一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及薄膜材料技术领域，提供了一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜及其制备方法。本发明专利技术在生物基聚酰胺中添加无机填料制备生物基聚酰胺薄膜，然后经双向拉伸得到生物基聚酰胺双向拉伸薄膜。本发明专利技术采用的基体材料为生物基聚酰胺，具有生物降解性能，环保性好，与现有聚酰胺薄膜相比，本发明专利技术提供的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜不仅具有优异的物理力学性能、高阻隔性能，还具有较低的吸水率；此外，本发明专利技术通过控制无机填料的含量以及拉伸参数可以达到调控薄膜阻隔性能和力学性能的目的，得到不同性能的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，拓宽薄膜的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜及其制备方法
本专利技术涉及薄膜材料
，尤其涉及一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜及其制备方法。
技术介绍
目前，工业上主要是利用石油基PA6(聚酰胺-6)制备聚酰胺双向拉伸薄膜，随着石油资源的逐渐减少，以及石油基单体的合成给环境和生态带来的负荷日益严重，寻找石油基产品的可替代品十分重要。近年来，随着公众环保意识和可持续发展思想以及对新型聚合物材料关注的不断提升，来源于可再生资源的生物基聚合物成为近年来的研究热点。与传统石油基产品相比，生物基聚酰胺的加工工艺更加环保，生物基材料毋庸置疑是最好的替代品。生物基聚酰胺PA510是由我国自主研发的新型全生物基合成材料，由生物基戊二胺和生物基十碳二元酸聚合而成。并且其力学性能指标可达到使用要求，未来有望替代传统PA6和PA66。PA510单体的生产过程大大减少了碳的排放量并且原料均为可再生资源，环境效益相当可观。双向拉伸聚酰胺薄膜(BOPA)具有高强度、阻隔性好、透光性强、尺寸稳定性优异以及耐热、耐寒、耐油和耐有机溶剂等特点，广泛用于轻工业、农业能源和资源环境等领域。然而常规的BOPA薄膜吸水稳定性差，吸水后拉伸和弯曲强度急剧下降，会显著降低薄膜的氧气阻隔性能，应用方面具有一定的局限性。生物基聚酰胺的出现可以弥补常规BOPA薄膜的这些缺陷。在许多领域的应用中，生物基聚酰胺的综合性能更为优越。但是，目前使用生物基聚酰胺制备双向拉伸薄膜仍然存在阻隔性能有待提高，且力学性能和阻隔性难以调控，无法适应不同包装需求的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜及其制备方法。本专利技术提供的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜力学性能和阻隔性能好，且本专利技术可以根据包装需求对薄膜的力学性能和阻隔性能进行调控，适用范围广。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，由生物基聚酰胺薄膜经双向拉伸制备得到，其中生物基聚酰胺薄膜的制备原料包括以下质量百分含量的组分：生物基聚酰胺91％～99％，无机填料0.5％～8％，成核剂0.05％～0.5％，抗氧化剂0.1％～0.5％。优选的，所述生物基聚酰胺包括聚酰胺510、聚酰胺512和聚酰胺514中的至少一种。优选的，所述无机填料包括层状二氧化硅、蒙脱土和云母粉中的至少一种。优选的，所述成核剂包括LicomontNAV101、LicomontNAV102、LicomontNAV103中的至少一种。优选的，所述抗氧化剂包括GSNOX-168、THP-24和RIANOX-1098中的至少一种。本专利技术还提供了上述方案所述生物基聚酰胺双向拉伸薄膜的制备方法，包括以下步骤：将生物基聚酰胺、无机填料、成核剂和抗氧化剂混合后进行双螺杆挤出，得到粒料；将所述粒料进行熔融流延成膜，得到生物基聚酰胺薄膜；将所述生物基聚酰胺薄膜进行双向拉伸，得到生物基聚酰胺双向拉伸薄膜。优选的，所述双螺杆挤出的参数包括：模头温度为160～220℃，加工温度为225～270℃，螺杆转速为10～30r/min。优选的，所述熔融流延成膜在流延机中进行，所述熔融流延成膜的参数包括：加工温度为225℃～275℃，流延辊转速为1～1.5m/min，牵引辊转速为1.2～1.6m/min，牵引辊同步系数为1～1.5，收卷辊张力为2.5～3.5Kg，收卷辊同步系数为0.2～0.5，冷却辊温度为20℃～50℃。优选的，所述生物基聚酰胺薄膜的厚度为110～130μm。优选的，所述双向拉伸为异步双向拉伸或同步双向拉伸；所述异步双向拉伸或同步双向拉伸的参数独立地包括：预热温度为100～140℃，拉伸温度为100～170℃，热定型温度为130～160℃，拉伸速率为50～348mm/s；当所述拉伸为异步双向拉伸时，横向或纵向的拉伸倍数独立地为1～3.6倍；当所述双向拉伸为同步双向拉伸时，拉伸倍数为1.2×1.2～3.6×3.6倍。本专利技术提供了一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，由生物基聚酰胺薄膜经双向拉伸制备得到，其中生物基聚酰胺薄膜的制备原料包括以下质量百分含量的组分：生物基聚酰胺91％～99％，无机填料0.5％～8％，成核剂0.05％～0.5％，抗氧化剂0.1％～0.5％。本专利技术采用的基体材料为生物基聚酰胺，具有生物降解性能，与传统的聚酰胺原料相比，可有效减少对石化资源的消耗和对环境的污染；本专利技术通过添加无机填料可以有效提高薄膜的阻隔性，并且无机填料的含量和分散形态可以影响生物基聚酰胺双向拉伸薄膜的晶体结构，晶体结构和薄膜的宏观力学性能及阻隔性能相关，本专利技术通过控制无机填料的含量可以达到调控薄膜阻隔性能和力学性能的目的。与现有聚酰胺薄膜相比，本专利技术提供的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜不仅具有优异的物理力学性能、高阻隔性能，还具有较低的吸水率(吸水率仅为0.25％，是PA6的1/7)，可用于蔬果包装领域。本专利技术还提供了上述方案所述生物基聚酰胺双向拉伸薄膜的制备方法。本专利技术通过螺杆挤出将无机填料分散在生物基聚酰胺中，然后通过熔融流延成膜和双向拉伸制备得到生物基聚酰胺双向拉伸，本专利技术提供的制备方法简单易行。进一步的，本专利技术控制拉伸温度、拉伸速率和拉伸倍数在特定范围内，使制备得到的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜具有较好的折痕形态固定性、优越的综合力学性能和阻隔性能等优势；并且拉伸参数会影响双向拉伸薄膜中的晶体形态以及晶体取向。本专利技术通过调控双向拉伸参数，可以揭示薄膜的微观结构对薄膜性能及品质的影响规律，进而根据包装需求，对薄膜的阻隔性能和力学性能进行调控，得到不同性能的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，拓宽薄膜的适用范围。附图说明图1为本专利技术中双向拉伸的过程示意图；图2为层状二氧化硅以及S1、S2、S3、S4的扫描电镜图；图3为S0、S1、S2、S3、S4的XRD图；图4为P0～P7的WAXD图。具体实施方式本专利技术提供了一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，由生物基聚酰胺薄膜经双向拉伸制备得到，其中生物基聚酰胺薄膜的制备原料包括以下质量百分含量的组分：生物基聚酰胺91％～99％，无机填料0.5％～8％，成核剂0.05％～0.5％，抗氧化剂0.1％～0.5％。如无特殊说明，本专利技术制备生物基聚酰胺薄膜的原料均为市售。以质量百分含量计，所述生物基聚酰胺薄膜的制备原料包括生物基聚酰胺91％～99％，优选为93～98％，进一步优选为95～97％。在本专利技术中，所述生物基聚酰胺优选包括聚酰胺510、聚酰胺512和聚酰胺514中的至少一种，更优选为聚酰胺510，所述聚酰胺510的相对粘度优选为2.8～3.3，更优选为2.9～3.2；所述聚酰胺510的相对粘度具体是使用RH7-I型熔融指数仪于230℃测得；具体的，所述聚酰胺510为以“生物制造”方法生产生物基戊二胺与十碳二元酸聚合而成，聚酰胺512为以“生物制造”方法生产生物基戊二胺与十二碳二元酸聚合而成；聚酰胺514为以“生物制造”方法生产生物基戊二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，其特征在于，由生物基聚酰胺薄膜经双向拉伸制备得到，其中生物基聚酰胺薄膜的制备原料包括以下质量百分含量的组分：生物基聚酰胺91％～99％，无机填料0.5％～8％，成核剂0.05％～0.5％，抗氧化剂0.1％～0.5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，其特征在于，由生物基聚酰胺薄膜经双向拉伸制备得到，其中生物基聚酰胺薄膜的制备原料包括以下质量百分含量的组分：生物基聚酰胺91％～99％，无机填料0.5％～8％，成核剂0.05％～0.5％，抗氧化剂0.1％～0.5％。


2.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，其特征在于，所述生物基聚酰胺包括聚酰胺510、聚酰胺512和聚酰胺514中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，其特征在于，所述无机填料包括层状二氧化硅、蒙脱土和云母粉中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，其特征在于，所述成核剂包括LicomontNAV101、LicomontNAV102、LicomontNAV103中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺双向拉伸薄膜，其特征在于，所述抗氧化剂包括GSNOX-168、THP-24和RIANOX-1098中的至少一种。


6.权利要求1～5任意一项所述生物基聚酰胺双向拉伸薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将生物基聚酰胺、无机填料、成核剂和抗氧化剂混合后进行双螺杆挤出，得到粒料；
将所述粒料进行熔融流延成膜，得到生...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘跃军，崔玲娜，吴刘一顺，刘小超，石璞，林新土，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43