專利名稱：3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物雙向拉伸薄膜的生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚羥基脂肪酸酯(PHA)薄膜的生產方法，具體是3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物雙向拉伸薄膜的生產方法。
背景技術：
聚輕基脂肪酸酯(PHA,polyhydroxyalkanoates)是很多微生物合成的一種細胞內聚酯，是一種天然的高分子生物材料。PHA具有良好的生物相容性能、生物可降解性和塑料 的熱加工性能，同時可作為生物醫(yī)用材料和生物可降解包裝材料，這已經成為近年來生物材料領域最為活躍的研究熱點。PHA還具有非線性光學性、壓電性、氣體相隔性很多高附加值性能。此外，PHA無需經過垃圾分揀和堆肥程序，在土地、污水、河水、海水中3— 6個月被微生物分解成CO2和水，處理過程簡單易行。聚羥基脂肪酸酯薄膜的成型加工方法目前有壓延法和吹塑法，壓延法或吹塑法加工的薄膜機械性能、阻隔性能、滲透性能、透明度、表面光澤度、尺寸穩(wěn)定性等性能都較差。由于PHA分子量大，分子纏繞顯著，材料加工時冷卻慢，粘性大，熱穩(wěn)定性不足，因此在現(xiàn)有的壓延法或吹塑法加工中需要添加大量的其它塑料、增塑劑和成核劑，如中國發(fā)明專利申請公開說明書 CN102492274A、CN102250453A、CN102229742A、CN102421819A、CN102015250A等都需要添加其它塑料、增塑劑、成核劑等助劑才能加工成薄膜，其它塑料的添加影響薄膜的降解性能，增塑劑和成核劑的大量添加對薄膜產品造成污染，在應用到食品包裝時受到限制，并且可能降低薄膜產品的機械性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物薄膜的雙向拉伸生產方法，該方法提供一種高速生產綠色全降解聚羥基脂肪酸酯包裝薄膜產品。本發(fā)明3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物薄膜雙向拉伸技術的基本原理為原料通過擠出機加熱熔融擠出，冷卻成厚片后，在較低溫度下，通過縱向拉伸機進行一定倍數(shù)的縱向拉伸，再在玻璃化溫度以上、熔點以下的適當溫度范圍內(高彈態(tài)下)，通過橫向拉伸機進行一定倍數(shù)的橫向拉伸，從而使分子鏈或結晶面在平行于薄膜平面的方向上進行取向而有序排列，然后在拉緊狀態(tài)下進行熱定型，使取向的大分子結構固定，經冷卻及后續(xù)處理便可制得薄膜。本發(fā)明將熔融指數(shù)2. 5 3. 5，維卡軟化點88 92°C的3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物進行干燥，在擠出機上經150 180°C塑化熔融，在口模中通過模唇的定型面擠出，經30 50°C的冷卻輥急冷鑄成厚片，厚片預熱至40 60°C，按3倍以下的拉伸倍率縱向拉伸，用30 50°C的冷卻輥冷卻定型，再預熱80 130°C，按3. 5 6倍的拉伸倍率橫向拉伸，用30 50°C的冷卻輥冷卻定型，切邊，對薄膜進行電暈處理，收卷成為成品。本發(fā)明中，3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物中還加入芥酸酰胺，3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物與芥酸酰胺的重量比為100 O. I 0.3。更優(yōu)選是，將3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物中部分與芥酸酰胺混煉制成功能母料。3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物中，3-羥基丁酸單體的摩爾百分數(shù)優(yōu)選是大于60%，更優(yōu)選是80 95%，余量為4-羥基丁酸?？v向拉伸過程中，縱向拉伸倍率優(yōu)選是2 2. 5倍，使拉伸后的薄膜長度為拉伸前的2 2. 5倍。橫向拉伸過程中，橫向拉伸倍率優(yōu)選是4 5倍，使拉伸后的薄膜寬度為拉伸前的4 5倍。橫向拉伸的預熱溫度優(yōu)選是85 100°C。本發(fā)明所述熔融指數(shù)是3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物在170°C，時間為10分 鐘，負荷為2160克時，通過直徑為O. 2厘米(O. 825英寸)的流變儀小口時的熔體克數(shù)。本發(fā)明雙向拉伸薄膜的性能指標抗拉強度縱向(MD) > 25MPa ;橫向(TD)彡25MPa ;霧度彡60% ;光澤度彡20 ;摩擦系數(shù)彡O. 5，彈性模量縱向彡1600MPa,縱向^ 1400MPa，與未拉伸薄膜相比，機械性能顯著提高，拉伸強度比未拉伸薄膜高出50%以上；阻隔性能提高，對氣體和水汽的滲透性降低；光學性能、透明度、表面光澤度提高；耐熱性、耐寒性能得到改善，尺寸穩(wěn)定性好；厚度均勻性好，厚度偏差小，實現(xiàn)高自動化程度和高速生產，由于添加劑無毒且含量少，產品可應用于對衛(wèi)生有嚴格要求的食品、藥品、醫(yī)療器械的包裝。
具體實施例方式實施例I
I.配料與混合
主料選用熔融指數(shù)2. 6，維卡軟化點90°C的3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物。助劑芥酸酰胺，3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物與芥酸酰胺的重量比為100
O.2?；旌蠈⒉糠种髁虾椭鷦┗鞜捴瞥?-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物與芥酸酰胺的重量比為100 4的功能母料。2.原材料的計量、混合和輸送。通過真空吸料器將主料和功能母料分別吸至露點除濕干燥機內部，經過一定時間的干燥，使PHA原料的水分含量達到適合生產范圍，然后輸送至擠出機料罐，經過金屬分離器，將物料中夾帶的金屬屑或金屬顆粒分離出來，再通過加料系統(tǒng)的旋轉計量泵，按主料和功能母料19 I的重量比加入到雙螺桿混煉擠出機中。3.熔融擠出、造片
進入擠出機的原料在螺桿高速旋轉下，受熱熔融并被均勻的輸送。熔料之中低分子、分解產生的氣體及水分通過擠出機的排氣孔排出。再經過濾除去塑化不良材料以及雜質，采用齒輪泵將過濾后的物料在口模中通過模唇的定型面擠出而成為厚度均勻的熔融片坯，再經多個冷卻輥急冷成為厚片。熔料擠出溫度為155°C，冷卻輥溫度35°C。擠出機系統(tǒng)的好壞直接影響到原料的熔融以及助劑在熔體內的分散效果，本發(fā)明采用雙螺桿擠出機加加料系統(tǒng)的旋轉計量泵方式，保證擠出過程的穩(wěn)定和物料的良好塑化。擠出機螺桿采用較大長徑比，以使得原料顆粒得到充分熔融。過濾裝置將其中雜質、異物剔除并保證較高背壓，使物料得到更好的塑化。采用齒輪泵使送入口模的熔體精確計量，流量穩(wěn)定、壓力穩(wěn)定，由此形成厚度均勻、表面光潔的厚片。4.縱向拉伸
縱向拉伸包括預熱、拉伸、定型三個過程，厚片經多道輥預熱后，溫度達到45°C，利用輥的速差進行2倍的拉伸，使薄膜長度伸長到拉伸前的2倍，再經多道冷卻輥冷卻定型，冷卻輥溫度為35°C。5.橫向拉伸
橫向拉伸包括預熱、拉伸、定型三個過程，縱向拉伸后的膜片經橫拉箱加熱到90°C，利用橫向拉伸機的可調軌道由鏈夾牽引膜片拉伸到原有寬度的5倍，然后用35°C的冷卻輥冷卻定型。拉伸溫度和冷卻輥溫度均由計算機控制，誤差為± I °C。采用在線測厚儀檢驗拉伸后薄膜的厚度，實時調整工藝以達到制品厚度要求，在線測厚儀測定厚度不合格的薄膜作為廢品處理。6.后處理經過拉伸和厚度檢測合格的薄膜，先用切邊機將其兩邊厚片切除，然后用電暈機進行處理，以增加印刷油墨的附著力。經電暈處理后的薄膜在收卷機上收卷成大卷，然后放置一段時間，進行時效處理，使產品的性能趨向穩(wěn)定。經后處理后的薄膜，分切為用戶要求的規(guī)格，即得到雙向拉伸3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物薄膜。實施例2和實施例3工藝參數(shù)進行改變，操作過程與實施例I相同。各個實施例的工藝參數(shù)和成品薄膜的性能參數(shù)列于下表
權利要求
1.3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物雙向拉伸薄膜的生產方法，其特征在于，將熔融指數(shù)2. 5 3. 5，維卡軟化點88 92°C的3-羥基丁酸_4_羥基丁酸共聚物進行干燥，在擠出機上經150 180°C塑化熔融，在口模中通過模唇的定型面擠出，經30 50°C的冷卻輥急冷鑄成厚片，厚片預熱至40 60°C，按3倍以下的拉伸倍率縱向拉伸，用30 50°C的冷卻輥冷卻定型，再預熱80 130°C，按3. 5 6倍的拉伸倍率橫向拉伸，用30 50°C的冷卻輥冷卻定型，切邊，對薄膜進行電暈處理，收卷成為成品。
2.根據(jù)權利要求I所述生產方法，其特征在于，所述3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物中還加入芥酸酰胺，3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物與芥酸酰胺的重量比為100 : O. I O.3。
3.根據(jù)權利要求2所述生產方法，其特征在于，所述3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物中部分與芥酸酰胺混煉制成功能母料。
4.根據(jù)權利要求I 3所述任一生產方法，其特征在于，所述3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物中，3-羥基丁酸單體的摩爾百分數(shù)大于60%，余量為4-羥基丁酸。
5.根據(jù)權利要求4所述生產方法，其特征在于，所述3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物中，3-羥基丁酸單體的摩爾百分數(shù)為80 95%，余量為4-羥基丁酸。
6.根據(jù)權利要求I 3所述任一生產方法,其特征在于,所述縱向拉伸倍率為2 2.5倍。
7.根據(jù)權利要求I 3所述任一生產方法,其特征在于,所述橫向拉伸倍率為4 5倍。
8.根據(jù)權利要求I所述生產方法，其特征在于，所述橫向拉伸預熱溫度為85 100°C。
全文摘要
本發(fā)明公開3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物雙向拉伸薄膜的生產方法，將3-羥基丁酸-4-羥基丁酸共聚物進行干燥，在擠出機上經塑化熔融，在口模中通過模唇的定型面擠出，冷卻輥急冷鑄成厚片，厚片預熱，縱向拉伸，冷卻輥冷卻定型，再預熱，橫向拉伸，冷卻輥冷卻定型，切邊，對薄膜進行電暈處理，收卷成為成品。該方法提供一種高速生產綠色全降解聚羥基脂肪酸酯包裝薄膜產品，產品可應用于對衛(wèi)生有嚴格要求的食品、藥品、醫(yī)療器械的包裝。
文檔編號B29L7/00GK102848569SQ20121037383
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月3日 優(yōu)先權日2012年10月3日
發(fā)明者陳友標, 陳耿鋒, 洪之全, 陳文娜 申請人:廣東華業(yè)包裝材料有限公司