一种高透明度可低温加工醋酸纤维素薄膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高透明度可低温加工醋酸纤维素薄膜及其制备方法；该高透明度醋酸纤维素薄膜，以重量百分比计，原料组成包括：改性醋酸纤维素75～85份；增塑剂12～20份；透明剂2～6份，其中增塑剂和透明剂均为复合型添加剂。制备工艺包括将所有原料共混均匀后，先经均匀混合干燥，挤出、造粒、干燥、流延后，得到高透明的醋酸纤维素薄膜。上述方法制备的醋酸纤维素薄膜，利用特定增塑剂与透明剂的协同作用，不仅显著降低了加工温度，而且制备得到的醋酸纤维素薄膜具有高透光率与低雾度，薄膜的延展性和柔韧性良好，具有较好的抗菌性能，同时工艺流程简便，耗时短，生产效率高，适合大规模工业化生产。

权利要求

1.一种高透明度可低温加工的醋酸纤维素薄膜，其特征在于，按重量份计，原料组成包括：改性醋酸纤维素75 85份，

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增塑剂12 20份，

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透明剂2 6份；

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所述改性醋酸纤维素中醋酸纤维素选用二醋酸纤维素、三醋酸纤维素或邻苯二甲酸醋酸纤维素；所述改性醋酸纤维素采用甘油与茶氨酸进行改性处理；具体改性方法包括：将醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺或丙酮中，滴加甘油，120‑130℃下反应4‑6小时，而后在碱性条件下，160‑180℃，反应5‑10小时，甘油聚合度为8‑12，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在105‑135℃下进行反应4‑8小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素；

所述增塑剂为复合型增塑剂，包括；

小分子增塑剂，包括乳酸乙酯、亚磷酸三辛酯、柠檬酸酯中的一种；

大分子增塑剂，包括聚酯增塑剂，数均分子量800～8000；所述聚酯增塑剂包括聚己二酸新戊二醇酯增塑剂、山梨醇类聚酯增塑剂、乙酰聚甘油醇脂肪酸酯、聚己二酸二甘醇酯中的至少一种；

所述透明剂为由无机透明剂和有机透明剂组成的复合型透明剂；

无机透明剂包括滑石粉、氧化钙、碳酸钙、云母、高岭土中的一种；

有机透明剂包括丙醇、松香酸盐、对二甲基二亚苄基山梨醇、1,3:2,4‑二(3,4‑二甲基亚苄基)‑D‑山梨醇中的一种。

2.根据权利要求1所述的高透明度可低温加工的醋酸纤维素薄膜，其特征在于，所述醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:1:1 2:2:1。

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3.根据权利要求1所述的高透明度可低温加工的醋酸纤维素薄膜，其特征在于，小分子增塑剂与大分子增塑剂的质量配比为2:1 4:1。

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4.根据权利要求1所述的高透明度可低温加工的醋酸纤维素薄膜，其特征在于，无机透明剂和有机透明剂质量配比为2:1 1:2。

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5.一种根据权利要求1‑4中任一项所述的高透明度可低温加工的醋酸纤维素薄膜的制备方法，其特征在于，将所有原料加入高速混合机中均匀混合后，在烘箱真空热处理，再经挤出、造粒、干燥、流延后得到所述醋酸纤维素薄膜。

6.根据权利要求5所述的高透明度可低温加工的醋酸纤维素薄膜的制备方法，其特征在于，所述热处理温度为80 110℃，时间为2 5h，挤出机三段和模头温度为130 170℃，螺杆~ ~ ~转速为30 50rpm。

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说明书

一种高透明度可低温加工醋酸纤维素薄膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于醋酸纤维素薄膜领域，具体涉及一种高透明度可低温加工醋酸纤维素薄膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 醋酸纤维素是一种生物基和可生物降解的聚合物，由纤维素制成。纤维素是地球上最丰富的可再生有机资源之一，具有韧性好、光泽好、机械强度高、透明度高、对光稳定、不易燃烧等特点。通过降低玻璃化转变来提高醋酸纤维素的柔韧性和可加工性。目前，将醋酸纤维素与增塑剂共混是目前最有效的方法，作为制造纤维、薄膜和复合材料的原材料已被广泛研究。

[0003] 醋酸纤维素的熔融温度与其热分解温度相近，直接熔融加工容易使醋酸纤维素发生氧化降解，导致产品发黄，力学性能差。目前制备醋酸纤维素的方法主要包括两种，接枝改性法和共混改性法。

[0004] 接枝改性法，可以从本质上提高醋酸纤维素的柔韧性能，延长其使用寿命。缺点是成本高，制备过程比较复杂。

[0005] 共混改性法，简单易行，无需引入新的化学反应或者其他过程，容易控制，可以发挥共混物中组分的各自优势，已成为醋酸纤维素膜改性的最有效的手段。

[0006] 目前，共混改性法，包括：1、溶剂法，利用丙酮、乙酸甲酯、等低沸点有机溶剂溶解醋酸纤维素加工成型，但是这种方法成本较高，并且使用的有机溶剂具有毒性且易燃。2、添加小分子增塑剂，减弱醋酸纤维素分子间的次价键作用，提高分子链的运动能力，降低醋酸纤维素的熔融温度以防止其热分解，还可通过降低聚合物链之间的分子间力来提高薄膜的柔韧性、延展性和透明性。操作简单，适用于多种加工方式，得到了更广泛的应用。缺点是小分子增塑剂随着使用时间的延长，会从聚合物中挥发出来，从而降低了醋酸纤维素的柔韧性能。

[0007] 为了克服小分子增塑剂的缺点，大分子增塑剂得到了广泛使用。聚酯类增塑剂是一种性能优良的新型增塑剂，具有挥发性小，耐溶剂抽出性优良，耐油性、耐固体迁移性和良好的加工性等优点。

[0008] 天然增塑剂来源于自然环境，具有很好的可降解性，环保性能。其中，甘油是一种最常用天然增塑剂，具有水溶性、极性、非挥发性、低分子量和多羟基结构等优点。甘油的添加对薄膜物理行为有显着影响，通过改变聚合物和甘油分子间作用力来改变孔结构，改变气体渗透性和光学性质。

[0009] 透明剂主要是提高聚合物的透明性能，其原理是高聚物结晶时加入的高效透明剂，使结晶尺寸足够小，粒径小于可见光的波长，聚合物就会变得完全透明。

发明内容

[0010] 针对现有技术存在的上述问题，本发明公开了一种高透明度可低温加工醋酸纤维素薄膜及其制备方法。

[0011] 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

[0012] 本发明提供一种高透明度可低温加工的醋酸纤维素薄膜，按重量份计，原料组成包括：

[0013] 改性醋酸纤维素   75～85份；

[0014] 增塑剂           12～20份；

[0015] 透明剂           2～6份。

[0016] 作为一种实施方案，所述改性醋酸纤维素中醋酸纤维素选用二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素或羟丙基甲基纤维素。

[0017] 作为一种实施方案，所述改性醋酸纤维素采用茶氨酸与甘油进行改性处理。

[0018] 具体方法如下：将醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺或丙酮中，滴加甘油，120‑130℃下反应4‑6小时，而后在碱性条件下，160‑180℃，反应5‑10小时，甘油聚合度为8‑12，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在105‑135℃下进行反应4‑8小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。进一步优选，醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:1:1～2:2:1。

[0019] 作为一种实施方案，所述增塑剂为复合型，包括小分子增塑剂和大分子增塑剂。

[0020] 小分子增塑剂，选自乳酸乙酯、亚磷酸三辛酯、聚乙二醇、柠檬酸酯中的一种。

[0021] 大分子增塑剂选用聚酯增塑剂，数均分子量800～8000。

[0022] 作为一种实施方案，所述大分子增塑剂选自聚己二酸新戊二醇酯增塑剂、山梨醇类聚酯增塑剂、乙酰聚甘油醇脂肪酸酯、聚己二酸二甘醇酯中的一种。

[0023] 作为一种实施方案，小分子增塑剂与大分子增塑剂的配比为2:1～4:1。

[0024] 作为一种实施方案，所述透明剂为复合型。无机透明剂选自滑石粉、氧化钙、碳酸钙、云母、高岭土中的一种。有机透明剂选自丙醇、松香酸盐、对二甲基二亚苄基山梨醇、1,3:2,4‑二(3,4‑二甲基亚苄基)‑D‑山梨醇中的一种。无机透明剂和有机透明剂配比为2:1～
1:2。

[0025] 作为一种实施方案，所述高透明度可低温加工醋酸纤维素薄膜的制备方法，包括：将所有原料均匀加入高速混合机中混合后，在烘箱真空热处理，再经挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0026] 作为一种实施方案，所述热处理，温度为80～110℃，2～5h。挤出机三段和模头温度为130～170℃，螺杆转速为30～50rpm。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0028] 1)本发明通过在配方中加入小分子增塑剂与大分子增塑剂复合，无机透明剂与有机透明剂复合，利用增塑剂与透明剂间的协同作用，大幅提高了醋酸纤维素制品的透明度，降低了成型加工温度。

[0029] 2)采用甘油改性醋酸纤维素，而后进行一定程度的聚合，再用茶氨酸进一步改性醋酸纤维素，解决了以往随着增塑剂添加量过多导致的薄膜变色及透明度下降，醋酸纤维素具有一定的抗菌效果。且甘油、醋酸纤维素、茶氨酸之间行成氢键，使得醋酸纤维素膜表现出更好的热稳定性和力学性能。

[0030] 3)此外，环境友好型增塑剂的选用，即使析出也不会造成环境污染，降低了增塑剂析造成污染出的风险。

具体实施方式

[0031] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0032] 实施例1

[0033] 改性醋酸纤维素制备：将二醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，滴加甘油，120℃下反应6小时，而后在碱性条件下，160℃，反应10小时，甘油聚合度为8，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在135℃下进行反应4小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，二醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:1:1。

[0034] 改性醋酸纤维素85份，16份乳酸乙酯，4份山梨醇类聚酯增塑剂(数均分子量8000)，2份云母，1份对二甲基二亚苄基山梨醇，加入高速混合机中混合均匀，110℃下热处理2h，挤出机三段和模头温度为一区温度130℃，二区温度140℃，三区温度150℃，模头温度
160℃，螺杆转速为30rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0035] 实施例2

[0036] 改性醋酸纤维素制备：将邻苯二甲酸醋酸纤维素溶解在丙酮中，滴加甘油，130℃下反应4小时，而后在碱性条件下，180℃，反应5小时，甘油聚合度为12，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在105℃下进行反应8小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，邻苯二甲酸醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:2:1。

[0037] 改性醋酸纤维素75份，6份聚乙二醇，6份聚己二酸新戊二醇酯增塑剂(数均分子量800)，1份氧化钙，1份丙醇，混合均匀，80℃下热处理5h，挤出机三段和模头温度为一区温度
140℃，二区温度150℃，三区温度160℃，模头温度170℃，螺杆转速为50rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0038] 实施例3

[0039] 改性醋酸纤维素制备：将三醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，滴加甘油，125℃下反应4.5小时，而后在碱性条件下，175℃，反应6小时，甘油聚合度为10，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在120℃下进行反应5小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，邻苯二甲酸醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:1.5:1。

[0040] 改性醋酸纤维素80份，12份柠檬酸酯，4份乙酰聚甘油醇脂肪酸酯(数均分子量1500)，2份碳酸钙，3份对二甲基二亚苄基山梨醇，混合均匀，100℃下热处理4h，挤出机三段和模头温度为一区温度135℃，二区温度145℃，三区温度155℃，模头温度165℃，螺杆转速为40rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0041] 对比例1

[0042] 将二醋酸纤维素85份，16份乳酸乙酯，4份山梨醇类聚酯增塑剂(数均分子量8000)，2份云母，1份对二甲基二亚苄基山梨醇，加入高速混合机中混合均匀，110℃下热处理2h，挤出机三段和模头温度为一区温度130℃，二区温度135℃，三区温度140℃，模头温度
160℃，螺杆转速为50rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0043] 对比例2

[0044] 改性醋酸纤维素制备：将二醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，滴加甘油，120℃下反应6小时，而后在碱性条件下，160℃，反应10小时，甘油聚合度为8，调节pH为中性，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，二醋酸纤维素：甘油的摩尔比为2:1。

[0045] 改性醋酸纤维素85份，16份乳酸乙酯，4份山梨醇类聚酯增塑剂(数均分子量8000)，2份云母，1份对二甲基二亚苄基山梨醇，加入高速混合机中混合均匀，110℃下热处理2h，挤出机三段和模头温度为一区温度130℃，二区温度140℃，三区温度150℃，模头温度
160℃，螺杆转速为30rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0046] 对比例3

[0047] 改性醋酸纤维素制备：将二醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在135℃下进行反应4小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，二醋酸纤维素：茶氨酸的摩尔比为2:1。

[0048] 改性醋酸纤维素85份，16份乳酸乙酯，4份山梨醇类聚酯增塑剂(数均分子量8000)，2份云母，1份对二甲基二亚苄基山梨醇，加入高速混合机中混合均匀，110℃下热处理2h，挤出机三段和模头温度为一区温度130℃，二区温度140℃，三区温度150℃，模头温度
160℃，螺杆转速为30rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0049] 对比例4

[0050] 改性醋酸纤维素制备：将二醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，滴加甘油，120℃下反应6小时，而后在碱性条件下，160℃，反应10小时，甘油聚合度为8，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在135℃下进行反应4小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，二醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:1:1。

[0051] 改性醋酸纤维素85份，20份乳酸乙酯，2份云母，1份对二甲基二亚苄基山梨醇，加入高速混合机中混合均匀，110℃下热处理2h，挤出机三段和模头温度为一区温度130℃，二区温度140℃，三区温度150℃，模头温度160℃，螺杆转速为30rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0052] 对比例5

[0053] 改性醋酸纤维素制备：将二醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，滴加甘油，120℃下反应6小时，而后在碱性条件下，160℃，反应10小时，甘油聚合度为8，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在135℃下进行反应4小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，二醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:1:1。

[0054] 改性醋酸纤维素85份，20份山梨醇类聚酯增塑剂(数均分子量8000)，2份云母，1份对二甲基二亚苄基山梨醇，加入高速混合机中混合均匀，110℃下热处理2h，挤出机三段和模头温度为一区温度130℃，二区温度140℃，三区温度150℃，模头温度160℃，螺杆转速为30rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0055] 对比例6

[0056] 改性醋酸纤维素制备：将二醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，滴加甘油，120℃下反应6小时，而后在碱性条件下，160℃，反应10小时，甘油聚合度为8，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在135℃下进行反应4小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，二醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:1:1。

[0057] 改性醋酸纤维素85份，16份乳酸乙酯，4份山梨醇类聚酯增塑剂(数均分子量8000)，3份云母，加入高速混合机中混合均匀，110℃下热处理2h，挤出机三段和模头温度为一区温度130℃，二区温度140℃，三区温度150℃，模头温度160℃，螺杆转速为30rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0058] 对比例7

[0059] 改性醋酸纤维素制备：将二醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，滴加甘油，120℃下反应6小时，而后在碱性条件下，160℃，反应10小时，甘油聚合度为8，调节pH为中性，再滴加茶氨酸在135℃下进行反应4小时，最后干燥，得到改性醋酸纤维素。其中，二醋酸纤维素：甘油：茶氨酸的摩尔比为2:1:1。

[0060] 改性醋酸纤维素85份，16份乳酸乙酯，4份山梨醇类聚酯增塑剂(数均分子量8000)，3份对二甲基二亚苄基山梨醇，加入高速混合机中混合均匀，110℃下热处理2h，挤出机三段和模头温度为一区温度130℃，二区温度140℃，三区温度150℃，模头温度160℃，螺杆转速为30rpm下，挤出、造粒、干燥、流延后得到高透明度低温加工醋酸纤维素薄膜。

[0061] 测试以上实施例和对比例制得的醋酸纤维素薄膜，性能如表1所示。

[0062] 表1

[0063]

[0064] 最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本/质的改进和调整均属于本发明的保护范围。