CN101607617A - 一种可降解的bopp包装膜及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降解的BOPP包装膜及其制法，该包装膜由表层、芯层和内层三层材料共挤而成，其中表层和内层材料由以下组分和重量配比共混而成：无规多元共聚聚丙烯改性原料90－93％、滑爽剂4－7％、抗粘剂2－4％；芯层由以下组分和重量配比共混、共聚而成：均聚聚丙烯90－93％、二元聚酮聚合物4－7％、抗静电剂2－4％。其制法包括无规多元共聚聚丙烯改性原料的制备，表层和内层材料的制备，芯层材料的制备，激冷，双轴双向拉伸，得到可降解的BOPP包装膜。该包装膜可以满足对于香烟、食品、饮料、文具等小商品包装上的性能要求，同时能够在较短的时间内完成降解，从而实现双向拉伸聚丙烯包装膜的无害化自动处理，实现了对于环境的保护。

Description

一种可降解的BOPP包装膜及其制法

技术领域

本发明涉及一种包装膜的制造方法，特别涉及一种可降解的BOPP包装膜及其制法。

背景技术

目前我国各种普通塑料BOPP膜年用量约在130～135万吨左右。主要是各种普通BOPP膜，如BOPP印刷膜、纸塑复合膜、粘胶带膜等。其中用于食品、香烟、饮料、文具等小商品包装的高透明、可热封、热收缩BOPP膜约占13.5～14万吨左右。

现有各种高透明、高光泽、热封性、热收缩BOPP膜在各类香烟、食品、饮料、文具等小商品的美化包装和保护商品上起到了显著的重要作用，特别是香烟包装用膜要求高。BOPP热收缩薄膜具有高透明、高光泽度，它能保持香烟的香味，保障香烟的质量，并能满足可热封等性能方面的要求。但是香烟等包装用膜不能得到有效的降解，由于现有BOPP热收缩膜，打开包装后就变成了抛弃废膜，而这些抛弃废膜均属普通聚丙烯塑料膜，不可降解也没有回收的价值，更不便回收，只能直接变为垃圾。这些普通聚丙烯塑料废弃膜随垃圾深埋后在几十年内都无法得到分解，如果随垃圾集中回收进行燃烧处理也会带来环境污染，因此这些不可降解的废弃膜已成为危害社会环境的最大因素之一。

目前虽然有些添加了光敏剂和淀粉的改性吹塑包装膜(IPE/IPP)可以进行光降解或生物降解，但是光敏剂有毒性，淀粉塑料不能完全降解，仅用于农膜、垃圾袋等，依然存在环境污染问题。同时降解包装膜在机械、光学、卫生和物性等性能方面还不能满足如香烟、食品、饮料、文具等小商品包装上的性能要求，特别是高透明、高光泽等要求。目前自然生物全降解材料如PLA、PBS等既昂贵又不能用于高倍率双拉、高速、宽幅生产线，同时还不能满足低比重、低成本、高物性要求，因此也不宜作为上述小商品的包装使用，因此急需提供一种可应用于上述小商品包装的环保型包装膜。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可降解的BOPP包装膜及其制法，本发明制法得到的包装膜，由于添加了降解剂，可以达到对于香烟、食品、饮料、文具等小商品包装上的性能要求，同时能够在较短的时间内完成降解，从而实现双向拉伸聚丙烯包装膜的无害化自动处理，实现对于环境的保护。

技术方案：本发明所述的可降解的BOPP包装膜，由表层、芯层和内层三层材料共挤而成，其中表层和内层材料由以下组分和重量配比共混而成：无规多元共聚聚丙烯改性原料90-932％、滑爽剂4-7％、抗粘剂2-4％；芯层由以下组分和重量配比共混、共聚而成：均聚聚丙烯90-93％、二元聚酮聚合物4-7％、抗静电剂2-4％。

其中无规多元共聚聚丙烯改性原料由以下组分和重量配比共混、共聚而成：无规三元共聚聚丙烯88-92％、二元聚酮聚合物8-12％。

本发明制造所述可降解的BOPP包装膜方法，包括以下步骤：

(1)无规多元共聚聚丙烯改性原料的制备：将反应所需的无规三元共聚聚丙烯、二元聚酮聚合物烘干；将烘干的物料分别送入带有真空泵的双螺杆挤出机中进行共混、共聚造粒，温度180-230℃；

(2)表层和内层材料的制备：将步骤(1)制备的材料与滑爽剂、抗粘剂共混，然后分别送入表层和内层的单螺杆挤出机中进行塑化共挤，温度为210-260℃；

(3)芯层材料的制备：将反应所需的均聚聚丙烯、二元聚酮聚合物，温度60-80℃；然后将烘干后的材料与抗静电剂进行共混，共混后送入带有混料器的料斗，将混合好的材料送入芯层带有真空泵的双螺杆挤出机中进行塑化共混共聚，并与步骤(2)中表层和内层一起挤出，通过三层模头得到薄片，芯层塑化共混共聚温度为200-250℃；

(4)将所得的薄片进行激冷，双轴双向拉伸，得到可降解的BOPP包装膜。

其中所述的抗静电剂为抗静电剂-163，FASPS2950W，芥酸酰胺，或EBS；所述的滑爽剂为IL2582SC，或IL2580SC；抗粘剂为ABPP05，ABVT22SC，或ABVT34SC。

聚酮聚合物是一种降解组分，其含量越高，降解效果越好，但是成膜困难。为了达到更好的成膜性，本发明对表层和内层原料采用预制备造粒加入方法，芯层采用热行程短、混炼效果好的双螺杆挤出机进行塑化共混共聚，并通过真空泵排除聚酮聚合过程中催化剂残留物和挥发性低分子物，确保成膜和降解性。

有益效果：由于采用高分子二元聚酮聚合物作为综合降解剂，PP聚合物中产生了酮代分子，因此在与聚丙烯聚合物的共挤共聚过程中使聚炳烯分子链上组装多个生成酮代分子，从而使得聚炳烯具有光降解性和一定极性，光降解后共聚物具有亲水性和生物降解性，并实现了功能性高分子材料、在线改性高聚物分子链结构和制膜一体化加工方法；同时改善了由于一氧化碳与乙烯的线性交替共聚物因立体结构规整、结晶度高、熔点高而导致加工困难。本发明利用双螺杆挤出机塑化中进行共混共聚挤出加工与之形成聚丙烯三元共聚物，降低聚酮结构规整性，改善了加工性能。此外共混共聚改性聚丙烯三元共聚物，呈无规分布，降低熔点不影响其热稳定性，既可满足拉伸加工成型的要求，又克服了其它化学改性容易降低热稳定性的缺陷，从而满足了对于双轴双向拉伸的要求；采用这种原料配比生产的改性聚丙烯膜具有成膜性好，有很好的降解性，当改性聚丙烯膜在被废弃后吸收紫外线，共混共聚改性聚丙烯三元共聚物含有相当活泼的羰基，使其具有光降解性，分子链断裂降解，最终降解聚丙烯废膜化为粉末，材料活化自由基引发高聚物在分子间链段断裂，在水、氧等条件下促进微生物进一步将有机物体分解，最终在有氧条件下分解成水、二氧化碳和含有其它元素的矿物质盐(矿化)和新的生物体；在无氧条件下生成二氧化碳、甲烷、矿物质盐和新的生物体。

所采用的带有真空泵的双螺杆挤出机和拉伸机均使用市购设备，如德国布鲁克纳公司制造的宽幅6.6米、每分钟350米的标准BOPP生产线。采用带有真空泵的双螺杆挤出机，可以将挤出反应过程中多余催化剂及水分子及时抽出，使得反应能够快速高效的完成，并保证包装膜的质量。

本发明制得的包装膜经检测，各项物理性能，如在机械、光学、卫生和物性等性能方面都能满足商品包装上的性能要求，特别是高透明、高光泽等要求，可替代原有BOPP包装膜，从根本上解决了我国BOPP包装膜可自然全降解绿色高分子生物降解和光降解树脂短缺的问题，含有聚酮制成生物降解和光降解性树脂，其耐磨性优良，气体阻隔性、耐热性优良，可拉伸加工，制成生物降解和光降解性薄膜。含有聚酮综合降解剂的包装膜的最大吸收波长范围为280-290nm，太阳光中恰好存在该波长的紫外光，所以聚酮类高分子材料在室外易发生光降解；而在室内则因玻璃门窗的吸收作用，使该波长的紫外光大为减少，所以比较稳定。经实验，正常储存和市场流通，发生物理、化学和生物变化十分有限，可与不含综合降解剂的产品一样保持数月至一年。含有聚酮综合降解剂的抛弃废膜在室外曝晒后，分子链中大量的羰基能够发生与低分子酮类相似的光化学反应，抛弃废膜变成极小的废膜碎片，同时在室外堆肥温度湿度的条件下进一步促进了氧化生物双降解，90天降解率达80％以上；随着室外堆肥温度湿度时间条件变化，进一步促进羰基键附近的碳链断裂，生成酮类、烯类及二氧化碳等低分子物。

采用双螺杆挤出机进行生产，利用该机塑化温度低、真空抽排特点，能满足聚酮乙烯二元交替共聚物与均聚聚丙烯共混改性工艺要求，解决传统单螺杆挤出机串联式塑化温度高、物料停留时间长、热降解严重、没有真空抽排多余催化剂及水分子的问题。

附图说明

图1为本发明的包装膜在各个阶段的降解度示意图；

图2为本发明的包装膜与现有的包装膜的紫外线老化时间对照表；

图3为本发明的包装膜与现有的包装膜的降解性能对比图；

图中：1为现有的包装膜的参数，2为本发明的包装膜的参数。

具体实施方式

实施例1：一种可降解的BOPP包装膜，由表层、芯层和内层三层材料共挤而成，其中表层和内层材料由以下组分和重量配比共混而成：无规多元共聚聚丙烯改性原料90％、滑爽剂7％、抗粘剂3％；芯层由以下组分和重量比共混、共聚而成：均聚聚丙烯90％、二元聚酮聚合物7％、抗静电剂3％；

其中无规多元共聚聚丙烯改性原料由以下组分和重量配比共混、共聚而成：无规三元共聚聚丙烯92％、二元聚酮聚合物8％。

制备方法如下：

(1)无规多元共聚聚丙烯改性原料的制备：将反应所需的无规三元共聚聚丙烯、二元聚酮聚合物烘干；  将烘干的物料分别送入带有真空泵的双螺杆挤出机中进行共混、共聚造粒，温度控制在180-230℃范围内。

(2)表层和内层材料的制备：将步骤(1)制备的材料与滑爽剂、抗粘剂共混，然后分别送入表层和内层的单螺杆挤出机中进行塑化共挤，温度控制在210-260℃范围内。

(3)芯层材料的制备：将反应所需的均聚聚丙烯、二元聚酮聚合物烘干，温度控制在60-80℃范围内；然后将烘干后的材料与抗静电剂进行共混，共混后送入带有混料器的料斗，将混合后的材料送入带有真空泵的双螺杆挤出机中进行塑化共混共聚，并与步骤(2)中表层和内层一起挤出，通过三层模头得到薄片，芯层塑化共混共聚温度为200-250℃。

(4)将所得的薄片进行激冷，双轴双向拉伸，得到可降解的BOPP包装膜。

所述的二元聚酮聚合物为一氧化碳与乙烯二元交替共聚物，可通过市场购得，如美国Shell公司制造的carion“聚酮”共聚物和无规共聚聚丙烯或均聚聚丙烯；所用的热封料无规三元共聚聚丙烯为英国EItex公司的kS359；所需均聚聚丙烯为新加坡TPC公司制造的FS3011E，或中石化T36F，比利时舒尔曼公司制造的抗静电剂FASPS2955，或FASPS2950W，或抗静电-163，或EBS，或芥酸酰胺；表层、内层中所需的抗粘剂同样为比利时舒尔曼公司制造的ABVT22SC，或ABVT34 SC，或ABPP05；滑爽剂为IL2580SC，或IL2582SC。

将上述制得的膜进行各项功能测试，所得各种数据如附图所示：图1为本发明制得的包装膜在各个阶段的降解度变化示意图；图2为现有的包装膜与本发明的包装膜，在144小时、60℃条件下，使用加速紫外线老化仪测得的废膜降解性能，表明2#膜伸长率降低达8％以上；图3为现有的包装膜与本发明的包装膜在不同温度曝晒下，老化时间对降解性能影响，表明2#膜在60℃下仅需20天达到完全降解。

其中从图2中可知1#、2#膜在24小时、60℃条件下膜变化不大，但48-72小时、60℃条件下，2#膜伸长率迅速降低50％以上，96小时、60℃条件下，2#膜伸长率达到8％以下。光降解后降解废膜断裂伸长率、保留率达到降解膜行业标准(纵/横≤10％/10％)，而1#膜伸长变化极小。

实施例2：一种可降解的BOPP包装膜，由表层、芯层和内层三层材料共挤而成，其中表层和内层材料由以下组分和重量比共混而成：无规多元共聚聚丙烯改性原料93％、滑爽剂4％、抗粘剂3％；芯层由以下组分和重量比共混、共聚而成：均聚聚丙烯93％、二元聚酮聚合物4％、抗静电剂3％；

其中无规多元共聚聚丙烯改性原料由以下组分和重量比共混、共聚而成：无规三元共聚聚丙烯88％、二元聚酮聚合物12％。

其制备方法如下：

1、将上述表层、内层各种物料混合后，进行共混共聚改性，表层和内层的单螺杆辅挤出机加工温度210-260℃之间。

2、将反应所需的均聚PP聚合物、聚酮聚合物烘干，温度60-80℃。

3、将上述比例均聚PP聚合物、聚酮聚合物、抗静电剂送入带有混料器的料斗，将混合好的聚合物料送入带有真空泵的双螺杆挤出机中进行塑化共混共聚挤出，同时通过真空泵排除挥发性低分子物，控制挤出温度为200-250℃。

4、将表层、芯层、内层三台挤出机汇入三层模头所得的薄片进行进激冷，然后双轴双向拉伸即可。

其中所采用的三机三层共挤BOPP生产线为德国布鲁克纳公司年产15000吨三机三层共挤BOPP生产线。

表层和内层所需无规多元共聚聚丙烯改性原料由无规共聚聚丙烯和综合降解剂聚酮聚合物共聚而成，其中综合降解剂-聚酮二元交替共聚物与无规共聚聚丙烯预先进行共混共聚改性造粒所用设备选用南京端亚弗斯特高聚物装备有限公司制造的型号为L/D65:30双螺杆挤出机。所采用的聚酮二元交替共聚物通过市场购得美国Shell公司制造的carion品牌“聚酮”共聚物和无规共聚聚丙烯或均聚聚丙烯；所用的热封料无规三元共聚聚丙烯为英国EItex公司的kS359；芯层中所需均聚聚丙烯为中石化T36F，比利时舒尔曼公司抗静电剂为FASPS2955；表层和内层所需的抗粘剂为ABVT22SC，增滑剂为IL2580SC。

将上述制得的膜进行各项功能测试，所得各种数据均达到实施例1所测得的理想效果。

实施例3：基本组分和制造方法均同于实施例1，所不同的是组分重量配比的不同：表层和内层材料由以下组分和重量配比共混而成：无规多元共聚聚丙烯改性原料92％、滑爽剂6％、抗粘剂2％；芯层由以下组分和重量比共混、共聚而成：均聚聚丙烯92％、二元聚酮聚合物6％、抗静电剂2％；

其中无规多元共聚聚丙烯改性原料由以下组分和重量配比共混、共聚而成：无规三元共聚聚丙烯90％、二元聚酮聚合物10％。

将上述制得的膜进行各项功能测试，所得各种数据均达到实施例1所测得的理想效果。

实施例4：基本组分和制造方法均同于实施例1，所不同的是组分重量配比的不同：表层和内层材料由以下组分和重量配比共混而成：无规多元共聚聚丙烯改性原料91％、滑爽剂5％、抗粘剂4％；芯层由以下组分和重量比共混、共聚而成：均聚聚丙烯91％、二元聚酮聚合物5％、抗静电剂4％；

其中无规多元共聚聚丙烯改性原料由以下组分和重量配比共混、共聚而成：无规三元共聚聚丙烯89％、二元聚酮聚合物11％。

将上述制得的膜进行各项功能测试，所得各种数据均达到实施例1所测得的理想效果。

Claims (6)

1、一种可降解的BOPP包装膜，其特征在于该包装膜由表层、芯层和内层三层材料共挤而成，其中表层和内层材料由以下组分和重量配比共混而成：无规多元共聚聚丙烯改性原料90-93％、滑爽剂4-7％、抗粘剂2-4％；芯层由以下组分和重量配比共混、共聚而成：均聚聚丙烯90-93％、二元聚酮聚合物4-7％、抗静电剂2-4％；

其中无规多元共聚聚丙烯改性原料由以下组分和重量配比共混、共聚而成：无规三元共聚聚丙烯88-92％、二元聚酮聚合物8-12％。

2、根据权利要求1所述的可降解的BOPP包装膜，其特征在于所述的滑爽剂为IL2582SC或IL2580SC。

3、根据权利要求1所述的可降解的BOPP包装膜，其特征在于所述的抗静电剂为-163，或FASPS2950W，或芥酸酰胺，或EBS。

4、根据权利要求1所述的可降解的BOPP包装膜，其特征在于所述的抗粘剂为ABPP05，或ABVT22SC，或ABVT34SC。

5、根据权利要求1所述的可降解的BOPP包装膜，其特征在于所述的二元聚酮聚合物为一氧化碳与乙烯二元交替共聚物。

6、一种制造如权利要求1所述可降解的BOPP包装膜方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)无规多元共聚聚丙烯改性原料的制备：将反应所需的无规三元共聚聚丙烯、二元聚酮聚合物烘干；将烘干的物料分别送入带有真空泵的双螺杆挤出机中进行共混、共聚造粒，温度180-230℃；

(2)表层和内层材料的制备：将步骤(1)制备的材料与滑爽剂、抗粘剂共混，然后分别送入表层和内层的单螺杆挤出机中进行塑化共挤，温度为210-260℃；

(3)芯层材料的制备：将反应所需的均聚聚丙烯、二元聚酮聚合物烘干，温度60-80℃；然后将烘干后的材料与抗静电剂进行共混，共混后送入带有混料器的料斗，将混合好的材料送入芯层带有真空泵的双螺杆挤出机中进行塑化共混共聚，并与步骤(2)中表层和内层一起挤出，通过三层模头得到薄片，芯层塑化共混共聚温度为200-250℃；

(4)将所得的薄片进行激冷，双轴双向拉伸，得到可降解的BOPP包装膜。

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