CN101550251B - 纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，该工艺包括改性纳米二氧化硅的制备，改性纳米蒙脱土的制备，然后将制备的改性二氧化硅和改性蒙脱土加入到聚丙烯均聚物中，并加入分散剂，经过高速密炼，熔融挤压造粒后制成母料，母料再通过熔融挤出后依次通过急冷、测厚、电晕处理，收卷、分切包装后完成未拉伸聚丙烯薄膜的生产工艺；如果在急冷步骤之后加入双向拉伸步骤，就为双向拉伸聚丙烯薄膜的生产工艺；其中各物质之间加入的重量百分比为：改性二氧化硅2％、改性蒙脱土1.5％、F800E聚丙烯均聚物93.5％、分散剂3％。本发明解决了我国目前CPP、BOPP薄膜阻隔性能较差、氧气透过率较高、无抗菌效果、材料刚性不足的问题；可延长包装物的货架寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺。
背景技术
聚丙烯树脂由于原料来源丰富，价格便宜，易于加工成型，产品综合性能优良，用途非常广泛，已成为通用树脂中发展最快的品种，尤其是聚烯烃薄膜，占着整个塑料制品业的40％左右。传统的聚烯烃薄膜工艺步骤是将聚丙烯母料通过熔融挤出后依次通过急冷、测厚、电晕处理，收卷、分切包装后完成。我国BOPP的年产能已达150万吨，CPP的年产能已达22万吨。尽管如此，聚烯烃薄膜也存在一些不足之处，例如，聚烯烃由于绝缘性能好，摩擦静电无法快速消除，因而就不能用于电子集成块等电子类产品的包装；由于聚丙烯膜阻隔性能较差，象包装饼干、瓜子等物品经一段时间后会受潮失去脆性或变质；由于聚烯烃本身不具有抗菌作用，对如粽子、熟肉等包装物的大肠杆菌、葡萄球菌、霉菌等繁殖没有任何抑制作用，严重影响货架寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，本发明解决了我国目前CPP、BOPP薄膜阻隔性能较差、氧气透过率较高、无抗菌效果、材料刚性不足的问题；从而可延长包装物的货架寿命。
为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：
一种纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，该工艺包括改性纳米二氧化硅的制备，改性纳米蒙脱土的制备，然后将制备的改性二氧化硅和改性蒙脱土加入到F800E聚丙烯均聚物中，并加入分散剂，经过高速密炼，熔融挤压造粒后制成母料，然后母料再通过熔融挤出后依次通过急冷、测厚、电晕处理，收卷、分切包装后完成未拉伸聚丙烯薄膜的生产工艺；其中各物质之间的加入的重量百分比为：改性二氧化硅2％、改性蒙脱土1.5％、F800E聚丙烯均聚物93.5％、分散剂3％；所述的改性纳米二氧化硅的制备采用粒径为50nm的纳米SiO2粒子和钛酸酯偶联剂NDZ-101，首先将称量好的钛酸酯偶联剂用二甲苯溶剂溶解，然后与纳米SiO2粒子充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂；其中钛酸酯偶联剂的加入量为纳米SiO2粒子的5％重量比；所述的改性纳米蒙脱土的制备采用粒径为50nm的纳米蒙脱土粒子和钛酸酯偶联剂NDZ-101，首先将称量好的钛酸酯偶联剂用二甲苯溶剂溶解，然后与纳米蒙脱土粒子充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂；其中钛酸酯偶联剂的加入量为纳米蒙脱土粒子的5％的重量比；所述的高速密炼采取的速度10000转/分钟。
聚丙烯树脂(F280)，结构式为
本产品是采用液相本体法工艺，聚合物的类型为均聚物。也就是本发明所指的F280聚丙烯均聚物，本产品为无色圆柱状颗粒。具有较高的透光性能，良好的机械性能和印刷性能，耐应力开裂和化学稳定性，并有较好的耐热性。国家标准牌号：PPH-F-022-A企业标准牌号：F280；标准：Q/SH012.07.06-1996聚丙烯树脂。适用范围：双向拉伸薄膜及层压板。加工方法：挤出成型。表1为F280聚丙烯均聚物的质量指标。
聚丙烯树脂(F800E)，结构式为
本产品是采用液相本体法工艺，聚合物的类型为无规共聚物。也就是本发明所指的F800E聚丙烯均聚物。本产品为无色圆柱状颗粒。具有透光性能好、爽滑性能好、热封温度低、封口性好和印刷性能好，具有良好的耐应力开裂、优异的化学稳定性及绝缘性，并有较好的耐热性。国家标准牌号：PPR-F-075，企业标准牌号：F800E，标准：Q/SH012.07.06-1996聚丙烯树脂；适用范围：流延膜。加工方法：挤出成型。表2为F800E聚丙烯均聚物的质量指标。
所述的钛酸酯偶联剂NDZ-101是指异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂。
所述的蒙脱土是一种水合的铝硅酸矿物，具有八面体铝层夹于四面体二氧化硅层夹心薄片结构，薄片表面的净电荷可使它能够吸引钠、钙等离子。
所述的烘干温度为110℃，烘干时间为2小时。
所述的分散剂采用相对分子量为10000的聚乙烯蜡分散剂。
高速密炼的速度直接影响到纳米材料的分布均匀性，也直接关系到薄膜是否能成型。
所述的母料再通过熔融挤出时采用的温度为235℃。由于采用的无机纳米材料具有较好的导热性，所以采用较低的挤出温度，传统方法的温度采用250℃。这样能更好的加强挤出物料的混炼，提高纳米材料与聚丙烯高分子的融合水平，提高纳米材料在聚丙烯中的分散，避免在薄膜中出现晶点等缺陷。
所述的双向拉伸步骤包括纵向拉伸和横向拉伸两步，其中纵向拉伸时采用的温度为135℃，横向拉伸时采用的温度为152℃。采用较低的纵向拉伸和横向拉伸温度能提高薄膜的厚度均匀性，提高聚丙烯大分子的取向度，加强薄膜的力学性能。
所述的急冷时温度采用为42℃，传统方法的温度采用32℃。采用稍高的急冷温度来提高聚丙烯的结晶度。
本发明的有益效果是：本发明利用纳米材料超微分子结构，在聚丙烯高分子链间嵌入钠米分子，以此达到对聚丙烯树脂进行改性，大大提高了聚丙烯薄膜的阻隔性能，且此种纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜透氧率相当低，其中CPP达到216cm3/m2·24h·0.1MPa，BOPP达到183cm3/m2·24h·0.1MPa，从而制作出高挺度，高阻隔性，具有抗菌作用的薄膜。同时可延长包装物的货架寿命；解决了我国目前CPP、BOPP薄膜阻隔性能较差、氧气透过率较高、材料刚性不足的问题。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种未拉伸的纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜(CPP)的生产工艺，该工艺包括1)改性纳米二氧化硅的制备，改性纳米二氧化硅的制备采用粒径＝50nm的纳米SiO2粒子和钛酸酯偶联剂NDZ-101，首先将称量好的异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂用二甲苯溶剂溶解，然后与纳米SiO2粒子充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂，其中烘干温度为110℃，烘干时间为2小时。其中钛酸酯偶联剂的加入量为纳米SiO2粒子的5％重量比。
2)改性纳米蒙脱土的制备采用粒径＝50nm的纳米蒙脱土粒子和钛酸酯偶联剂NDZ-101，首先将称量好的钛酸酯偶联剂用二甲苯溶剂溶解，然后与纳米蒙脱土粒子充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂，其中烘干温度为110℃，烘干时间为2小时。
3)然后将制备的改性二氧化硅和改性蒙脱土加入到聚丙烯均聚物中，聚丙烯均聚物采用F800E聚丙烯均聚物(购于上海石化厂)；并加入分散剂，其中各物质之间的加入的重量百分比为：改性二氧化硅2％、改性蒙脱土1.5％、F800E聚丙烯均聚物93.5％、分散剂3％。
分散剂采用相对分子量为10000的聚乙烯蜡分散剂，经过高速密炼，高速密炼采取的速度为10000转/分钟。然后是熔融挤压造粒后制成母料，然后母料再通过熔融挤出，母料熔融挤出时采用的温度为235℃；然后依次通过急冷、测厚、电晕处理，收卷、分切包装后完成未拉伸聚丙烯薄膜的生产工艺。急冷时温度采用为42℃。
表1
表2
Claims (6)
1.一种纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，其特征在于：该工艺包括改性纳米二氧化硅的制备，改性纳米蒙脱土的制备，然后将制备的改性二氧化硅和改性蒙脱土加入到F800E聚丙烯均聚物中，并加入分散剂，经过高速密炼，熔融挤压造粒后制成母料，然后母料再通过熔融挤出后依次通过急冷、测厚、电晕处理，收卷、分切包装后完成未拉伸聚丙烯薄膜的生产工艺；其中各物质之间的加入的重量百分比为：改性二氧化硅2％、改性蒙脱土1.5％、F800E聚丙烯均聚物93.5％、分散剂3％；所述的改性纳米二氧化硅的制备采用粒径为50nm的纳米SiO2粒子和钛酸酯偶联剂NDZ-101，首先将称量好的钛酸酯偶联剂用二甲苯溶剂溶解，然后与纳米SiO2粒子充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂；其中钛酸酯偶联剂的加入量为纳米SiO2粒子的5％重量比；所述的改性纳米蒙脱土的制备采用粒径为50nm的纳米蒙脱土粒子和钛酸酯偶联剂NDZ-101，首先将称量好的钛酸酯偶联剂用二甲苯溶剂溶解，然后与纳米蒙脱土粒子充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂；其中钛酸酯偶联剂的加入量为纳米蒙脱土粒子的5％的重量比；所述的高速密炼采取的速度10000转/分钟。
2.根据权利要求1所述的纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，其特征在于：所述的钛酸酯偶联剂NDZ-101是指异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂。
3.根据权利要求1所述的纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，其特征在于：所述的烘干时采用的温度为110℃，烘干时间为2小时。
4.根据权利要求1所述的纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，其特征在于：所述的分散剂采用相对分子量为10000的聚乙烯蜡分散剂。
5.根据权利要求1所述的纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，其特征在于：所述的母料再通过熔融挤出时采用的温度为235℃。
6.根据权利要求1所述的纳米材料改性聚烯烃树脂薄膜的生产工艺，其特征在于：所述的急冷时采用的温度为42℃。
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