高速自动包装机用bopla热收缩型薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种包装薄膜制备技术领域，特别是一种高速自动包装机用B0PLA热 收缩型薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技的不断发展，高分子薄膜材料在人类生活、工作中得到广泛应用，特别是 包装材料领域。但是，现在使用的绝大多数高分子薄膜材料在自然环境中都难以降解，大量 废弃的高分子薄膜材料会造成严重的白色污染。而当今世界经济不断发展，节约资源、保护 环境成为实施可持续发展的重要手段，对人体和环境无害的绿色产品亦将随着可持续发展 进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向。
[0003] 聚乳酸（PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，也称为聚丙交酯，是近些 年崛起的一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。聚乳酸制品废弃 后在土壤或水中，30天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成0) 2和H20,随后在太 阳光合作用下，又成为淀粉的起始原料，不会对环境产生污染。并且其拥有良好的光泽性、 透明度及延展度，已被应用于食品包装、医疗卫生、家电外壳、汽车配件、服装纤维等广泛领 域。
[0004] 在包装方面，用聚乳酸制成的薄膜与普通包装薄膜相比，具有以下性能优势：①完 全折叠性和缠结保持力，取向性的PLA薄膜具有和玻璃纸膜、金属膜片等相媲美的完全折 叠性和缠结保持力，即可以弄皱或折叠，这些是普通塑料膜不具备的；②高的光泽度和透明 度，PLA的高透明性和光泽度可以和玻璃纸以及PET相比，是普通PP薄膜的2?3倍，LDPE 薄膜的10倍；③良好的阻隔性和印刷性能，乳酸的基本重复单元使得PLA是一种内在极性 的材料，这种高的极性导致聚乳酸具有高的表面能，从而产生良好的印刷性能，此外它还能 够阻止脂肪族分子的透过，具有很好的抗油性；④低温热封性能，无定形聚乳酸薄膜的热封 温度和EVA(15% )相同，都在80?85°C之间。
[0005] 然而，随着科技的不断进步，高效、节能成为人们日益关注的重点，高速包装成为 包装行业发展的必然趋势。高速包装用薄膜需要满足以下性能要求：①走机顺畅，即摩擦系 数低，且耐磨性、防擦伤性能好；②热封强度高，低起封温度或宽热封温度范围；③热收缩 性好；④挺度好，折叠稳固性优异。但是聚乳酸玻璃化温度较高，常温下使用性脆，且热稳定 性差，难以满足高速包装用薄膜的要求。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种高速自动包装机用 B0PLA热收缩型薄膜及其制备方法。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种高速自动包装机用B0PLA 热收缩型薄膜，包括以下组分：高分子量聚乳酸树脂、低分子量聚乳酸树脂、纳米级无机填 料、硅烷偶联剂，按照质量比计，高分子量聚乳酸树脂：低分子量聚乳酸树脂=(1?20) :1， 纳米级无机填料为总聚乳酸树脂用量的0. 6?1. 2%，硅烷偶联剂为纳米级无机填料用量 的0? 1?2%〇
[0008] 进一步地，尚分子量聚乳酸树脂的重均分子量为10?15万，分子量散性为1?2， 密度为1. 20?1. 25g/cc，峰值熔融温度155?170°C。
[0009] 进一步地，低分子量聚乳酸树脂的重均分子量约为1?5万，分子量散性为2?3， 密度为1. 20?1. 25g/cc，峰值熔融温度145?160°C。
[0010] 进一步地，纳米级无机填料为纳米级二氧化娃或纳米级碳酸妈，粒径范围为1? 100nm〇
[0011] 进一步地，硅烷偶联剂为y-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550)或y-缩水甘油醚氧 丙基三甲氧基硅烷（KH560)。
[0012] 高速自动包装机用BOPLA热收缩型薄膜的制备方法，是将高分子量聚乳酸树脂、 低分子量聚乳酸树脂、纳米级无机填料、硅烷偶联剂按所述的含量混合均匀，熔融共混，流 延压片，双向拉伸法制得BOPLA热收缩型薄膜。具体步骤如下：
[0013] ⑴物料准备
[0014] 准备聚乳酸树脂、纳米级无机填料、硅烷偶联剂，其中，按照质量比计，高分子量聚 乳酸树脂与低分子量聚乳酸树脂的比例为（1?20) :1，纳米级无机填料为总聚乳酸树脂用 量的0. 6?1. 2%，硅烷偶联剂为无机填料用量的0. 1?2%。
[0015] (2)母料制备
[0016] 将纳米级无机填料放入固体搅拌机中，将硅烷偶联剂溶液喷洒在无机填料上，高 速搅拌30分钟，随后将其在120°C的温度下烘干2h。将聚乳酸树脂、处理好的纳米级无机填 料经混料机搅拌均匀，随后混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，其中挤出机温度在200? 220 °C之间。
[0017] (3)原料预处理
[0018] 将步骤（2)制得的母料置于真空转鼓干燥系统中干燥除水，干燥温度120? 140°C，干燥时间4?6h。
[0019] ⑷流延铸片
[0020]将步骤（3)制得的料子，经过双螺杆挤出机熔融共混挤出，向表面温度为30? 40°C的施加静电荷的冷辊输送的同时进行密合冷却固化，得到未拉伸的聚乳酸流延膜片。
[0021] 其中，喂料速度30?45r/min，螺杆速度150?220r/min，计量泵转速25?50r/ min，熔融塑化温度为205?225°C，模头温度为205?225°C。
[0022] (5)拉伸成膜
[0023] 将步骤⑷得到的未拉伸的聚乳酸流延膜片进行双轴拉伸，拉伸方法采用先在长 度方向上纵向拉伸，再在宽度方向上进行横向拉伸的依次双轴拉伸法，具体如下：a、纵向拉 伸：将流延膜片送入纵向拉伸辊，在膜的纵向方向上进行拉伸，拉伸倍率为2. 0?4. 0倍，拉 伸温度为50?70°C，然后用20?50°C的冷却辊组冷却；b、横向拉伸：将经过纵向拉伸的厚 片送入横向拉伸机进行横向拉伸，预热温度70°C?80°C，预热时间10?20s;拉伸温度为 80°C?100°C，拉伸倍率3. 0?5. 0倍；随后对该拉伸膜在宽度方向上进行松弛的同时进行 热定型，热定型温度140°C?180°C，时间15?25s，松弛率2?7%，最后冷却至室温，即得 高速自动包装机用BOPLA热收缩型薄膜。
[0024] 本发明的有益效果是：（1)低分子量聚乳酸运动单元活化所需的能量较低，运动 所需的空间较小，其加入使得混合树脂的玻璃化转变温度下降，并且低分子量聚乳酸的加 入，降低了聚乳酸的平均分子量，加宽了其分子量分布，使得高分子量聚乳酸链之间的作用 力减小，混合树脂的结晶度降低，最终导致膜的脆性得到改善，柔顺性得到提高；
[0025] (2)纳米级无机填料粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了 普通无机填料所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应，在磁性、 催化性、光热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出优越性能，一定量的纳米级无机填料 加入到聚乳酸树脂中可使得最终制得的薄膜热稳定性好、摩擦系数小，力学性能优异。并且 无机填料填补了高、低分子量聚乳酸树脂由于分子间作用力大小差异所导致的最终薄膜表 面产生的微小空洞，降低了薄膜的表面粗糙度，改善了薄膜的表面性能；
[0026] (3)硅烷偶联剂由于自身含有两种不同化学性质的基团，故能同时与有机材料、无 机材料进行化学结合，可用于表面处理，本发明中硅烷偶联剂的加入使得纳米级无机填料 更加牢固地与聚乳酸树脂结合；
[0027] (4)采用本发明的技术方案制备的BOPLA薄膜摩擦系数低，热封性能好，热收缩率 高，力学性能优良，满足高速自动包装机用热收缩型薄膜的要求。
【具体实施方式】
[0028] 现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是 对本发明的进一步限定。
[0029] 实施例一
[0030]高速自动包装机用BOPLA热收缩型薄膜的制备方法，其制备方法具有如下步骤：
[0031] ⑴准备物料
[0032] 准备聚乳酸树脂、纳米级二氧化硅、硅烷偶联剂KH550,其中，按照质量比计，高分 子量聚乳酸树脂与低分子量聚乳酸树脂的比例为10 :1，纳米级无机填料为总聚乳酸树脂 用量的〇. 8%，娃烧