CN104354418A - 一种具有隔氧性改性制剂的bopp复合薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜。本发明属于塑料薄膜材料技术领域。一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，其特点是：具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜为三层复合薄膜结构，BOPP复合薄膜由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主隔氧层，原料为改性Pullulan多糖；内表层和外表层为热封层，原料为三元共聚聚丙烯母料。本发明BOPP复合薄膜较相同厚度的BOPP薄膜隔氧性能可提高70％-80％，力学性能与相同厚度的BOPP薄膜基本相当，具有隔氧性能高，力学性能好，生产工艺简单，生产效率高，工业化实施容易，可很好地满足对氧气敏感的食品和药品包装需要等优点。

Description

一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜
技术领域
本发明属于塑料薄膜材料技术领域，特别是涉及一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜。
背景技术
目前，食品、药品保藏要求包装材料具有优良的隔氧性，以防空气中氧气对其生理活性物质成份的破坏。双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜在食品、药品包装领域应用甚广，与传统塑料包装薄膜相比，其具有良好的力学性能和一定的氧气阻隔性，但其对氧气的阻隔性目前尚远远满足不了那些与空气接触会使有效成分品质降低的食品和药品的包装需要。
普鲁兰多糖(Pullulan)是出芽短梗霉发酵产生的胞外多糖，其基本结构为α-1，4-糖苷键连接成的麦芽三糖重复单元以α-1，6-糖苷键聚合而成的直链状右旋葡聚糖。Pullulan因结构中含有丰富的羟基而极易溶于水，不溶于油脂、醇类、丙酮、醚和氯仿等有机溶剂。Pullulan多糖独特的结构赋予了其独特和优良的性能，如成纤能力、成型性以及强阻氧性等，且可提供反应性基团，故Pullulan多糖及其衍生物在食品、医药、日化、环保等领域有着广泛的用途，尤其隔氧性使其在包装领域具有广阔的应用前景。专利GB1494253和GB834175公布了Pullulan多糖在热塑性塑料领域的应用，但是Pullulan多糖脆性大、材料力学强度不高、热稳定性差的缺陷使其无法应用于BOPP生产中。另外，Pullulan多糖含有丰富的羟基，极易溶解于水，因此其作为包装材料使用受到限制。
专利CN103160012A公开了一种隔氧且可降解的塑料薄膜，其原料组分为低密度聚乙烯、PBM母料、Pullulan多糖、抗氧剂、紫外线吸收剂，利用塑料共混技术制备隔氧性塑料薄膜。其隔氧性的原理主要是利用共混组分中的Pullulan多糖的高隔氧性来实现。但是，从应用角度来说，该专利产品为共混型薄膜，其隔氧性仍需进一步提高，增加共混体系中Pullulan多糖的含量，虽可提高隔氧性，但薄膜整体的力学性能降低，应用受到很大的限制。另外，存在共混组分中Pullulan多糖的含量太高时，薄膜材料因Pullulan多糖的亲水性，无法直接包装液体食品和药品等技术问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜。
本发明的目的是提供一种具有隔氧性能高，力学性能好，生产工艺简单，生产效率高，工业化实施容易，可很好地满足对氧气敏感的食品和药品包装需要等特点的具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜。
本发明针对BOPP薄膜氧气阻隔性差，而现有利用Pullulan多糖制备的氧气阻隔膜隔氧性能不高、薄膜力学强度低、无法利用双向拉伸技术生产双向拉伸薄膜等的不足；对Pullulan多糖进行改性，进而以其和聚丙烯为原料，采用三层共挤双向拉伸技术制备具有良好隔氧性的BOPP三层复合薄膜。所述BOPP复合薄膜由中间层、内表层和外表层构成，所述中间层为主隔氧层，厚度为10～15μm，原料为改性Pullulan多糖；所述内表层和外表层为热封层，厚度均为2～4μm，原料为常规BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料。
本发明具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜所采取的技术方案是：
一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，其特点是：具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜为三层复合薄膜结构，BOPP复合薄膜由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主隔氧层，原料为改性Pullulan多糖；内表层和外表层为热封层，原料为三元共聚聚丙烯母料。
本发明具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜还可以采用如下技术方案：
所述的具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，其特点是：BOPP复合薄膜三层复合薄膜结构采用三层共挤双向拉伸方法制得，主隔氧层厚度为10～15μm，热封层厚度均为2～4μm。
本发明具有隔氧性的BOPP复合薄膜产品，其制备方法包括以下步骤：
(1)Pullulan多糖的烷基化改性。将100g的Pullulan多糖溶解于50mL的二甲基亚砜(DMSO)中，按Pullulan多糖所含的羟基物质的量的2倍加入微量的水，然后加入一定量的氢氧化钠粉末，室温下持续搅拌直至氢氧化钠不再溶解，均匀分散于DMSO中。向溶液中滴加5～15g溴代正丁烷，在室温下持续搅拌反应20～30h得微黄色溶液，向溶液中加入过量蒸馏水形成生成物沉淀，经过水洗和抽滤后，于60℃真空干燥得粗品。将粗品完全溶解于乙酸乙酯中，加入过量的水再次沉淀，抽滤，60℃真空干燥得到白色的烷基化Pullulan多糖。
所述Pullulan多糖是出芽短梗霉发酵产生的胞外多糖，其基本结构为α-1，4-糖苷键连接成的麦芽三糖重复单元以α-1，6-糖苷键聚合而成的直链状右旋葡聚糖，平均分子量为2×105。
(2)烷基化Pullulan多糖的植物多酚改性。称取烷基化Pullulan多糖100g，加入100mL浓度为2000～3000mg/L的植物多酚溶液中，搅拌混合均匀，30～50℃反应4～6h，然后鼓风烘干切粒，得改性Pullulan多糖。
所述植物多酚分子量为500～3000，为植物体内的复杂酚类次生代谢物，具有多元酚结构，主要存在于植物的皮、根、叶、果中。
(3)BOPP三层复合薄膜的制备。将主隔氧层原料改性Pullulan多糖干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在另一台辅助挤出机中加热熔融。上述熔体分别经过200目过滤网过滤，在三层结构模头中汇合挤出，模头温度为250～270℃。上述熔体从模头挤出后，用压缩空气贴附到10～20℃激冷辊上急冷形成铸片。
铸片内外热封层经过120～125℃预热，并在110～120℃下纵向延伸，延伸倍率在5.2～5.5；纵拉后薄膜再进行横拉，在横向拉伸前以170～200℃进行预热，在160～170℃下进行拉伸，160～165℃热定型，拉伸倍率为8.0～9.0。薄膜经过冷却进入牵引系统展平进行电晕处理和收卷，经过时效处理后，分切、包装制成成品。
本发明具有的优点和积极效果是：
具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明一种具有隔氧性的BOPP复合薄膜的制备方法，由中间层、内表层和外表层构成。内表层和外表层为热封层，原料为BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料，其可以充分发挥常规BOPP良好加工性能和制品所有的优越性能。中间层为主隔氧层，原料为改性Pullulan多糖。首先，烷基化改性Pullulan多糖具有更高的热稳定性，可满足双向拉伸加工需要，而且既保留了Pullulan多糖的高效隔氧性，又增加了疏水性能。烷基化Pullulan多糖经植物多酚改性后，力学性能得到显著提高，可以很好地满足双向拉伸的力学性能要求，且可以很好地与内表层和外表层热封层进行结合，形成一体化铸片。
具有隔氧性的BOPP复合薄膜产品，实现了将隔氧性Pullulan多糖材料应用于BOPP领域，本发明产品较相同厚度的BOPP薄膜隔氧性能可提高70％-80％，力学性能与相同厚度的BOPP薄膜基本相当，可很好地满足对氧气敏感的食品和药品包装需要。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
实施例1
一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，为采用三层共挤双向拉伸方法制得的三层复合薄膜结构，BOPP复合薄膜由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主隔氧层，厚度为10μm，原料为改性Pullulan多糖；内表层和外表层为热封层，厚度均为4μm，原料为三元共聚聚丙烯母料。
本实施例具有隔氧性的BOPP复合薄膜产品的制备方法包括以下步骤：
(1)Pullulan多糖的烷基化改性。将100g的Pullulan多糖溶解于50mL的DMSO中，按Pullulan多糖所含的羟基物质的量的2倍加入微量的水，然后加入一定量的氢氧化钠粉末，室温下持续搅拌直至氢氧化钠不再溶解，均匀分散于DMSO中。向溶液中滴加5g溴代正丁烷，在室温下持续搅拌反应20h得微黄色溶液，向溶液中加入过量蒸馏水形成生成物沉淀，经过水洗和抽滤后，于60℃真空干燥得粗品。将粗品完全溶解于乙酸乙酯中，加入过量的水再次沉淀，抽滤，60℃真空干燥得到白色的烷基化Pullulan多糖。
(2)烷基化Pullulan多糖的植物多酚改性。称取烷基化Pullulan多糖100g，加入100mL浓度为2000mg/L的植物多酚溶液中，搅拌混合均匀，30℃反应4h，然后鼓风烘干切粒，得改性Pullulan多糖。
(3)BOPP三层复合薄膜的制备。将主隔氧层原料改性Pullulan多糖干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在另一台辅助挤出机中加热熔融。上述熔体分别经过200目过滤网过滤，在三层结构模头中汇合挤出，模头温度为250℃。上述熔体从模头挤出后，用压缩空气贴附到10℃激冷辊上急冷形成铸片。
铸片内外热封层经过120℃预热，并在110℃下纵向延伸，延伸倍率在5.2；纵拉后薄膜再进行横拉，在横向拉伸前以170℃进行预热，在160℃下进行拉伸，160℃热定型，拉伸倍率为8.0。薄膜经过冷却进入牵引系统展平进行电晕处理和收卷，经过时效处理后，分切、包装制成成品。
实施例2
一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，为采用三层共挤双向拉伸方法制得的三层复合薄膜结构，BOPP复合薄膜由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主隔氧层，厚度为10μm，原料为改性Pullulan多糖；内表层和外表层为热封层，厚度均为2μm，原料为三元共聚聚丙烯母料。
本实施例具有隔氧性的BOPP复合薄膜产品的制备方法包括以下步骤：
(1)Pullulan多糖的烷基化改性。将100g的Pullulan多糖溶解于50mL的DMSO中，按Pullulan多糖所含的羟基物质的量的2倍加入微量的水，然后加入一定量的氢氧化钠粉末，室温下持续搅拌直至氢氧化钠不再溶解，均匀分散于DMSO中。向溶液中滴加10g溴代正丁烷，在室温下持续搅拌反应20h得微黄色溶液，向溶液中加入过量蒸馏水形成生成物沉淀，经过水洗和抽滤后，于60℃真空干燥得粗品。将粗品完全溶解于乙酸乙酯中，加入过量的水再次沉淀，抽滤，60℃真空干燥得到白色的烷基化Pullulan多糖。
(2)烷基化Pullulan多糖的植物多酚改性。称取烷基化Pullulan多糖100g，加入100mL浓度为3000mg/L的植物多酚溶液中，搅拌混合均匀，30℃反应6h，然后鼓风烘干切粒，得改性Pullulan多糖。
(3)BOPP三层复合薄膜的制备。将主隔氧层原料改性Pullulan多糖干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在另一台辅助挤出机中加热熔融。上述熔体分别经过200目过滤网过滤，在三层结构模头中汇合挤出，模头温度为255℃。上述熔体从模头挤出后，用压缩空气贴附到15℃激冷辊上急冷形成铸片。
铸片内外热封层经过125℃预热，并在115℃下纵向延伸，延伸倍率在5.2；纵拉后薄膜再进行横拉，在横向拉伸前以170℃进行预热，在165℃下进行拉伸，165℃热定型，拉伸倍率为8.0。薄膜经过冷却进入牵引系统展平进行电晕处理和收卷，经过时效处理后，分切、包装制成成品。
实施例3
一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，为采用三层共挤双向拉伸方法制得的三层复合薄膜结构，BOPP复合薄膜由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主隔氧层，厚度为15μm，原料为改性Pullulan多糖；内表层和外表层为热封层，厚度均为2μm，原料为三元共聚聚丙烯母料。
本实施例具有隔氧性的BOPP复合薄膜产品的制备方法包括以下步骤：
(1)Pullulan多糖的烷基化改性。将100g的Pullulan多糖溶解于50mL的DMSO中，按Pullulan多糖所含的羟基物质的量的2倍加入微量的水，然后加入一定量的氢氧化钠粉末，室温下持续搅拌直至氢氧化钠不再溶解，均匀分散于DMSO中。向溶液中滴加15g溴代正丁烷，在室温下持续搅拌反应30h得微黄色溶液，向溶液中加入过量蒸馏水形成生成物沉淀，经过水洗和抽滤后，于60℃真空干燥得粗品。将粗品完全溶解于乙酸乙酯中，加入过量的水再次沉淀，抽滤，60℃真空干燥得到白色的烷基化Pullulan多糖。
(2)烷基化Pullulan多糖的植物多酚改性。称取烷基化Pullulan多糖100g，加入100mL浓度为2000mg/L的植物多酚溶液中，搅拌混合均匀，50℃反应4h，然后鼓风烘干切粒，得改性Pullulan多糖。
(3)BOPP三层复合薄膜的制备。将主隔氧层原料改性Pullulan多糖干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在另一台辅助挤出机中加热熔融。上述熔体分别经过200目过滤网过滤，在三层结构模头中汇合挤出，模头温度为260℃。上述熔体从模头挤出后，用压缩空气贴附到15℃激冷辊上急冷形成铸片。
铸片内外热封层经过125℃预热，并在120℃下纵向延伸，延伸倍率在5.5；纵拉后薄膜再进行横拉，在横向拉伸前以180℃进行预热，在170℃下进行拉伸，165℃热定型，拉伸倍率为8.5。薄膜经过冷却进入牵引系统展平进行电晕处理和收卷，经过时效处理后，分切、包装制成成品。
实施例4
一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，为采用三层共挤双向拉伸方法制得的三层复合薄膜结构，BOPP复合薄膜由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主隔氧层，厚度为15μm，原料为改性Pullulan多糖；内表层和外表层为热封层，厚度均为4μm，原料为三元共聚聚丙烯母料。
本实施例具有隔氧性的BOPP复合薄膜产品的制备方法包括以下步骤：
(1)Pullulan多糖的烷基化改性。将100g的Pullulan多糖溶解于50mL的DMSO中，按Pullulan多糖所含的羟基物质的量的2倍加入微量的水，然后加入一定量的氢氧化钠粉末，室温下持续搅拌直至氢氧化钠不再溶解，均匀分散于DMSO中。向溶液中滴加10g溴代正丁烷，在室温下持续搅拌反应25h得微黄色溶液，向溶液中加入过量蒸馏水形成生成物沉淀，经过水洗和抽滤后，于60℃真空干燥得粗品。将粗品完全溶解于乙酸乙酯中，加入过量的水再次沉淀，抽滤，60℃真空干燥得到白色的烷基化Pullulan多糖。
(2)烷基化Pullulan多糖的植物多酚改性。称取烷基化Pullulan多糖100g，加入100mL浓度为3000mg/L的植物多酚溶液中，搅拌混合均匀，40℃反应5h，然后鼓风烘干切粒，得改性Pullulan多糖。
(3)BOPP三层复合薄膜的制备。将主隔氧层原料改性Pullulan多糖干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面原料BOPP薄膜用三元共聚聚丙烯母料在另一台辅助挤出机中加热熔融。上述熔体分别经过200目过滤网过滤，在三层结构模头中汇合挤出，模头温度为270℃。上述熔体从模头挤出后，用压缩空气贴附到10℃激冷辊上急冷形成铸片。
铸片内外热封层经过125℃预热，并在110℃下纵向延伸，延伸倍率在5.5；纵拉后薄膜再进行横拉，在横向拉伸前以190℃进行预热，在170℃下进行拉伸，165℃热定型，拉伸倍率为9.0。薄膜经过冷却进入牵引系统展平进行电晕处理和收卷，经过时效处理后，分切、包装制成成品。
本实施例BOPP复合薄膜较相同厚度的BOPP薄膜隔氧性能可提高70％-80％，力学性能与相同厚度的BOPP薄膜基本相当，具有所述的隔氧性能高，力学性能好，生产工艺简单，生产效率高，工业化实施容易，可很好地满足对氧气敏感的食品和药品包装需要等积极效果。

Claims (2)

1.一种具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，其特征是：具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜为三层复合薄膜结构，BOPP复合薄膜由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主隔氧层，原料为改性Pullulan多糖；内表层和外表层为热封层，原料为三元共聚聚丙烯母料。
2.根据权利要求1所述的具有隔氧性改性制剂的BOPP复合薄膜，其特征是：BOPP复合薄膜三层复合薄膜结构采用三层共挤双向拉伸方法制得，主隔氧层厚度为10～15μm，热封层厚度均为2～4μm。
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