一种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，当薄膜处于薄膜中聚乳酸组分的玻璃化温度以下时，具有直径在10-1000nm范围内的表面孔；当薄膜处于该玻璃化温度以上30℃的温度下1小时后，该类表面孔的总面积减少量小于50％。本发明专利技术的优点在于可以制得具备热稳定性的密集、均匀的纳米级微孔的微多孔取向薄膜，且加工方法简单、高速，能够部分甚至完全生物降解。该微多孔取向薄膜可以在卫生护理、医疗、建筑、农业、水处理、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，涉及一种耐热性的聚乳酸微多孔取向薄膜。
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。 聚乳酸作为一种生物降解材料，其制备的微多孔薄膜在卫生护理、医疗领域中得 到了应用。CN201310185870. 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，直径在〇. 2~7μηι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。CN201110414695. 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。CN201080052568. 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。作为一种生物降解材料，上述各技术均存在聚乳酸材料耐热性的问题，以及在使 用及存储运输温度下的稳定性的问题。聚乳酸的玻璃化温度一般在55°C左右，由于增塑剂 等添加剂或共聚单体的存在，可以将聚乳酸的Tg降低至15°C左右，甚至更低，其热变形温度 也会相应降低，具体的效果取决于添加剂的种类或含量。这也导致了聚乳酸制品，尤其是增 塑过的聚乳酸薄膜制品的耐热性不好。当聚乳酸微多孔薄膜处于聚乳酸组分的玻璃化温度 以上时，微多孔结构难以长时间保持。因此，现有技术中的聚乳酸薄膜在使用及存储运输过 程中可能存在在高温下稳定性差的问题，从而极大地限制了其应用范围。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供了一种具有耐热性的微多孔聚乳酸 薄膜，其孔的面积可以在较高的储存温度和使用温度下得以保持。 本专利技术提供一种微多孔聚乳酸取向薄膜，当薄膜处于薄膜中聚乳酸组分的玻璃化 温度以下时，具有直径在l〇-l〇〇〇nm范围内的表面孔；当薄膜处于该玻璃化温度以上30°C 的温度下1小时后，该类表面孔的总面积减少量小于50%。 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。 玻璃化温度指聚合物的无定形相由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温 度，是无定型大分子链段的自由运动的最低温度，通常用Tg表示。聚乳酸的Tg -般在55°C 左右，会受到结晶度、取向度、交联度、或添加剂种类或含量等中的一项或几项因素的影响。 结晶、取向、或交联等因素的存在，对无定型聚合物链段的运动会起到限制作用，从而提高 Tg。由于增塑剂等添加剂或共聚单体的存在，可以将聚乳酸的Tg降低至15°C左右，甚至更 低，具体的效果取决于添加剂或共聚单体的种类和含量。 聚合物的玻璃化温度可以通过检测体积、热力学性质、力学性质、或电磁性质的变 化来测定。较常用的手段为差示扫描量热法（DSC)或动态热机械性能分析法（DMA)。不同 方法测得的玻璃化温度有所差异，本专利技术中所述的玻璃化温度以【具体实施方式】中的测试方 法测试得到。 当薄膜处于薄膜中聚乳酸组分的玻璃化温度以下时，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。 考虑到直径在10-1000nm范围内的表面孔的孔面积之和越大，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。 考虑到进一步增大透湿度，本专利技术中，上述具有直径在lO-lOOOnm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。 考虑到孔径均匀有利于提高薄膜的机械性能和透湿性能的均匀性。本专利技术中，优 选上述具有直径在l〇-l〇〇〇nm范围内的表面孔的孔径均一，孔径分布小于2. 0,更优选小于 1. 5,进一步优选小于1. 3。 考虑到薄膜内部结构对其透湿性能存在影响，本专利技术进一步优选当薄膜处于薄膜 中聚乳酸组分的玻璃化温度以下时，还具有直径在l〇-l〇〇〇nm范围内的内部孔，该类内部 孔的孔径分布小于2.0。 本专利技术中所述的内部孔是指完全被聚合物和/或其他孔遮蔽的孔，可以通过显微 镜在薄膜的截面上观察到该类孔。 所述内部孔可以通过截面面积占比来衡量该类孔的量。利用钻石刀或离子抛光等 手段，沿薄膜的纵向（MD)或横向（TD)方向，制备出MD-法向（ZD)断面或TD-ZD断面后， 用显微镜（电子显微镜或原子力显微镜等）观察该断面，再利用图像处理技术，可以统计 该类孔在薄膜的MD-ZD断面或TD-ZD断面上的面积之和占该断面面积的百分比（截面面 积占比）。经统计计算后，以断面面积为100%，本专利技术中上述直径在l〇-l〇〇〇nm范围内的 内部孔的截面面积占比优选为20%以上。考虑到进一步提高透湿度，本专利技术中，上述直径 在10-1000nm范围内的内部孔的截面面积占比进一步优选35%以上，再进一步优选45%以 上。考虑到提高薄膜的均匀性，本专利技术中优选上述直径在l〇-l〇〇〇nm范围内的内部孔的孔 径均一，孔径分布小于2. 0,进一步优选小于1. 5,再进一步优选小于1. 3。 考虑到薄膜内部结构的稳定性对其受热后的性能存在影响，本专利技术进一步优选 当薄膜处于薄膜中聚乳酸组分的玻璃化温度以上30°C的温度下1小时后，所述的直径在 10-1000nm范围内的内部孔的截面面积之和减小50%以下。 内部孔的存在有利于进一步提高薄膜的透湿率，内部孔的截面积和热稳定性会对 薄膜的透湿率和使用性能产生影响。本专利技术在提高薄膜表面孔的热稳定性的同时提高了内 部孔的热稳定性。 考虑到大孔径内部孔的存在可以进一步提高薄膜的透湿率，本专利技术提供的微多孔 聚乳酸取向薄膜还可以具有直径大于1μm，且小于100μm范围内的内部孔。 可以通过上文中所述方法对该类孔的截面面积进行统计。经统计计算后，以断面 面积为100%，本专利技术中上述具有直径大于1μm且小于100μm范围内的内部孔的截面面积 占比在不至于影响薄膜状态完整的前提下优选为10%以上。 所述微多孔聚乳酸取向薄膜中含有如下重量份数的组分：聚乳酸树脂A:40-99. 9 重量份，亲水性有机化合物B1-60重量份；所述的亲水性有机化合物B选自于可溶于水 或可在水中溶胀的有机化合物中的一种或几种。 从结构上看，所述的聚乳酸树脂A是聚乳酸（聚丙交酯）、或乳酸同其他化学结构 的共聚物中的一种或几种。 优选的聚乳酸的分子结构是，由L乳酸或D乳酸的80-100mol%和各自的对映体 0-20mol%构成的分子结构。上述聚乳酸树脂可以从L乳酸或D乳酸中的一种或两种作为 原料，并通过脱水缩聚而得到。优选的是，可以从作为乳酸的环状二聚物的丙交酯，通过开 环聚合而得到。丙交酯中有L当前第1页1 2 3 4 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：当薄膜处于薄膜中聚乳酸组分的玻璃化温度以下时，具有直径在10‑1000nm范围内的表面孔；当薄膜处于该玻璃化温度以上30℃的温度下1小时后，该类表面孔的总面积减少量小于50％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮晓白，桂宗彦，王春，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