[发明专利]耐物理老化的聚乳酸吹塑制品、其制备方法及应用

说明书

本发明揭示了一种耐物理老化的聚乳酸吹塑制品、其制备方法及应用。所述聚乳酸吹塑制品具有封闭或开放腔室结构，并且其包含0wt％～85wt％结晶相和15wt％～100wt％非晶相；所述非晶相包含5wt％～75wt％亚稳相，所述亚稳相于红外光谱图内的特征峰出现于918cm^‑1处。本发明的聚乳酸吹塑制品具有耐物理老化的特点，储存前后的屈服强度、断裂伸长率的变化率均较小，由其得到的饮用水桶、牛奶桶、饮料瓶、奶瓶、化妆品包装瓶、医用吊瓶等制品不仅具有优于现有聚乳酸吹塑制品的强度，同时又兼具优异的耐物理老化性，可在仓储物流阶段保持尺寸和性能的稳定性，同时其制备工艺利于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸制品，具体涉及一种耐物理老化的聚乳酸吹塑制品、其制备方法及应用(饮用水桶、牛奶桶、饮料瓶、奶瓶、化妆品包装瓶、医用吊瓶等)，属于吹塑技术领域。

背景技术

随着全球石油工业的蓬勃发展，每年都有大量石油基聚合物制成桶、瓶等容器，用于工业、医疗及日常生活等领域。其中，饮料瓶因其“用完即扔”的便利性，极大的方便了人们饮食生活；医用吊瓶因其一次性的设定提高了医疗卫生领域的安全性。然而，石油基树脂本身及相关助剂析出对卫生安全的不确定性，以及石油基树脂的不可降解性对环境造成的“白色”污染，都对石油基树脂在日常饮食生活和医疗卫生领域的广泛应用蒙上阴影。因而，开发生物基可降解树脂吹塑制品显得尤为必要。

聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，在自然界中可降解成乳酸，经过微生物分解，最终形成二氧化碳和水，是经美国食品药品监督管理局认证的生物可降解聚合物之一。在组织工程、医疗卫生、软包装材料等诸多领域具有广阔的应用前景。其中，医用吊瓶、饮用水瓶、桶等都不同程度地要求聚乳酸具有足够长的机械性能保持时间(至少货架期内保持机械性能的稳定)。然而，众多文献(Macromolecules 2007，40，9664-9671；Macromolecules 2019，52，8878-8894；Polymer 2020，186，122014；Macromolecules 2019，52，5429-5441；J Polym Sci Pol Phys 2016，54，2233-2244)报道聚乳酸作为一种半结晶聚合物，非晶相在玻璃化转变温度以下极易发生物理老化现象，使得材料急剧变脆。其中，物理老化是分子链段自发地从非平衡态向平衡态转变的过程，其本质是自由体积的降低。这使得聚乳酸制品在仓储物流阶段(货架期)极易发生物理老化导致制品急剧变脆。然而，目前通过工艺的优化开发耐物理老化的聚乳酸吹塑制品还未见报道。

聚乳酸包装瓶、饮料瓶制备的公开报道比较多，例如，CN 103831966 A报道了一种耐热聚乳酸水瓶的制备方法。通过注塑成型设备制得瓶胚，瓶口保温结晶；进一步由吹塑成型设备制得水瓶，瓶口、瓶身保温结晶。CN 109111710 A报道了一种耐热型聚乳酸基可降解塑料瓶。针对制约聚乳酸应用的耐热性和韧性问题，采用植物来源的聚碳酸酯改性聚乳酸，提高聚乳酸的耐热性和机械性能。CN 106574104 A报道了一种耐环境应力开裂的拉伸成形瓶。通过选择与聚乳酸拥有相似熔体流动性的乙烯基树脂，并将其加入到聚乳酸内，拉伸塑料瓶成形(主要指吹塑)，耐环境应力开裂性得以改善。CN 108948703 A报道了一种耐候型的可降解塑料瓶。针对现有聚乳酸制品存在的结晶慢、成型收缩率大、性能硬而脆；以及塑料制品易受阳光、温度等自然因素影响而出现褪色、龟裂、粉化等一系列老化现象，提供了一种耐候型的可降解塑料瓶及其制备方法。通过共混改性的凹凸棒土接枝聚甲基丙烯酸甲酯，大大提高了聚乳酸的耐候性和机械性能。

以上公知技术尽管都能制备聚乳酸塑料瓶，但在目前技术条件下，聚乳酸塑料瓶未从耐物理老化的分子本质出发而严格设计和控制工艺步骤，很容易在仓储物流阶段(货架期内)发生物理老化导致急剧变脆；因此，有必要开发新的耐物理老化的聚乳酸吹塑制品及其制备方法以满足各种应用对其提出的综合性能的较高要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种耐物理老化的聚乳酸吹塑制品、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。