(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011188754.6(22)申请日 2020.10.30
(71)申请人 中船重工鹏力（南京）塑造科技有限
公司
地址 210000 江苏省南京市江宁开发区长
青街32号(72)发明人 王金艳 王仕杰 吴立丰 刘之烨 陈光泽 王建宇 戚龙涛 (74)专利代理机构 南京中盟科创知识产权代理
事务所(特殊普通合伙) 32279
代理人 张靖尧(51)Int.Cl.
C08L 67/04(2006.01)C08L 67/02(2006.01)
C08K 3/34(2006.01)B32B 27/06(2006.01)B32B 27/36(2006.01)B32B 1/08(2006.01)B29C 48/00(2019.01)B29C 48/09(2019.01)B29C 48/21(2019.01)
(54)发明名称
本发明的一种PLA耐热吸管，采用三层共挤技术挤出制备，吸管包括依次连接的外层、中间层和内层，外层和内层包括以下重量份的组分：共聚聚乳酸36份～73份、芳香族聚酯10份～20份、脂肪族聚酯10份～20份、无机填料5份～20 份、聚乳酸成核剂1份～2份、
润滑剂1份～2份；中间层采用脂肪族聚酯。该吸管耐热性较好，达到120℃以上水平，满足热饮吸管的要求，同时采用三层共挤技术制备吸管，吸管的生产制备稳定高效，切口不开裂，尺寸性能稳定，食品安全满足热
饮要求。
权利要求书2页 说明书6页
CN 112521735 A 2021.03.19
C N 112521735
A
1.一种PLA耐热吸管，其特征在于，采用三层共挤技术挤出制备，吸管包括依次连接的外层、中间层和内层，所述外层和内层包括以下重量份的组分：
所述中间层采用脂肪族聚酯。
2.根据权利要求1所述的一种PLA耐热吸管，其特征在于，所述共聚聚乳酸的粘均分子量≥3万，所述共聚聚乳酸采用乳酸与芳香族羟基酸进行共聚获得，所述芳香族羟基酸包括对羟基苯甲酸、对羟基、对羟基苯丙酸中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种PLA耐热吸管，其特征在于，所述芳香族聚酯包括聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯，所述内层、外层和中间层的脂肪族聚酯包括聚丁二酸丁二醇酯和/或聚丁二酸己二酸丁二醇酯。
4.根据权利要求1所述的一种PLA耐热吸管，其特征在于，所述无机填料包括滑石粉、白云石、玻璃微珠中的一种或几种，所述无机填料的目数为2500目。
5.根据权利要求1所述的一种PLA耐热吸管，其特征在于，所述聚乳酸成核剂包括酰肼类化合物，所述润滑剂包括乙撑双硬脂酸酰胺。
6.一种PLA耐热吸管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采用真空搅拌装置将乳酸与单体芳香族羟基酸溶于甲苯中，油浴加热，加入催化剂聚合制备出共聚聚乳酸，切粒备用；
S2：在搅拌机中依次加入共聚聚乳酸、芳香族聚酯、脂肪族聚酯、聚乳酸成核剂、润滑剂、无机填料，搅拌均匀；
S3：将步骤S2制得的混合料加入双螺杆挤出设备中，通过熔融、混炼、挤出、水冷、风冷、牵引、切粒制备出耐热PLA改性料；
S4：将耐热PLA改性料加入三层共挤挤出设备的内外层，将脂肪族聚酯加入三层共挤挤出设备的中间层，通过熔融、挤出、水冷、风冷、牵引、除水得到成品的PLA耐热吸管。
7.根据权利要求6所述的一种PLA耐热吸管的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述油浴加热的温度为140℃～160℃，聚合时间为30h～35h。
8.根据权利要求6所述的一种PLA耐热吸管的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述搅拌的温度为80℃～100℃，速度100r/min～250r/min，时长10min～15min。
9.根据权利要求6所述的一种PLA耐热吸管的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述耐热PLA改性料的挤出温度为150℃～180℃，水冷温度为20℃～30℃。
10.根据权利要求6所述的一种PLA耐热吸管的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述PLA耐热吸管按重量百分计，所述内层、外层分别占5％，所述中间层占90％，所述PLA耐热吸管的管胚的挤出温度为170℃～200℃，挤出机头温度为180℃～200℃，水冷温度为35℃
～45℃。
一种PLA耐热吸管及制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种PLA耐热吸管。
背景技术
[0002]吸管是一种圆柱状中空的管体，主要用于吸取液体。目前常见的可用于制备吸管的材质有纸、塑料、金属、玻璃等。塑料吸管由于加工范围宽，可成型为各种形状，并且颜多样，在市场上大量被使用。在环境和可持续发展的今天，传统的聚丙烯吸管由于环境污染严重，已逐渐被可生物降解材料替代。目前常用的可生物降解材料为聚乳酸(PLA)，聚乳酸产品可在堆肥条件下自然分解成为二氧化碳和水，大大降低了传统聚丙烯(PP)塑料产品对环境的污染。并且不同于聚丙烯(PP)及聚乙烯(PE)等石化产品，生产聚乳酸的原料主要为玉米等天然原料，这样不仅降低了对石油资源的依赖，也降低了原有炼油等过程中氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。
[0003]但是聚乳酸吸管也存在缺点，首先聚乳酸的热变形温度较低，约为58℃，聚乳酸吸管使用时接触到热饮会发生变形，不能满足热饮的要求，而提高聚乳酸耐热性的改性会导致产品的食品安全不合格，迁移超标。其次，纯聚乳酸材料硬而脆，韧性差，在现有吸管加工设备及加工工艺条件下会开裂。
发明内容
[0004]为克服现有技术的不足，本发明提出一种PLA耐热吸管，其耐热性较好，达到120℃以上水平，满足热饮吸管的要求，同时采用三层共挤技术可实现稳定成型加工生产，切口不开裂，尺寸性能稳定，食品安全合格。
[0005]为实现上述目的，本发明的一种PLA耐热吸管，采用三层共挤技术挤出制备，吸管包括依次连接的外层、中间层和内层，外层和内层包括以下重量份的组分：
[0006]
[0007]
[0008]中间层采用脂肪族聚酯。
[0009]进一步地，共聚聚乳酸的粘均分子量≥3万，共聚聚乳酸采用乳酸与芳香族羟基酸进行共聚获得，芳香族羟基酸包括对羟基苯甲酸、对羟基、对羟基苯丙酸中的一种或几种。
[0010]进一步地，芳香族聚酯包括聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯，内层、外层和中间层的脂肪族聚酯包括聚丁二酸丁二醇酯和/或聚丁二酸己
二酸丁二醇酯。
[0011]进一步地，无机填料包括滑石粉、白云石、玻璃微珠中的一种或几种，无机填料的目数为2500目。
[0012]进一步地，聚乳酸成核剂包括酰肼类化合物，润滑剂包括乙撑双硬脂酸酰胺。[0013]本发明还提出一种PLA耐热吸管的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1：采用真空搅拌装置将乳酸与单体芳香族羟基酸溶于甲苯中，油浴加热，加入催化剂聚合制备出共聚聚乳酸，切粒备用；
[0015]S2：在搅拌机中依次加入共聚聚乳酸、芳香族聚酯、脂肪族聚酯、聚乳酸成核剂、润滑剂、无机填料，搅拌均匀；
[0016]S3：将步骤S2制得的混合料加入双螺杆挤出设备中，通过熔融、混炼、挤出、水冷、风冷、牵引、切粒制备出耐热PLA改性料；
[0017]S4：将耐热PLA改性料加入三层共挤挤出设备的内外层，将脂肪族聚酯加入三层共挤挤出设备的中间层，通过熔融、挤出、水冷、风冷、牵引、除水得到成品的PLA耐热吸管。[0018]进一步地，在步骤S1中，油浴加热的温度为140℃～160℃，聚合时间为30h～35h。[0019]进一步地，在步骤S2中，搅拌的温度为80℃～100℃，速度100r/min～250r/min，时长10min～15min。
[0020]进一步地，在步骤S3中，耐热PLA改性料的挤出温度为150℃～180℃，水冷温度为20℃～30℃。
[0021]进一步地，在步骤S4中，PLA耐热吸管按重量百分计，内层、外层分别占5％，中间层占90％，PLA耐热吸管的管胚的挤出温度为170℃～200℃，挤出机头温度为180℃～200℃，水冷温度为35℃～45℃。
[0022]本发明的一种PLA耐热吸管通过在生物降解材料D‑乳酸分子结构中以共聚的方式引入苯环，提高了聚乳酸的玻璃化转变温度Tg，进而提高了聚乳酸的耐温性能；在生物降解材料聚乳酸中共混加入芳香族聚酯及脂肪族聚酯，利用非结晶性改性结晶性聚合物，从而改善聚乳酸的结晶性能和加工性能，提高了材料的玻璃化温度和热稳定性；同时，提升了吸管冷却、切割过程的韧性，避免切口脆裂；添加的无
机填料可有效提升薄壁吸管产品(壁厚小于0.2mm)的强度及尺寸稳定性；吸管采用三层共挤设备进行加工，确保产品的食品安全及耐热性满足要求。
[0023]本发明的一种PLA耐热吸管具有以下有益效果：配方设计上有效提高了吸管的耐热性，达到120℃以上水平，满足热饮吸管的要求，同时采用三层共挤技术有利于稳定成型加工生产，切口不开裂，尺寸性能稳定，食品安全合格。
具体实施方式
[0024]下面将通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
[0025]实施例1：PLA耐热吸管，包括内层、中间层和外层，其中内层和外层包括：
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