進(jìn)行擠出造粒，干燥后制得切片。將制得的切片進(jìn)行注射成型，模具溫度為110°C，冷卻時(shí)間為120秒。對(duì)成型所得的片材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的數(shù)據(jù)參見(jiàn)表I。
實(shí)施例3本實(shí)施例提供一種可生物降解熱收縮材料，其制備過(guò)程如下取500g PLA (數(shù)均分子量110000)，200g PBAT (數(shù)均分子量80000)，300gPCL (數(shù)均分子量100000)和IOOg間苯二甲酸乙二醇酯共聚物(數(shù)均分子量9000熔點(diǎn)135°C)，混合后， 加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉的參數(shù)如下(雙螺桿擠出機(jī)；Φ=26_ ；L/D=40 ； 進(jìn)料區(qū)至模頭各區(qū)的溫度依次為150°C、180°C、200V、200V、200 V、200V、200V、200V、 195°C、195°C;壓力O. 3 1. 2MPa ;扭矩54%;喂料速率23s)，于230°C左右制得共混物，然后， 進(jìn)行擠出造粒，干燥后制得切片。將制得的切片進(jìn)行注射成型，模具溫度為110°C，冷卻時(shí)間為120秒。對(duì)成型所得的片材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的數(shù)據(jù)參見(jiàn)表I。
實(shí)施例4本實(shí)施例提供一種可生物降解熱收縮材料，其制備過(guò)程如下取500g PLA (數(shù)均分子量120000)，200g PBAT (數(shù)均分子量100000)，300gPCL (數(shù)均分子量120000)和200g間苯二甲酸乙二醇酯共聚物(數(shù)均分子量10000熔點(diǎn)150°C)，混合后， 加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉的參數(shù)如下(雙螺桿擠出機(jī)；O=26mm;L/D=40 ； 進(jìn)料區(qū)至模頭各區(qū)的溫度依次為150°C、180°C、200V、200V、200 V、200V、200V、200 V、 195°C、195°C;壓力O. 3 1. 2MPa ;扭矩54%;喂料速率23s)，于230°C左右制得共混物，然后， 進(jìn)行擠出造粒，干燥后制得切片。將制得的切片進(jìn)行注射成型，模具溫度為110°C，冷卻時(shí)間為120秒。對(duì)成型所得的片材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的數(shù)據(jù)參見(jiàn)表I。
對(duì)比例I本對(duì)比例提供一種可生物降解熱收縮材料，其制備過(guò)程基如下取500g PLA (數(shù)均分子量45000)，200g PBAT (數(shù)均分子量35000)，300gPCL (數(shù)均分子量80000)，混合后，加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉的參數(shù)如下(雙螺桿擠出機(jī)； Φ =26mm ;L/D=40 ;進(jìn)料區(qū)至模頭各區(qū)的溫度依次為150°C、180°C、200°C、200°C、200°C、 200°C >200°C >200°C >195°C >195°C ;壓力 0. 3 1. 2MPa ;扭矩 54% ;喂料速率 23s)，于 230°C 左右制得共混物，然后，進(jìn)行擠出造粒，干燥后制得切片。將制得的切片進(jìn)行注射成型，模具溫度為110°C，冷卻時(shí)間為120秒。對(duì)成型所得的片材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的數(shù)據(jù)參見(jiàn)表I。
實(shí)施例5本實(shí)施例提供一種可生物降解熱收縮性薄膜，其是將實(shí)施例1所得切片干燥后，投入單螺桿吹膜機(jī)吹膜制得，工序控制參數(shù)如下一區(qū)溫度115±3°C ;二區(qū)溫度115±3°C ;三區(qū)溫度105±3°C ;四區(qū)溫度135±3°C ； 五區(qū)溫度145±5°C ;六區(qū)溫度140±5°C ;單螺桿轉(zhuǎn)速200±10RPM。薄膜的厚度為6μπι。 對(duì)該薄膜的性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn)表I。
實(shí)施例6本實(shí)施例提供一種可生物降解熱收縮性薄膜，其是將實(shí)施例2所得切片干燥后，投入單螺桿吹膜機(jī)吹膜制得，工序控制參數(shù)同實(shí)施例3。薄膜的厚度為6 μ m。對(duì)該薄膜的性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn)表I。
表I
權(quán)利要求
1.一種可生物降解熱收縮材料，其為聚乳酸組合物在螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混煉，擠出造粒，干燥獲得的切片，其特征在于所述的聚乳酸組合物由95wt% 99. 5wt%的樹(shù)脂成分和O. 5wt% 5wt%的增塑劑組成，其中，所述樹(shù)脂成分由重均分子量20000 250000的聚乳酸、重均分子量6000 100000的聚己二酸丁二醇酯以及重均分子量30000 200000的聚己內(nèi)酯按重量比1: O. 05 1: O. 05 I混合而成，所述的增塑劑為數(shù)均分子量8000 10000、熔點(diǎn)為110°C 150°C的間苯二甲酸乙二醇酯共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解熱收縮材料，其特征在于所述的聚乳酸、聚己二酸丁二醇酯以及聚己內(nèi)酯三者的重量比為1:0. 4 O. 6:0. 4 O. 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可生物降解熱收縮材料，其特征在于所述的聚乳酸的重均分子量為30000 100000，所述的聚己二酸丁二醇酯的重均分子量為20000 60000，所述的聚己內(nèi)酯的重均分子量為50000 150000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可生物降解熱收縮材料，其特征在于所述的熱收縮材料中，所述增塑劑的含量為O. 3 wt% lwt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解熱收縮材料，其特征在于所述的熔融混煉在130°C 280°C下進(jìn)行。
6.一種可生物降解熱收縮性薄膜，其特征在于其由權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可生物降解熱收縮材料制成，所述薄膜的厚度為5 50微米。
7.—種如權(quán)利要求6所述的可生物降解熱收縮性薄膜的制備方法，其特征在于該方法以權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可生物降解熱收縮材料為原料，將原料投入到長(zhǎng)徑比40 60:1的單螺桿吹膜機(jī)中，擠出吹膜即得所述可生物降解熱收縮性薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可生物降解熱收縮性薄膜的制備方法，其特征在于進(jìn)行吹膜時(shí)，單螺桿吹膜機(jī)各區(qū)溫度條件如下一區(qū)溫度110°C 120°C;二區(qū)溫度110°C 120°C;三區(qū)溫度100°C 120°C ;四區(qū)溫度130°C 140°C ;五區(qū)溫度140°C 150°C ;六區(qū)溫度130°C 150°C。
9.權(quán)利要求6所述的可生物降解熱收縮性薄膜用作食品、飲料容器的標(biāo)簽的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可生物降解熱收縮材料，可生物降解熱收縮性膜及其制備方法。所述熱收縮材料為聚乳酸組合物在螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混煉，擠出造粒，干燥獲得的切片，聚乳酸組合物由95wt%～99.5wt%的樹(shù)脂成分和0.5wt%～5wt%的增塑劑組成，樹(shù)脂成分又由重均分子量20000～250000的聚乳酸、重均分子量6000～100000的聚己二酸丁二醇酯以及重均分子量30000～200000的聚己內(nèi)酯按重量比1:0.05~1:0.05~1混合而成，增塑劑為數(shù)均分子量8000～10000、熔點(diǎn)為110℃～150℃的間苯二甲酸乙二醇酯共聚物。本發(fā)明熱縮性材料及熱收縮膜的熱縮性能特別好，且加工工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C08L67/02GK102993653SQ20111027063
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者卞忠華 申請(qǐng)人:張家港柴能生物科技有限公司