CN102719010A - 聚烯烃薄膜用防水雾母料、其制备方法以及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚烯烃薄膜用防水雾母料及其制备方法及应用方法。其特征在于：所述防水雾母料的原料质量份配比如下：聚烯烃树脂70-90份、防雾剂A为5-15份、防雾剂B为5-15份、防雾剂C为2-10份、分散剂1-3份和抗氧剂0.1-1.0份；所述防雾剂A为甘油酯型非离子表面活性剂；所述防雾剂B为山梨醇脂肪酸酯或失水山梨醇脂肪酸酯；所述防雾剂C为十四烷基二甲基氧化胺或十八烷基二甲基氧化胺。本发明在防雾效果、热稳定性、气味性、防雾的起效性和持久性有完美的体现。

Description

聚烯烃薄膜用防水雾母料、其制备方法以及应用方法

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃薄膜用防水雾母料及其制备方法以及应用，主要用于聚烯烃薄膜生产过程中，用来改善聚烯烃薄膜制品的防雾性能。

背景技术

在普通食品包装时，附着薄膜内表面大量的水蒸气凝结成小水滴，由于水滴的存在，造成外来光线的漫反射，薄膜呈现雾状，难以看清食品，同时，小水滴慢慢形成大水滴，最后滴落在内容物上，使食品发生腐烂。

随着人们消费需求的改变，食品包装向方便、卫生、健康、新鲜等方向发展。对销售食品的包装袋，不光要求在采购、销售时方便，还要能维持包装袋内食品本身的品质（保鲜），所以说，为了提供高品质的商品，在各种透明冷冻食品、高温恒温即食食品、酸甜果酱制品以及新鲜蔬果类的包装中，为防止产生水雾影响视觉效果，必须采用具有防雾性能的防雾膜进行包装。

目前，国内外防雾薄膜生产采用的防水雾母料存在以下主要缺陷：①防雾起效慢，持久性差； ②热稳定性差；③气味重；④未经食品安全认证。

发明内容

本发明的目的之一在于克服上述不足，提供一种在防雾效果、热稳定性、气味性、防雾的起效性和持久性有完美体现的聚烯烃薄膜用防水雾母料。

本发明的目的之二在于提供上述聚烯烃薄膜用防水雾母料的制备方法。

本发明的目的之三在于提供上述聚烯烃薄膜用防水雾母料的应用方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种聚烯烃薄膜用防水雾母料，所述防水雾母料的原料质量份配比如下：

聚烯烃树脂     70-90份

防雾剂A       5-15份

防雾剂B       5-15份

防雾剂C       2-10份

分散剂         1-3份

抗氧剂         0.1-1.0份

本发明所说的聚烯烃（含均聚和共聚）可以是PP、HDPE、LLDPE、LDPE 或这些聚烯烃的共混物。共聚物包括：丙烯\乙烯二元共聚物、丙烯\丁烯二元共聚物或丙烯\乙烯\丁烯三元共聚物等。这主要是根据不同的类型薄膜来选择聚烯烃树脂，如BOPP、CPP选择聚丙烯树脂。

聚烯烃的熔融指数优选为：2~15g/10min（测试方法：GB3682；测试条件：230℃，2.16kg压力）。

所述防雾剂A为甘油酯型非离子表面活性剂，可以为甘油单脂肪酸酯、甘油二脂肪酸酯或甘油三脂肪酸酯中任一种。其特点是：该防雾剂与聚烯烃树脂（尤其指PP） 基材相容性差，可促进快速迁移到薄膜表面，使得该配方的防雾效果有较好的起效性。另外该防雾剂有较强的分散乳化效果，可提高其他防雾剂在薄膜内的分散均匀性，促进其他防雾剂的协同作用。但该防雾剂亲水性和防雾效果一般，且防雾剂容易流失，防雾效果的长期性较差。

所述防雾剂B为山梨醇脂肪酸酯或失水山梨醇脂肪酸酯。山梨醇为具有6个羟基的多元醇，有很强的吸水性，可在低温也能有效地吸收水分子，起到有效的冷防雾效果。山梨醇分子中没有醛基，故对热和氧稳定，与脂肪酸不会起分解和着色反应。在塑料薄膜加工和使用的过程中，挥发性小，无异味。

所述防雾剂C为十四烷基二甲基氧化胺或十八烷基二甲基氧化胺，其强吸水性，与树脂薄膜有一定的相容性，迁移到表面的速度与防雾剂A相比稍慢。迁移到表面的防雾剂有较强的吸水性，并且有很好的长效性。有较强的吸水性和优异的冷、热防雾效果，但缺点是迁移慢，起效慢。

所述分散剂，为聚乙烯蜡或N,N’－ 乙撑双硬脂酰胺（简称EBS）。

所述抗氧剂，为抗氧剂1010 和抗氧剂168 的混配物，质量配比为1:2。

一种聚烯烃薄膜用防水雾母料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1. 将上述原材料按配比在混合机内混合8-10min；

步骤2. 用螺杆挤出机将上述混合好的材料在温度设定为150-200℃的挤出机内挤出拉条；

步骤3.将步骤2的条状物进行烘干造粒，得到颗粒大小均匀的产品；

步骤4.检验包装。

 

（水）雾的形成、防（水）雾机理、防(水)雾的必要性和方法：

1.   水雾的产生：

空气中除了氧气、氮气、二氧化碳之外，还含有一定量的气态水分子。当气态水分子含量过多时，给人空气潮湿的感觉。基于某个温度，单位质量空气中允许的气态水分子含量有一个极限值，也叫饱和含水（气）量，空气温度越低，饱和含水量越低。当空气温度持续降低（如，白天向夜晚转化）或物体持续向空气中排放水汽，空气中实际含水量超过基于该温度下的（空气）含水量极限值时，气态分子会在异相物质（如容器）的表面凝聚，称之为 “水雾”。“水雾”是众多水分子聚合在一起呈现液体状小珠子的现象。空气中产生液态水雾的温度，我们称之为“露点”，产生水雾时空气中的含水量，我们称之为饱和含水量。空气中实际含水量与基于该温度下空气中允许的最高含水量的比值，称之为“相对湿度”。

2.  塑料包装薄膜起雾及其危害

塑料薄膜使用过程中，无论包装物内部还是外部环境，总是含有一定量的水汽分子，因为降低环境温度，或者被包装物产生和释放水汽分子，就会发生结露的情况。在包装薄膜表面凝结的小水珠，阻碍自然光线的直线透射，影响了人们对包装内容物的视觉效果。此外，在被包装物上方的水珠变大后，会滴在被包装物上面，导致被包装物腐烂。所以，防止水雾的产生和疏导水雾沿着包装膜的膜壁流到包装袋的底部就变得很重要。这是防雾包装必须达到的目的，也是防水雾母料最终的改性效果。

3.   防雾改性原理

防水雾母料中的防雾剂是极性有机分子，分子的一端是强极性的，也叫亲水性，另一端是非极性的，也叫亲油（亲聚烯烃分子链）。这样的极性分子一般是用于物质的表面改性，因此，也常常被称之为“表面活性剂”。

在制取薄膜过程中，加入防水雾母料，也就是变成了薄膜内部含有防雾剂，即含有“表面活性剂”。这些表面活性剂因为分子链短，一端有强极性（丙烯、乙烯等聚烯烃分子链是非极性的），表面活性剂在构成薄膜的聚合物中会被排斥，并往薄膜表面迁移。原因是聚合物是非极性的，表面活性剂是极性的，分子结构不相似，就不相容了。

迁移到薄膜表面的活性剂的极性端背离聚合物，非极性端连接聚合物（范德华引力），极性端吸收空气中的水分子，并连续成片，避免形成了小水珠，起到防雾效果。

本发明（聚烯烃薄膜用防水雾母料）的应用方法，是将所述防水雾母料以2%-10%的质量比例添加到BOPP或CPP 薄膜的芯层，制成具备防雾功能的薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所说的防雾剂为特选表面活性剂，制成母料后可以方便地直接混合到塑料薄膜的生产中，从薄膜体芯层迁移到薄膜表面，使原来会凝结的小水滴在薄膜上铺展成为连续、均匀的水层，使薄膜变得透明，起到防雾的作用。

本发明所说的抗氧剂可显著提高树脂的耐热稳定性，对聚烯烃树脂加工有很好的防护作用。

本发明所说的分散剂可提高防雾剂在树脂中混合分散的均匀性。

本发明的加工方法不是特别限定的，只要保证防水雾母料、抗氧剂、分散剂在聚烯烃树脂内均匀混合，加工过程不变质。加工设备可以用双螺杆挤出机、单螺杆挤出机或其他捏合设备。

该防水雾母料还具有以下优点：

将它以2%-10%的比例添加到BOPP或CPP 薄膜的芯层，制成薄膜后，除了防雾功能后还有如下功能：

功能1  卓越的抗静电性：薄膜不会产生静电荷。

功能2  卓越的透明性：使用该防水雾母料的薄膜不会影响透明性。

功能3  卓越的印刷性能：使用该防水雾母料的薄膜不会影响其印刷性。

功能4  卓越的耐高温性： 制膜时烟雾少，模头需要清理的周期变长。

附图说明

（见最末页）：

图1、“冷雾”测试装置示意图。

图2、“热雾”测试装置示意图。

具体实施方案

实施例1：

制造BOPP防水雾母料 ，其中各物质的质量百分比如下：

共聚聚丙烯         80%

单硬脂酸甘油酯     4.4%

山梨醇脂肪酸酯     11%

十八烷基二甲基氧化胺   4%

N,N’－乙撑双硬脂酰胺    0.3%

抗氧剂             0.3%（为抗氧剂1010 和抗氧剂168 的混配物，质量配比为1:2）。

将上述配方分别用高搅机充分混合后，经过双螺杆挤出机挤出造粒，分别制得双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP） 防水雾母料，和流延聚丙烯薄膜（CPP） 防水雾母料。挤出机的温度设定为180℃，转速设定为每分钟400转。

 

实施例2：

制造CPP防水雾母料，其中各物质的质量百分比如下：

均聚聚丙烯           75%

甘油二脂肪酸酯       12%

失水山梨醇脂肪酸酯   5%

十八烷基二甲基氧化胺        5.5%

N,N’－乙撑双硬脂酰胺   2.2%

抗氧剂               0.3%

将上述配方分别用高搅机充分混合后，经过双螺杆挤出机挤出造粒，分别制得双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP） 防水雾母料，和流延聚丙烯薄膜（CPP） 防水雾母料。挤出机的温度设定为180℃，转速设定为每分钟400转。

实施例3：

制造CPP防水雾母料

共聚聚丙烯           85%

单硬脂酸甘油酯       5%

失水山梨醇脂肪酸酯   5%

十四烷基二甲基氧化胺   4.2%

聚乙烯蜡             0.5%

抗氧剂               0.3%

将上述配方分别用高搅机充分混合后，经过双螺杆挤出机挤出造粒，分别制得双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）用 防水雾母料，和流延聚丙烯薄膜（CPP）用 防水雾母料。挤出机的温度设定为180℃，转速设定为每分钟400转。

上述实施例制备的防水雾母料，按一定的比例添加到BOPP或CPP 薄膜的芯层和表层，制成薄膜后，其防雾性、雾度等主要技术指标参见表1：

表1：聚丙烯防雾薄膜的主要技术指标

（注：防雾性的测定暂时无国家标准。本次采用的测试方法附后，分A、B、C、D四级，A级为最好，D级为最差，见表4。）

在食品包装中防雾性的测定方法：

防雾测试样品的外观是根据表4给出的能见度等级来判断的。

防雾性能测试方法：

A 、“冷雾”测试，参见图1

这个测试要模拟薄膜的消雾表现, 是针对储存在冰箱中食物的包装体系。

在一个250ml的烧杯中放入200ml的自来水, 并将一块待测薄膜样品盖在烧杯上。把烧杯放在 4℃的恒温箱里。

按照表4所述的从A到D的等级（从好到差），观察塑料膜的外观。薄膜的测试时间持续一星期。观察时间按照表2所示的时间间隔进行。

表2  膜的测试

B、“热雾”测试，参见图2（最后一页）

这个测试要模拟薄膜的消雾表现, 是针对装有热食物的包装体系，然后将它储藏在冰箱中一个密闭的容器中。

在一个250ml的烧杯中放入50ml的自来水，并将一块待测薄膜样品盖在烧杯上。然后将烧杯放入 60℃ 的水浴中。

找一个精确的计时器，记录 3 小时内薄膜外观的任何变化 ( 采用表4中描述的从A到D的等级 )。

观察时间按照表3所示的时间间隔进行。

 

表 3 “热雾”测试中不同时间间隔记录下的情况

表4  消雾表现测试中薄膜的外观等级

描述	表现	等级	评价
				形成不透明的小雾滴层	很差	D	能见度为0, 光线传播差
形成完整的较大的透明液滴层	差	C	能见度差，透镜效应，有液滴滴落
				形成厚度不均、但连续的水膜	较好(a)	B	透明度较好，但成像有点变形
形成透明均匀的水膜，没有可见的水滴	优	A	完全透明，成像清晰

Claims (7)

1.一种聚烯烃薄膜用防水雾母料，其特征在于：所述防水雾母料的原料质量份配比如下：

聚烯烃树脂     70-90份

防雾剂A       5-15份

防雾剂B       5-15份

防雾剂C       2-10份

分散剂         1-3份

抗氧剂         0.1-1.0份

所述防雾剂A为甘油酯型非离子表面活性剂；

所述防雾剂B为山梨醇脂肪酸酯或失水山梨醇脂肪酸酯；

所述防雾剂C为十四烷基二甲基氧化胺或十八烷基二甲基氧化胺。

2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃薄膜用防水雾母料，其特征在于：

所述聚烯烃树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、HDPE、LLDPE、LDPE中至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃薄膜用防水雾母料，其特征在于：所述防雾剂A，为甘油单脂肪酸酯、甘油二脂肪酸酯或甘油三脂肪酸酯中任一种。

4.根据权利要求1所述的一种聚烯烃薄膜用防水雾母料，其特征在于：所述分散剂，为聚乙烯蜡或N,N’－乙撑双硬脂酰胺的一种。

5.根据权利要求1所述的一种聚烯烃薄膜用防水雾母料，其特征在于：所述抗氧剂，为抗氧剂1010 和抗氧剂168 的混和物，二者质量配比为1:2。

6.一种聚烯烃薄膜用防水雾母料的其制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1. 将上述权利要求1至5之一所述的原材料按配比在混合机内混合8-10min；

步骤2. 用螺杆挤出机将上述混合好的材料在温度设定为150-200℃的挤出机内挤出拉条；

步骤3.将步骤2的条状物进行烘干造粒，得到颗粒大小均匀的产品。

7.一种聚烯烃薄膜用防水雾母料的应用方法，其特征在于：将权利要求1～5之一所述的防水雾母料以2%-10%的质量比例添加到BOPP或CPP 薄膜的芯层，制成防雾薄膜。

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