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，具有直径在10-1000nm范围内的表面孔，该类孔的圆形度小于1.2，该类孔面积之和占所述薄膜总表面积的20％以上，该薄膜同时还具有直径在10-1000nm的范围内的内部孔，该类内部孔的球形度大于0.8。本发明专利技术的优点在于可以制得具有均匀的球形孔洞的纳米级微孔的微多孔取向薄膜，该薄膜具有各向同性，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、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、农业、电子产品、装饰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。大部分的微多孔薄膜中的空洞结构偏离球形，而偏离球形的孔洞结构会导致薄膜的各向异性，在部分应用中可能会导致一些结构强度上的缺陷。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、孔径均匀、且孔洞形状接近球形的微多孔聚乳酸薄膜。
技术实现思路
随着微多孔薄膜的应用范围不断扩大，我们发现现有技术中，微多孔聚乳酸薄膜的大尺寸孔径、不均匀的孔径分布、孔洞形状不规则、力学性能各向异性等缺陷，限制了其在卫生护理、医疗、建筑、水处理、农业、电子产品、包装、装饰等多种领域的应用。为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供一种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；视后处理条件，也可使薄膜具有热收缩性。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，所述的取向薄膜具有直径在10-1000nm范围内的表面孔，所述的表面孔的平均圆形度小于1.2。相对于未取向的聚乳酸薄膜，取向的聚乳酸薄膜具有更好的强度和储存稳定性。表面孔的平均圆形度小于1.2的薄膜，其表面孔趋向于圆形，具有这类孔结构的薄膜，其力学性能等具有各向同性。类似的，具有接近于圆形的孔，其长径比接近于1，平均长径比在1.4以下的薄膜属于本专利技术的保护范围。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范围内的纳米级和亚微米级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。进一步的，本专利技术所述的直径在10-1000nm范围内的表面孔，该类表面孔的孔径分布小于2.0，该类表面孔的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。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。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，其例如可以在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，其例如可以在1.05以上。进一步的，上述微多孔聚乳酸薄膜，其直径在10-1000nm范围内的表面孔中圆形度小于1.2的表面孔数目占该类表面孔总数的80％以上。具有接近圆形的孔的数目在该类表面孔中占80％以上的比例，具有此种结构的薄膜表面孔形状一致，保证了其整体的各向同性。进一步的，上述微多孔聚乳酸取向薄膜中，还具有直径在10-1000nm范围内的内部孔，所述的内部孔的球形度大于0.8。内部孔的存在有利于进一步提高薄膜的透湿率。内部孔的球形构造使得薄膜整体呈现各向同性。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。所述的直径在10-1000nm范围内的内部孔的孔径分布小于2.0，该类内部孔的截面面积占比为20％以上。孔径均匀有利于提高薄膜的机械性能、透湿性能的均匀性。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10-1000nm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范围内的内部孔进一步优选35％以上，再进一步优选45％以上。前述内部孔的截面面积占比的上限没有特别限定，其
例如可以在70％以下。考虑到提高薄膜的均匀性，本专利技术中，上述直径在10-1000nm范围内的内部孔的孔径均匀，孔径分布优选小于2.0，进一步优选小于1.5，再进一步优选小于1.3。前述孔径分布的下限没有特别限定，其例如可以在1.1以上。所述的直径在10-1000nm范围内的具有大于0.8的球形度的内部孔的数目占80％以上。具有接近球形的孔的数目占80％以上的比例，具有此种结构的薄膜表面孔形状一致，保证了其整体的各向同性。考虑到进一步提高薄膜的透湿性，本专利技术中，上述微多孔聚乳酸取向薄膜中，还可以具有直径大于1μm，且小于100μm范围内的内部孔。可以上文中所述方法进行统计。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，小于100μm范围内的内部孔的截面面积占比优选为10％以上。上述截面面积占比的下限没有特别限定，其例如可以为30％以下。所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，含有如下重量份数的组分：聚乳酸树脂A：40-99重量份，亲水性有机化合物B：0.1-60重量份；所述的亲水性有机化合物B是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可以是任何聚乳酸树脂，进一步地，可以是聚乳酸(聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：所述的取向薄膜具有直径在10‑1000nm范围内的表面孔，所述的表面孔的平均圆形度小于1.2。

【技术特征摘要】
1.一种微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：所述的取向薄膜具有直径在10-1000nm范围内的表面孔，所述的表面孔的平均圆形度小于1.2。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：所述的直径在10-1000nm范围内的表面孔，该类表面孔的孔径分布小于2.0，该类表面孔的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。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：所述的直径在10-1000nm范围内的表面孔中圆形度小于1.2的表面孔数目占该类表面孔总数的80％以上。4.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：所述取向薄膜还具有直径在10-1000nm范围内的内部孔，所述的内部孔的球形度大于0.8。5.根据权利要求4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范围内的内部孔的孔径分布小于2.0，该类内部孔的截面面积占比为20％以上。6.根据权利要求4所述的微多孔聚乳酸取向薄膜，其特征在于：所述内部孔中具有大于0.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮晓白，桂宗彦，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