微多孔聚乳酸取向薄膜制造技术

本发明专利技术提供了一种微多孔聚乳酸取向薄膜，利用差示扫描量热计从0℃以10℃/分钟的速度升温至215℃时，具有至少1个峰值温度为110-200℃的熔融峰，其熔融焓满足以下条件：0.04J/g≤ΔHm≤20J/g；随后在215℃保持3分钟后，以10℃/分钟的速度降温至0℃，保持3分钟后，再以10℃/分钟的速度升温时，不存在熔融焓大于0.04J/g的峰值温度为110-200℃的熔融峰。本发明专利技术的优点在于加工方法简单、高速，能够生物降解。该微多孔取向薄膜可以在卫生护理、医疗、建筑、水处理、农业、电子产品、包装、装饰等领域应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料领域，涉及一种具有微多孔结构的聚乳酸薄膜。
技术介绍
微多孔薄膜作为透湿防水薄膜、电池隔膜、分离膜、组织工程材料、储能材料等，在卫生护理、医疗、建筑、水处理、电子产品等多种领域有广泛的应用。微多孔薄膜的制备方法，主要有发泡、粒子填充-拉伸、溶剂刻蚀、相分离、自组装等，各种方法制得的微多孔薄膜在结构上各有特点。聚乳酸是一种生物降解聚酯，含该聚合物的微多孔薄膜已被提到，可以在卫生护理、医疗等领域中得到应用。CN 201310185870.6采用粒子填充-拉伸的方法，提供一种含聚乳酸等生物降解聚合物的微多孔取向薄膜，直径在0.2～7μm范围内的表面孔的面积占总表面积的0.5％-15％，耐水度大于800mm，透湿度大于1000g/m2·day，刚软度小于40mm。可作为透湿防水薄膜用于卫生护理领域。CN 201110414695.4采用相分离技术，提供一种孔径在5-400μm之间可控的聚乳酸材料，可作为组织工程用的多孔支架使用。CN 201080052568.8采用将聚乳酸的发泡体经粉碎形成粉体，所述粉体再通过熔融粘着而相互接合，得到孔径100-2000μm之间的连续多孔构造，可用做吸水材料。上述各技术制备得到的微多孔薄膜的孔径不同，但都难以制得具有纳米、亚微米级别的、均一孔径的微多孔聚乳酸薄膜。另外，聚乳酸是一种稳定性较差的聚合物。一方面，聚乳酸熔体会发生热降解、水解等化学反应，使拉伸力学性能变差、色泽加深。聚乳酸的加工温度越高，越容易发生上述化学反应。另一方面，聚乳酸的玻璃化温度较低，使得其制品，尤其是厚度较小的薄膜制品，在较低温度下就会发生较大的形变。
技术实现思路
随着微多孔聚乳酸薄膜的应用范围不断扩大，我们发现现有技术中，聚乳酸较差的热稳定性和尺寸稳定性，微多孔聚乳酸薄膜的大尺寸孔径，限制了其在卫生护理、医疗、建筑、水处理、电子产品、包装、装饰等多种领域的应用。本专利技术提供一种解决现有技术中上述缺陷的微多孔聚乳酸取向薄膜。所谓的取向薄膜，是本专业技术人员公知的术语，是指经流延、吹塑、浇注、模压等方法制备的原膜(未取向薄膜)经单向或双向拉伸，使聚合物分子链段、分子链和/或结晶发生取向，而制备得到的。取向的形成一般赋予薄膜于有益的性能和性质，诸如薄膜强度、韧性、透明性的提高。薄膜的取向可以在单向、双向的拉伸机上进行，也可以通过双膜泡法(泡管法)等改进的吹塑方法进行。检测薄膜是否取向的方法是公知技术，常规的有X射线衍射法、双折射法、拉曼光谱法、红外法、超声法等。本专利技术提供一种微多孔聚乳酸取向薄膜，利用差示扫描量热计(DSC)
从0℃以10℃/分钟的速度升温至215℃(第一次升温过程)时，具有至少1个峰值温度为110-200℃的熔融峰，其熔融焓ΔHm满足以下条件：0.04J/g≤ΔHm≤20J/g；随后在215℃保持3分钟后，以10℃/分钟的速度降温至0℃，保持3分钟后，再以10℃/分钟的速度升温(第二次升温过程)时，不存在熔融焓大于0.04J/g的峰值温度为110-200℃的熔融峰。熔融峰是聚合物晶体熔融过程中在DSC曲线上产生的吸热峰，其焓变表征了聚合物晶体的量，即结晶度的大小。第一次升温过程中的熔融峰，表征了微多孔聚乳酸取向薄膜的结晶度。第二次升温过程中的熔融峰，表征了聚乳酸取向薄膜熔融后，在降温过程中产生的结晶度。第一次升温过程得到的热性能数据，受材料加工条件的影响，即存在材料热历史的影响；第二次升温过程得到的热性能不受加工条件的影响，材料热历史已在第一次升温的熔融过程中被消除，所以表征了作为其原料的聚乳酸树脂的热性能。本专利技术的微多孔聚乳酸取向薄膜，用DSC表征其热性能时，在第一次升温过程中，存在熔融焓，即薄膜存在结晶度，是结晶性的。而在第二次升温过程中，实质上不存在熔融焓，即作为其原料的聚乳酸树脂没有结晶度，是无定形的。所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，优选，利用差示扫描量热计(DSC)从0℃以10℃/分钟的速度升温至215℃(第一次升温过程)时，具有至少1个峰值温度为120-180℃的熔融峰，其熔融焓ΔHm满足以下条件：0.04J/g≤ΔHm≤20J/g。进一步优选利用差示扫描量热计(DSC)从0℃以10℃/分钟的速度升温至215℃(第一次升温过程)时，具有至少1个峰值温度为130-160℃的熔融峰，其熔融焓ΔHm满足以下条件：0.04J/g≤ΔHm≤20J/g。本专利技术的微多孔聚乳酸取向薄膜，由于作为其原料的聚乳酸树脂，在110-200℃内没有熔融峰，所以可以在110-200℃的范围内进行成型加工。而一般的聚乳酸树脂，在110-200℃的范围内存在熔融峰，其成型加工必须在熔融温度(一般指熔融峰值所对应的温度)以上或更高进行。由于聚乳酸容易热降解，在较低温度下成型，有利于增强其力学性能和改善制品颜色。另一方面，无定形的树脂虽然具有较低的成型加工温度，但是得到制品由于不存在聚合物结晶，导致尺寸稳定性较差。本专利技术的微多孔聚乳酸取向薄膜，虽然作为其原料的聚乳酸树脂实质上是无定形的，但是经成型加工后，作为其制品的微多孔聚乳酸取向薄膜是具有结晶度的，其尺寸稳定性较好。本专利技术所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，优选，利用差示扫描型量热计从0℃以10℃/分钟的速度升温至215℃(第一次升温过程)，不存在熔融焓大于0.04J/g的峰值温度为160-200℃的熔融峰。专利技术人发现，当利用差示扫描型量热计从0℃以10℃/分钟的速度升温(第一次升温过程)，存在熔融焓大于0.04J/g的峰值温度为160-200℃的熔融峰时，薄膜较硬而脆，可能会限制其在卫生护理、医疗、建筑、水处理、电子产品、包装、装饰等多种领域的应用。本专利技术所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，具有直径在10-1000nm范围内的表面孔。本专利技术中所述的表面孔是指暴露在外部，且未被聚合物和/或其他孔完全遮蔽的孔，可通过显微镜在薄膜表面上观察到该类孔。直径在10-1000nm范围内的纳米级或亚微米级的表面孔的孔径在不阻碍水蒸气渗透的前提下，能够有效的阻碍液体水的通过。增加直径在10-1000nm范围内的表面孔的孔面积之和，有利于提高透湿
度。本专利技术中，优选，该类孔面积之和占所述微多孔聚乳酸取向薄膜总表面积的20％以上。所述的孔的面积是指，薄膜水平放置时，孔在水平面上的投影面积。所述的薄膜总表面积是指，薄膜水平放置时，薄膜在水平面上的投影面积。考虑到进一步增大透湿度，本专利技术中，上述具有直径在10-1000nm范围内的表面孔的面积之和进一步优选为占所述薄膜总表面积的35％以上，更进一步优选45％以上。前述表面孔的面积的上限没有特别限定，优选在70％以下。孔径均匀有利于提高薄膜的机械性能、透湿性能的均匀性。本专利技术中，上述具有直径在10-1000nm范围内的表面孔的孔径均匀，孔径分布优选小于2.0，更优选小于1.5，进一步优选小于1.3。孔径分布的下限没有特别限定，优选在1.05以上。进一步的，上述微多孔聚乳酸取向薄膜中，当薄膜处于薄膜中聚乳酸组分的玻璃化温度以下时，还具有直径在10-1000nm范围内的内部孔。内部孔的存在有利于进一步提高薄膜的透湿度。本专利技术中所述的内部孔是指完全被聚合物和/或其他孔遮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：利用差示扫描量热计从0℃以10℃/分钟的速度升温至215℃时，具有至少1个峰值温度为110‑200℃的熔融峰，其熔融焓ΔHm满足以下条件：0.04J/g≤ΔHm≤20J/g；随后在215℃保持3分钟后，以10℃/分钟的速度降温至0℃，保持3分钟后，再以10℃/分钟的速度升温时，不存在熔融焓大于0.04J/g的峰值温度为110‑200℃的熔融峰。

【技术特征摘要】
1.一种微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：利用差示扫描量热计从0℃以10℃/分钟的速度升温至215℃时，具有至少1个峰值温度为110-200℃的熔融峰，其熔融焓ΔHm满足以下条件：0.04J/g≤ΔHm≤20J/g；随后在215℃保持3分钟后，以10℃/分钟的速度降温至0℃，保持3分钟后，再以10℃/分钟的速度升温时，不存在熔融焓大于0.04J/g的峰值温度为110-200℃的熔融峰。2.根据权利要求1所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：利用差示扫描型量热计从0℃以10℃/分钟的速度升温至215℃，不存在熔融焓大于0.04J/g的峰值温度为160-200℃的熔融峰。3.根据权利要求1所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：所述薄膜具有直径在10-1000nm范围内的表面孔。4.根据权利要求3所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：所述直径在10-1000nm范围内的表面孔面积之和占所述薄膜总表面积的20％以上。5.根据权利要求3所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：所述的直径在10-1000nm范围内的表面孔的孔径分布小于2.0。6.根据权利要求3所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：所述薄膜还具有直径在10-1000nm范围内的内部孔。7.根据权利要求6所述的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂宗彦，阮晓白，长田俊一，
申请(专利权)人：东丽先端材料研究开发中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31