一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚乳酸薄膜技术领域，具体涉及一种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄 膜。
【背景技术】
[0002] 塑料包装制品的发明至今，在人类生活和生产中发挥着重要的作用，随着塑料包 装的大量使用，已经给人类的生存环境带来了毁灭性环保灾难，导致了严重的"白色污染" 等问题。
[0003] 而聚乳酸（polylactic acid，简称PLA)是属于脂肪族聚醋中最重要的一种可生 物降解环境友好的高分子材料，其单体原料乳酸可通过发酵玉米等粮食作物大规模制取， 因而能完全摆脱聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等普通薄膜对石油资源的依赖；PLA材料具有 优良的可生物降解性，在自然环境中，在细菌、水等的作用下，能完全降解为二氧化碳和水， 对环境无害，可以彻底解决聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料制品带来的"白色污染"等问 题。
[0004] 尽管PLA优势明显，但由于其耐热温度太低（软化点55°C)，限制了它的使用和发 展。目前PLA薄膜的制备工艺大多采用吹塑方式成膜，该成膜工艺存在成膜厚度不均，透明 度不高，拉伸强度低等问题，但如何提高PLA膜耐温性能尚未有系统研宄和报导。
[0005] 尤其是在PLA双向拉伸的研宄历程中，存在多次技术壁皇，导致双向拉伸PLA薄膜 (简称B0PLA) -直未有工业化生产。
[0006] 首先：国内外尚无专业的BOPLA生产线，对BOPLA的生产拉伸工艺，拉伸条件没有 有效的生产方案。
[0007] 第二：可热封的BOPLA尚未见生产。
[0008] 第三：PLA材料特性脆，形成铸片后无法有效穿膜。
[0009] 第四：由于无专业的PLA生产线，PLA的实验生产线都在BOPET生产线上进行，由 于PET与PLA熔点相差大，PLA与PET之间无法高效转换。
[0010] 以上诸多技术问题，导致聚乳酸的双向拉伸薄膜一直没有成功产业化，因此也就 限制了聚乳酸薄膜的进一步开发和应用。
【发明内容】
[0011] 本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可直 接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜，不仅可以直接热封，且厚度均匀拉伸强度高，可摆脱普通薄 膜对石油资源的依赖，并且可生物降解无污染。
[0012] 本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可直 接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜的制备方法，该制备方法可使用现有的BOPET生产线进行成 功转换，生产的薄膜不仅可以直接热封，且厚度均匀、拉伸强度高，可摆脱普通薄膜对石油 资源的依赖，并且可生物降解无污染。
[0013] 为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
[0014] -种可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜，包括依次排列的ABC三层结构，所述A层 为表层热封层，所述A层的原料为热封型PLA切片；所述B层为中间芯层，所述B层的原料 为结晶型PLA切片；所述C层为抗粘连层，所述C层的原料为结晶型PLA切片和PLA抗粘连 剂母料切片。
[0015] 作为一种优选的技术方案，所述抗粘连层的原料为40?70wt %的结晶型PLA切片 和30?60wt %的PLA抗粘连剂母料切片。
[0016] 作为一种优选的技术方案，所述结晶型PLA切片包含97?99wt%的结晶PLA和 1?3wt %的非结晶PLA原料；所述热封型PLA切片包含80?90wt %的结晶PLA与10? 20wt%的非结晶PLA原料；所述PLA抗粘连剂母料切片为含有0. 1?10wt%的抗粘连剂的 结晶型PLA切片。
[0017] 作为一种优选的技术方案，所述抗粘连剂包括二氧化硅、碳酸钙、氧化铝、二氧化 钛、硫酸钡、滑石粉、云母粉中的至少一种。
[0018] 作为一种优选的技术方案，所述抗粘连剂的粒径为0. 01?10 μ m。
[0019] 作为一种优选的技术方案，所述A层厚度占所述薄膜厚度的10?30 %，所述C层 厚度占所述薄膜厚度的10?30%，所述B层厚度占所述薄膜厚度的40?80%。
[0020] 所述的PLA，其合成顺依次为：木薯、玉米等植物淀粉经过水解，生产葡萄糖，再水 解生产乳酸，乳酸经过聚合生成内交脂，再聚合生成聚乳酸。而结晶型与非结晶型取决于其 分子结构中的左旋异构体和右旋体的比例。
[0021] 为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
[0022] 可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0023] (1)配料：将所述A层的热封型PLA切片、B层的结晶型PLA切片、C层的结晶型 PLA切片与PLA抗粘连剂母料切片，经除尘干燥后分别进入各自料仓，然后分别经各自的失 重秤，按照原料配比计量后，进入包括三层共挤模头的双螺杆挤出机。
[0024] (2)挤出：将所述A层的热封型PLA切片、B层的结晶型PLA切片、C层的结晶型 PLA切片与PLA抗粘连剂母料切片，分别在温度为180?220°C，真空度< 5mbar的条件下， 双螺杆挤出机的螺杆转速为20?100转/min条件下熔融挤出，熔体进入三层共挤模头，经 直径彡1500mm、温度为30?50°C的铸片辊铸片形成PLA片材。
[0025] (3)纵向拉伸：将所述PLA片材经过40?70°C预热后，进行纵向拉伸和35°C以下 的冷却定型，所述纵向拉伸的拉伸倍率为1?4倍。
[0026] (4)横向拉伸：将所述纵向拉伸和冷却定型后的PLA片材再经过50?80°C的预热 后，经横向拉伸，100?150°C的定型结晶处理和50°C以下的冷却定型，所述横向拉伸的拉 伸倍率为1?4倍。
[0027] (5)牵引收卷：最后经过牵引切片、电晕处理再进行收卷，制得厚度为20?IOOum 的可直接热封的双向拉伸聚乳酸薄膜。
[0028] 作为一种改进的技术方案，在所述配料步骤前，有一个过渡步骤：使用BOPET生产 线正常生产BOPET时挤出机温度为270°C，先选用MI为6?7的PETG进行冲机，时间为7 倍的系统冲机时间，然后降温至220?240°C ;用PLA进行冲机，时间为7倍的系统冲机时 间，最后降温至180?220°C，再进行PLA的熔融挤出。
[0029] 作为一种优选的技术方案，所述纵向拉伸的温度为55?65°C ;所述横向拉伸的温 度为80?90°C。
[0030] 作为一种优选的技术方案，所述纵向拉伸预热温度为45?55°C ;所述横向拉伸预 热温度为70?80°C ;所述横向拉伸定型结晶温度为120?140°C。
[0031] 作为一种优选的技术方案，所述纵向拉伸的拉伸倍率为2. 5?3. 5倍；所述横向拉 伸的拉伸倍率为3?4倍。
[0032] 作为一种改进的技术方案，由于PLA铸片非常的脆，无法进行纵向拉伸的穿膜，所 以在所述铸片辊铸片后至纵向拉伸之前，开始穿膜前对铸片进行加热，直至达到PLA铸片 的玻璃化温度，铸片变得非常柔软，然后对铸片切条穿膜进行纵向拉伸。
[0033] 作为一种优选的技术方案，穿膜前对PLA铸片加热到的温度为60?100°C。
[0034] 作为一种优选的技术方案，在穿膜后，穿膜条宽度由窄变宽，在所述铸片辊和纵向 拉伸辊之间设有一个加热装置，所述加热装置为可移动加热装置，所述可移动加热装置随 着铸片的切刀的移动而移动，从而实现对移动中的铸片进行加热的目的，可有效防止PLA 铸片因太脆穿膜时的破裂现象。作为本领域技术人员不难得知：所述可移动加热装置可使 用滑轨、气缸、传动装置等带动加热装置来实现随着铸片的移动而移动，所述加热装置可以 为热风机等。
[0035] 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0036] 本发明提供的