CN101434726A - 热收缩和抗静电复合母料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热收缩和抗静电复合母料及其制备方法和应用，该复合母料按重量百分比由以下组分组成：聚丙烯载体树脂70％～95％、润滑剂1％～10％、抗静电剂2％～20％、晶体调节剂0.1％～5％、表面活性剂1％～ 10％。该复合母料的制备方法包括以下步骤：(1)按重量百分比称取各组分；(2)将所有组分加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合和挤出，双螺杆挤出机的转速为200－500转/分钟，温度为180℃～230℃；(3)对挤出的混合物料进行除水、切粒和干燥，得到复合母料。该复合母料可应用于制备聚丙烯薄膜，可提高聚丙烯薄膜的热收缩率和热收缩率的稳定性，并具有抗静电作用。

Description

热收缩和抗静电复合母料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种复合母料及其制备方法和应用，更具体地说，本发明涉及一种热收缩和抗静电复合母料及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯薄膜具有高光泽、高挺度、阻气性好、抗冲强度高、耐热性好等特点，是一种性能优良的高透明包装材料，在食品、饮料、香烟、服装等行业的包装上得到广泛应用。香烟包装用双向拉伸聚丙烯薄膜(简称“烟膜”)是聚丙烯薄膜的重要品种，经过双向拉伸后，薄膜的透明性、光泽度、拉伸强度、模量等性能都有显著提高。
烟膜生产过程中要添加多种添加母料，以保证烟膜的力学性能、光泽度、透明度、热收缩率、表面摩擦系数、抗静电性能、抗粘连性能等，这些添加母料包括表面光泽剂、润滑剂、抗粘连剂、抗静电剂、抗氧剂、表面活性剂等。表面光泽剂可增加烟膜表面的光泽；润滑剂可提高添加剂与聚丙烯的混容性，提高烟膜的表面滑爽性，降低常温和高温摩擦系数；抗粘连剂是使薄膜表面不平整，防止薄膜粘连；抗静电剂可防止薄膜表面产生静电。这些添加剂都是以母料的形式加入，根据薄膜生产的需要，几种添加剂按照一定的比例配合制备成一种或几种功能的母料，多种添加母料的使用保证了烟膜的顺利生产，以及烟膜产品的各种性能要求。
中国发明专利CN200410067508.X公开了一种双向拉伸聚丙烯用高效抗静电母粒及其制备方法，所述的抗静电母粒由以下重量配比的原料制成：聚丙烯70～90％、抗静电剂8～30％、增磨剂0.1～1％、分散剂0.1～2％、抗氧剂0.1～1％、抑止剂0.1～0.5％、防老剂0.1～0.5％。该抗静电母粒的制备采用一步法工艺，将上述组分按比例放入高混机中混合2～5分钟，然后用螺杆挤出机挤出造粒，螺杆机的转速为180～600转/分，温度为160～240℃。该发明在使用中不影响双向拉伸聚丙烯(BOPP)的成膜性，在较低的添加量下具有优异的抗静电性能，且效果持久，制品不变色，适用于制造具有抗静电性能的聚丙烯薄膜制品。但是，该发明中没有将晶体调节剂和高分子量的润滑剂加入到聚丙烯中，造成薄膜的力学性能偏低，而且该发明中的低分子量有机物容易使薄膜的尺寸稳定性下降，烟膜使用时的热收缩率低，夏天高温天气时，这种影响更加明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热收缩和抗静电复合母料，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明的另一目的在于提供该复合母料的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供该复合母料在制备聚丙烯薄膜中的应用。
本发明的热收缩和抗静电复合母料，按重量百分比包括以下组分：
聚丙烯载体树脂      70％～95％
润滑剂              1％～10％
抗静电剂            2％～20％
晶体调节剂          0.1％～5％
表面活性剂          1％～10％
在本发明的复合母料中，聚丙烯载体树脂的含量优选为75％～90％；润滑剂的含量优选为1％～5％；抗静电剂的含量优选为3％～12％；晶体调节剂的含量优选为0.1％～3％；表面活性剂的含量优选为2％～5％。
本发明的复合母料中所用的聚丙烯载体树脂选自均聚聚丙烯，乙烯和丙烯共聚物，乙烯、丙烯和丁烯共聚物以及乙烯、丙烯和辛烯共聚物的其中一种或两种以上的混合。
本发明的复合母料中所用的润滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、山芋酸酰胺、油酰基棕榈酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸硬脂酰胺、硬脂酸芥酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、聚酰胺蜡、硬脂酸、硬脂醇、季戊四醇硬脂酸酯、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、石蜡以及氧化聚乙烯蜡的其中一种或两种以上的混合。其中，优选的是芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、山芋酸酰胺、油酰基棕榈酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸硬脂酰胺、乙撑双油酸酰胺、聚酰胺蜡、硬脂酸、硬脂醇、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡以及聚丙烯蜡。
本发明的复合母料中所用的抗静电剂选自硝酸3-(硬脂酰氨基)丙基二甲基β-羟乙基铵、甲基硫酸(3-月桂酰氨基丙基)三甲基铵、磷酸二氢硬脂酰氨基二甲基β-羟乙基盐、N-(3-烷氧基-2-羟基丙基)单乙醇胺、C13-C16烷基二乙醇胺、C14-C18烷基二乙醇胺、十八烷基二乙醇胺、羟乙基烷基胺与高级脂肪醇和二氧化硅的复配物、聚氧乙烯十二烷基胺、月桂(十二烷)基硫酸酯钠以及二月桂基磷酸酯钠的其中一种或两种以上的混合。其中，优选的是N-(3-烷氧基-2-羟基丙基)单乙醇胺、C13-C16烷基二乙醇胺、C14-C18烷基二乙醇胺、十八烷基二乙醇胺、羟乙基烷基胺与高级脂肪醇和二氧化硅的复配物、聚氧乙烯十二烷基胺、月桂(十二烷)基硫酸酯钠以及二月桂基磷酸酯钠。
本发明的复合母料中所用的晶体调节剂选自芳香基磷酸酯盐、苯甲酸盐、对苯二甲酸(取代)环己酰胺、Millad 3988、NA-11、二苄叉山梨醇及其衍生物、1，3或2，4-对氯二苄叉山梨糖醇、已二酸、气相法纳米二氧化硅以及纳米碳酸钙的其中一种或两种以上的混合。其中，优选的是苯甲酸盐、Millad 3988、NA-11、二苄叉山梨醇及其衍生物、1，3或2，4-对氯二苄叉山梨糖醇、已二酸以及气相法纳米二氧化硅。
本发明的复合母料中所用的表面活性剂选自山梨醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐单油酸酯、油酸单甘油酯、二聚甘油单硬脂酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(20)甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(5)甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(5)甘油单油酸酯以及聚环氧乙烷(20)甘油单油酸酯的其中一种或两种以上的混合。其中，优选的是单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐单油酸酯、油酸单甘油酯、二聚甘油单硬脂酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(20)甘油单硬脂酸酯以及聚环氧乙烷(5)甘油单硬脂酸酯。
本发明的热收缩和抗静电复合母料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量百分比称取各组分；
(2)将所有组分加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合和挤出，双螺杆挤出机的转速为200-500转/分钟，温度为180℃～230℃；
(3)对挤出的混合物料进行除水、切粒和干燥，得到复合母料。
由于本发明所采用的各种组分在常温下有颗粒状、粉末状、胶状和液体，因此在复合母料的制备过程中要采用多种加料方法。在本发明中，颗粒状组分通过颗粒料计量喂料设备加入，粉末状组分在混料机中混合均匀后通过粉料计量喂料设备加入，胶状组分熔化后和液体组分通过液体计量喂料设备加入。
在本发明中，经双螺杆挤出机挤出的混合物料通过冷却除水设备、切粒设备和干燥设备进行除水、切粒和干燥。
本发明的热收缩和抗静电复合母料可应用于聚丙烯薄膜的制备。
本发明的热收缩和抗静电复合母料可应用于制备聚丙烯薄膜包括双向拉伸聚丙烯薄膜、流延聚丙烯薄膜、泡管法聚丙烯薄膜、吹塑成型或注塑成型聚丙烯制件等，尤其适合于制备香烟包装用双向拉伸聚丙烯薄膜。
本发明的积极效果在于：采用了晶体调节剂和一种润滑剂协同作用，使聚丙烯薄膜中取向的结晶更加完善，纤维晶状的耐热性提高，聚丙烯薄膜的热收缩率和热收缩率的稳定性大大改善；同时采用了高分子量的润滑剂和长碳链的极性表面活性剂，有效地控制抗静电剂的迁移速度，使聚丙烯薄膜能够产生持久的抗静电效果，而且抗静电剂对薄膜的光泽度和透明性影响减小。
具体实施方式
实施例：复合母料的制备
按照表1的配方设计准备聚丙烯载体树脂和各种添加剂。
表1 复合母料配方
Figure A200810219867D00071
按照表1的配比制备复合母料。其中，聚丙烯载体树脂通过颗粒料计量喂料设备加入到双螺杆挤出机中；粉末状添加剂按照设计的配方称量后在混料机中混合均匀，通过粉料计量喂料设备加入到双螺杆挤出机中；胶状添加剂熔化后和液体添加剂通过液体计量喂料设备加入到双螺杆挤出机中。
双螺杆挤出机的转速设定在为200-500转/分钟，温度设定在180℃～200℃之间。
所述聚丙烯载体树脂和各种添加剂在双螺杆挤出机中进行熔融、混合和挤出后，在水槽中拉条，再通过冷却除水设备和干燥设备进行除水和干燥，即得到本发明所述复合母料。
实施例：烟膜的制备
将按照表1所述的实施例和参考例的配比所制得的复合母料按照3％(重量百分比)的用量分别加入到烟膜的芯层，生产高收缩双向拉伸烟膜。生产设备为德国布鲁克纳公司的三层挤出机和双向拉伸机组，主要工艺参数如下：
主挤出机、共挤出机各段加热温度：200℃-280℃；
主挤出机、共挤出机的螺杆转速根据BOPP薄膜芯层和里外两层的厚度比例而定；
激冷水槽温度：15℃-40℃，激冷辊温度：20℃-35℃；
纵拉预热区温度：80℃-140℃，纵拉区温度：70℃-130℃；
纵拉定型区温度：10℃-80℃，纵向拉伸倍数：1.5-8.5倍；
横拉预热区温度：120℃-185℃；横拉区温度：130℃-170℃；
横拉定型区温度：100℃-160℃；
横拉热定型温度：120℃-150℃；
牵引速度：120米/秒-500米/秒；
收卷张力：100牛顿/米-350牛顿/米；
时效处理：室温，2-30天。
在相同的工艺条件下生产同一种类型的烟膜，一个月后对烟膜的主要性能指标进行测试。测试结果见表2。
表2 烟膜主要性能指标的测试结果
 
烟膜 复合母料 光泽度(％)   雾度(％) 纵向热收缩率(％)         表面电阻(Ω)    
A 实施例1 95 0.8 8.7 3.2×1012
B 实施例2 94 1.0 8.6 3.3×1012
C 实施例3 94 1.1 9.0 3.7×1012
D 实施例4 95 0.8 9.2 2.2×1012
E 参考例1 92 1.0 8.1 4.3×1012
F 参考例2 90 1.4 8.0 5.5×1012
表2的测试结果表明，本发明制备的复合母料明显地提高了烟膜的热收缩率和热收缩率的稳定性，对比参考例，烟膜的表面电阻和雾度下降，光泽度显著提高，烟膜的综合性能得到改善。

Claims (10)

1、一种热收缩和抗静电复合母料，按重量百分比包括以下组分：
聚丙烯载体树脂          70％～95％
润滑剂                  1％～10％
抗静电剂                2％～20％
晶体调节剂              0.1％～5％
表面活性剂              1％～10％。
2、根据权利要求1所述的热收缩和抗静电复合母料，按重量百分比包括以下组分：
聚丙烯载体树脂          75％～90％
润滑剂                  1％～5％
抗静电剂                3％～12％
晶体调节剂              0.1％～3％
表面活性剂              2％～5％。
3、根据权利要求1或2所述的热收缩和抗静电复合母料，其特征在于：所述聚丙烯载体树脂选自均聚聚丙烯，乙烯和丙烯共聚物，乙烯、丙烯和丁烯共聚物以及乙烯、丙烯和辛烯共聚物的其中一种或两种以上的混合。
4、根据权利要求1或2所述的热收缩和抗静电复合母料，其特征在于：所述润滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、山芋酸酰胺、油酰基棕榈酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸硬脂酰胺、硬脂酸芥酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、聚酰胺蜡、硬脂酸、硬脂醇、季戊四醇硬脂酸酯、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、石蜡以及氧化聚乙烯蜡的其中一种或两种以上的混合。
5、根据权利要求1或2所述的热收缩和抗静电复合母料，其特征在于：所述抗静电剂选自硝酸3-(硬脂酰氨基)丙基二甲基β-羟乙基铵、甲基硫酸(3-月桂酰氨基丙基)三甲基铵、磷酸二氢硬脂酰氨基二甲基β-羟乙基盐、N-(3-烷氧基-2-羟基丙基)单乙醇胺、C13-C16烷基二乙醇胺、C14-C18烷基二乙醇胺、十八烷基二乙醇胺、羟乙基烷基胺与高级脂肪醇和二氧化硅的复配物、聚氧乙烯十二烷基胺、月桂(十二烷)基硫酸酯钠以及二月桂基磷酸酯钠的其中一种或两种以上的混合。
6、根据权利要求1或2所述的热收缩和抗静电复合母料，其特征在于：所述晶体调节剂选自芳香基磷酸酯盐、苯甲酸盐、对苯二甲酸(取代)环己酰胺、Millad 3988、NA-11、二苄叉山梨醇及其衍生物、1，3或2，4-对氯二苄叉山梨糖醇、已二酸、气相法纳米二氧化硅以及纳米碳酸钙的其中一种或两种以上的混合。
7、根据权利要求1或2所述的热收缩和抗静电复合母料，其特征在于：所述表面活性剂选自山梨醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐单油酸酯、油酸单甘油酯、二聚甘油单硬脂酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(20)甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(5)甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(5)甘油单油酸酯以及聚环氧乙烷(20)甘油单油酸酯的其中一种或两种以上的混合。
8、权利要求1至7的其中之一所述的热收缩和抗静电复合母料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量百分比称取各组分；
(2)将所有组分加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合和挤出，双螺杆挤出机的转速为200-500转/分钟，温度为180℃～230℃；
(3)对挤出的混合物料进行除水、切粒和干燥，得到复合母料。
9、权利要求1至7的其中之一所述的热收缩和抗静电复合母料在制备聚丙烯薄膜中的应用。
10、根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述聚丙烯薄膜为双向拉伸聚丙烯薄膜、流延聚丙烯薄膜、泡管法聚丙烯薄膜、吹塑成型或注塑成型聚丙烯制件。
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