兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜及其制备方法与应用

本申请属于高分子材料，尤其涉及一种兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚乳酸(pla)作为一种具有较高的力学强度和良好的成型加工性能，并且来源于生物基的可生物可降解高分子，由于其生产成本逐年下降，成为目前可再生资源领域的研究热点之一。然而，由于聚乳酸存在质脆、耐热性差等缺陷，大大限制了其发展以及商业化应用。因此，需要对聚乳酸进行性能改性。

2、目前，人们普遍通过引入外源物质改性聚乳酸。例如，公告号为ca 115594961b的现有技术公开了高韧性耐热聚乳酸复合材料，引入添加成核剂/高耐热聚合物进行耐热改性；申请公布号为ca 117103822a的现有技术公开了一种具有良好韧性的双向拉伸聚乳酸薄膜，引入弹性体/刚性填料进行增韧改性。

3、但是，外源物质的加入不仅会影响改性聚乳酸产品的生物降解性，而且会降低改性聚乳酸的力学强度和模量，同时损害改性聚乳酸的透明性。

技术实现思路

1、本申请公开一种兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜及其制备方法与应用，旨在解决通过引入外源物质改性聚乳酸容易造成生物降解性、力学性能和透明性下降的技术问题。

2、为了实现上述目的，本申请的技术方案是：

3、本申请的第一方面提供了一种兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜，其制备原料包括左旋聚乳酸和右旋聚乳酸。

4、结合第一方面优选地，所述左旋聚乳酸的光学纯度为88-99％；

5、所述右旋聚乳酸的光学纯度为99％。

6、结合第一方面优选地，所述左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为30-70：70-30。

7、本申请的第二方面提供了第一方面所述兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜的制备方法，所述方法包括：

8、将干燥的左旋聚乳酸和右旋聚乳酸置于170-250℃的温度下熔融共混并造粒，得到左旋聚乳酸/右旋聚乳酸共混物粒料；

9、将所述左旋聚乳酸/右旋聚乳酸共混物粒料干燥后，在170-240℃熔融挤出，经冷却后形成共混物流延薄膜基材；

10、将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理，经自然冷却形成左旋聚乳酸/右旋聚乳酸共混物拉伸薄膜；

11、将所述左旋聚乳酸/右旋聚乳酸共混物拉伸薄膜在90-160℃进行热处理和定型，经淬冷形成所述兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜。

12、结合第二方面优选地，所述经冷却后形成共混物流延薄膜基材时，冷却方式包括低温流延辊传导冷却、风冷、自然冷却中的一种；

13、和/或，冷却温度为10-60℃。

14、结合第二方面优选地，所述将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理，拉伸处理的方式包括同步双轴拉伸或者异步双轴拉伸。

15、结合第二方面优选地，所述将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理，拉伸温度为70-110℃。

16、结合第二方面优选地，所述将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理，拉伸比为1.0×1.0-4.0×4.0。

17、结合第二方面优选地，所述将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理，应变速率为1-4s-1。

18、本申请的第三方面提供第二方面制备方法制备的所述兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜用于医疗器件、食品包装以及日化品中的应用。

19、与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：

20、本申请提供的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜通过左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的复配，一方面可以有效限制聚乳酸薄膜内分子链在高温下的运动能力，进而提高薄膜的耐热性；第二方面能够使制备的聚乳酸薄膜内部形成纳米级的取向晶体，进而确保聚乳酸薄膜的高透光率；第三方面，本申请不引入外源物质，在保证聚乳酸薄膜的可生物降解性能和透明度的同时，避免了材料间相容性和界面缺陷的问题，从而具有优异的力学性能。

21、本申请提供的制备方法通过“熔融共混-双轴拉伸-热处理-定型”的工艺，通过双轴拉伸力场可以有效增强聚乳酸的分子链缠结网络，从而提高应力的承载和传递能力，同时防止分子链的拉出或滑脱，从而显著提高延展性；进一步热处理过程获得的取向晶体可作为物理交联点进一步强化分子链缠结网络，同时高熔点的取向立构复合晶的引入使聚乳酸薄膜的耐热性也大幅提升，进而全面提高了聚乳酸薄膜的综合性能。

技术特征：

1.一种兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜，其特征在于，其制备原料包括左旋聚乳酸和右旋聚乳酸。

2.根据权利要求1所述的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜，其特征在于，所述左旋聚乳酸的光学纯度为88-99％；

3.根据权利要求2所述的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜，其特征在于，所述左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为30-70：70-30。

4.一种根据权利要求1-3任一所述兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

5.根据权利要求4所述的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述经冷却后形成共混物流延薄膜基材时，冷却方式包括低温流延辊传导冷却、风冷、自然冷却中的一种；

6.根据权利要求4所述的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理时，拉伸处理的方式包括同步双轴拉伸或者异步双轴拉伸。

7.根据权利要求4所述的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理时，拉伸温度为70-110℃。

8.根据权利要求4所述的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理，拉伸比为1.0×1.0-4.0×4.0。

9.根据权利要求4所述的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜的制备方法，其特征在于，所述将所述共混物流延薄膜基材进行拉伸处理时，应变速率为1-4s-1。

10.根据权利要求4-9任一所述制备方法制成的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜用于医疗器件、食品包装以及日化品中的应用。

技术总结
本申请公开了兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。本申请提供的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜通过左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的复配，并且不引入外源物质，在保证聚乳酸生物可降解性能和透明度的同时，避免了材料间相容性和界面缺陷的问题，具有优异的力学性能。本申请通过“熔融共混‑双轴拉伸‑热处理‑定型”的工艺，可获得高延展性与高力学强度的各向同性聚乳酸薄膜，全面提高了聚乳酸薄膜的力学性能与耐热性。本申请制备的兼具高耐热与刚韧平衡的透明聚乳酸薄膜用于医疗器件、食品包装以及日化品中的应用。

技术研发人员：钟淦基,韦秋阳,林浩,雷军,黄华东,李忠明
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7