CN105235336A - 一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜及其制作工艺，该聚丙烯薄膜由外到内由耐低温抗粘层、耐低温芯层和耐低温电晕处理层构成，其中耐低温芯层是由均聚聚丙烯30~70%、热塑性弹性母料10~40%、耐低温母料20~50%制成：耐低温抗粘层和耐低温电晕处理层均是由共聚改性聚丙烯50~70%、耐低温母料25~40%、二氧化硅抗粘连剂2？~10%制成。本发明制备的聚丙烯薄膜具有很好的耐低温性能，在-30℃下也具有很好使用性能，薄膜柔软，并且印刷性能优异，具有良好的物理性能，加工工艺简单等优点。

Description

一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，具体涉及一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
双向拉伸聚丙烯薄膜（简称BOPP薄膜）是将高分子聚丙烯的熔体首先通过狭长机头制成片材或厚膜，然后在专用的拉伸机内，在一定的温度和设定的速度下，同时或分步在垂直的两个方向（纵向、横向）上进行的拉伸，并经过适当的冷却或热处理或特殊的加工（如电晕、涂覆等）制成的薄膜。BOPP薄膜是一种非常重要的软包装材料，BOPP薄膜无色、无嗅、无味、无毒，并具有高拉伸强度、冲击强度、刚性、强韧性和良好的透明性。
现有BOPP薄膜仅适用于-40℃至常温的使用环境中使用，当使用温度降至-40℃以下时薄膜柔软性变差、韧性变低、变脆，容易出现破包等食品安全问题。本发明通过对双向拉伸聚丙烯薄膜的深入研究，通过配方的优化和加工工艺条件调整，很好的解决了这个问题，拓宽了双向拉伸聚丙烯薄膜的适用范围，具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗低温、晶点少、杂质少，透明度高，印刷性能和抗撕裂性优异的双向拉伸聚丙烯保护薄膜，同时还具有普通双向拉伸聚丙烯薄膜优异的物理机械性能以及光学性能。
本发明为实现其目的采用如下技术方案：
一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜，所述聚丙烯薄膜由外到内由耐低温抗粘层、耐低温芯层和耐低温电晕处理层构成；
所述耐低温芯层是由以下组分按质量百分比制成：
均聚聚丙烯30~70%
热塑性弹性母料10~40%
耐低温母料20~50%；
所述耐低温抗粘层和耐低温电晕处理层均是由以下组分按质量百分比制成：
共聚改性聚丙烯50~70%
耐低温母料25~40%
二氧化硅抗粘连剂2~10%。
进一步方案，所述耐低温母料是由45~65%wt超低密度聚乙烯、30%~45%wt线性低密度聚乙烯和5%~15%wtβ晶成核剂组成。
所述热塑性弹性母料是由30~50%wt聚烯烃热塑弹性体、20%~30%wt三元乙丙聚合物和30%~40%wt辛烯乙烯共聚物组成。
所述聚丙烯薄膜的耐低温抗粘层和耐低温电晕处理层的厚度均为3~5μm。
本发明的另一个发明目的是提供上述耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其步骤如下：
a、将耐低温芯层的原料：均聚聚丙烯、热塑性弹性母料和耐低温母料按配比加到主挤出机中，经加热成熔融状态；将耐低温电晕处理层的原料：共聚改性聚丙烯、耐低温母料和二氧化硅抗粘连剂按配比加入一台辅助挤出机中加热熔融；再将耐低温抗粘层的原料：共聚改性聚丙烯、耐低温母料和二氧化硅抗粘连剂按配比加入另一台辅助挤出机中加热熔融；
b、将上述熔融体分别经过过滤后，在三层结构模头的挤出机中汇合挤出成膜片，利用压缩空气将该膜片贴附到激冷辊上急冷形成铸片，然后用水浴冷却，再用橡胶辊筒及压缩空气对冷却后的铸片进行除水；
c、铸片经过100℃～120℃预热后，于110℃～120℃下纵向拉伸4.0～4.5倍；
d、以185℃～170℃对纵向拉伸后的薄膜进行预热后，于150～155℃下进行横向拉伸7.0～8.0倍，再于150℃～170℃进行热定型；
e、拉伸后的薄膜经过风冷进入牵引系统展平，并对内表层进行电晕处理和收卷得成品。
进一步方案，所述步骤b中的挤出机的模头温度为240-250℃；所述激冷辊的温度为10-15℃。
本发明中二氧化硅抗粘连剂、β晶成核剂均是现有的市售产品，如安徽敬业纳米科技有限公司的二氧化硅抗粘连剂JY100-01、山西省化工研究所的β-晶成核剂TMB-5。其中二氧化硅抗粘连剂能均匀地分散在聚丙烯薄膜的耐低温抗粘层和耐低温电晕处理层中，即在薄膜的内、外表面形成许多微细而坚硬的突起，从而减小了薄膜之间的接触面积，降低薄膜表面摩擦系数，同时还防止了薄膜之间的粘连作用。β晶成核剂可显著改善聚丙烯的性能。
本发明的聚丙烯薄膜是由耐低温抗粘层、耐低温芯层和耐低温电晕处理层三层构成；由于外层中添加了热塑性弹性母料和耐低温母料，而中间层和内层也添加了耐低温母料，从而提高了聚丙烯薄膜的耐低温性能。所以本发明制备的聚丙烯薄膜同时具有耐低温、晶点少、杂质少、透明度高、印刷性能和抗撕裂性优异等特点，使其在使用过程中能保护产品在生产加工、运输、贮存和使用过程中不受污染、腐蚀、划伤、保护原有的光洁亮泽的表面，且在低温条件下保持良好的柔软性，从而提高产品的质量及市场竞争力。
本发明制备的聚丙烯薄膜可用于低温包装存储、运输，具有低温柔软性好，韧性好，且薄膜晶点少、杂质少、透明度高、印刷性能和抗撕裂性优异，同时具有优异的机械性能，提高产品的质量及市场竞争力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围中。
实施例一：
将45%wt超低密度聚乙烯、40%wt线性低密度聚乙烯和15%wtβ晶成核剂制成耐低温母料；
将30%wt聚烯烃热塑弹性体、30%wt三元乙丙聚合物和40%wt辛烯乙烯共聚物制成热塑性弹性母料。
制备方法如下：
a、将耐低温芯层的原料：均聚聚丙烯30%、热塑性弹性母料20%和耐低温母料50%按配比加到主挤出机中，经加热成熔融状态；将耐低温电晕处理层的原料：共聚改性聚丙烯50%、耐低温母料40%和二氧化硅抗粘连剂10%按配比加入一台辅助挤出机中加热熔融；再将耐低温抗粘层的原料：共聚改性聚丙烯50%、耐低温母料40%和二氧化硅抗粘连剂10%按配比加入另一台辅助挤出机中加热熔融；
b、将上述熔融体分别经过460目过滤网过滤后，在三层结构模头的挤出机中汇合挤出成膜片，其中模头温度为247℃；再利用压缩空气将该膜片贴附到15℃的激冷辊上急冷形成铸片，然后用水浴冷却，再用橡胶辊筒及压缩空气对冷却后的铸片进行除水；
c、铸片经过100℃～120℃预热后，于110℃～120℃下纵向拉伸4.0～4.5倍；
d、以185℃～170℃对纵向拉伸后的薄膜进行预热后，于150～155℃下进行横向拉伸7.0～8.0倍，再于150℃～170℃进行热定型；
e、拉伸后的薄膜经过风冷进入牵引系统展平，并对内表层进行电晕处理和收卷得成品。
对比例：
a、将聚丙烯加入挤出机中经加热熔融后，经过460目过滤网过滤后，挤出成膜片，其中模头温度为247℃；
b、再利用压缩空气将该膜片贴附到15℃的激冷辊上急冷形成铸片，然后用水浴冷却，再用橡胶辊筒及压缩空气对冷却后的铸片进行除水；
c、铸片经过100℃～120℃预热后，于110℃～120℃下纵向拉伸4.0～4.5倍；
d、以185℃～170℃对纵向拉伸后的薄膜进行预热后，于150～155℃下进行横向拉伸7.0～8.0倍，再于150℃～170℃进行热定型；
e、拉伸后的薄膜经过风冷进入牵引系统展平，并对其内表层进行电晕处理和收卷得成品。
将本发明实施例一和对比例制备的厚度均为18μm的聚丙烯薄膜，沿其纵向取长250mm、宽100mm的试样，将试样两表面及长400mm、宽200mm不锈钢平板上均匀撒布一层滑石粉，将试样平放于不锈钢平板上，再将其沿纵向对折，使首尾端重叠在一起形成一个扁环状，在此状态下停放3min后，用分度值为1mm的刻度尺测量试样两边相对于平板的最大高度，此高度即表征了薄膜的柔软度，高度越高表明薄膜柔软度度越差，则在低温条件下柔软度测试对比如表一所示：
表一：柔软度
从表一可看出，本发明制备的聚丙烯薄膜在低温-50℃～0℃下，其柔软度均明显优于对比例。所以本发明制备的聚丙烯薄膜耐低温，可用于低温包装存储、运输等。
实施例二：
将65%wt超低密度聚乙烯、30%wt线性低密度聚乙烯和5%wtβ晶成核剂制成耐低温母料。
将50%wt聚烯烃热塑弹性体、20%wt三元乙丙聚合物和30%wt辛烯乙烯共聚物制成热塑性弹性母料。
制备方法如下：
a、将耐低温芯层的原料：均聚聚丙烯70%、热塑性弹性母料10%和耐低温母料20%按配比加到主挤出机中，经加热成熔融状态；将耐低温电晕处理层的原料：共聚改性聚丙烯70%、耐低温母料25%和二氧化硅抗粘连剂5%按配比加入一台辅助挤出机中加热熔融；再将耐低温抗粘层的原料：共聚改性聚丙烯70%、耐低温母料25%和二氧化硅抗粘连剂5%按配比加入另一台辅助挤出机中加热熔融；
b、将上述熔融体分别经过460目过滤网过滤后，在三层结构模头的挤出机中汇合挤出成膜片，其中模头温度为250℃；再利用压缩空气将该膜片贴附到12℃的激冷辊上急冷形成铸片，然后用水浴冷却，再用橡胶辊筒及压缩空气对冷却后的铸片进行除水；
c、铸片经过100℃～120℃预热后，于110℃～120℃下纵向拉伸4.0～4.5倍；
d、以185℃～170℃对纵向拉伸后的薄膜进行预热后，于150～155℃下进行横向拉伸7.0～8.0倍，再于150℃～170℃进行热定型；
e、拉伸后的薄膜经过风冷进入牵引系统展平，并对内表层进行电晕处理和收卷得成品。
实施例三：
将50%wt超低密度聚乙烯、40%wt线性低密度聚乙烯和10%wtβ晶成核剂制成耐低温母料。
将40%wt聚烯烃热塑弹性体、20%wt三元乙丙聚合物和40%wt辛烯乙烯共聚物制成热塑性弹性母料。
制备方法如下：
a、将耐低温芯层的原料：均聚聚丙烯50%、热塑性弹性母料20%和耐低温母料50%按配比加到主挤出机中，经加热成熔融状态；将耐低温电晕处理层的原料：共聚改性聚丙烯60%、耐低温母料30%和二氧化硅抗粘连剂10%按配比加入一台辅助挤出机中加热熔融；再将耐低温抗粘层的原料：共聚改性聚丙烯60%、耐低温母料30%和二氧化硅抗粘连剂10%按配比加入另一台辅助挤出机中加热熔融；
b、将上述熔融体分别经过460目过滤网过滤后，在三层结构模头的挤出机中汇合挤出成膜片，其中模头温度为240℃；再利用压缩空气将该膜片贴附到10℃的激冷辊上急冷形成铸片，然后用水浴冷却，再用橡胶辊筒及压缩空气对冷却后的铸片进行除水；
c、铸片经过100℃～120℃预热后，于110℃～120℃下纵向拉伸4.0～4.5倍；
d、以185℃～170℃对纵向拉伸后的薄膜进行预热后，于150～155℃下进行横向拉伸7.0～8.0倍，再于150℃～170℃进行热定型；
e、拉伸后的薄膜经过风冷进入牵引系统展平，并对内表层进行电晕处理和收卷得成品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于：所述聚丙烯薄膜由外到内由耐低温抗粘层、耐低温芯层和耐低温电晕处理层构成；
所述耐低温芯层是由以下组分按质量百分比制成：
均聚聚丙烯30~70%
热塑性弹性母料10~40%
耐低温母料20~50%；
所述耐低温抗粘层和耐低温电晕处理层均是由以下组分按质量百分比制成：
共聚改性聚丙烯50~70%
耐低温母料25~40%
二氧化硅抗粘连剂2~10%。
2.根据权利要求1所述的一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于：所述耐低温母料是由45~65%wt超低密度聚乙烯、30%~45%wt线性低密度聚乙烯和5%~15%wtβ晶成核剂组成。
3.根据权利要求1所述的一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于：所述热塑性弹性母料是由30~50%wt聚烯烃热塑弹性体、20%~30%wt三元乙丙聚合物和30%~40%wt辛烯乙烯共聚物组成。
4.根据权利要求1所述的一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于：所述聚丙烯薄膜的耐低温抗粘层和耐低温电晕处理层的厚度均为3~5μm。
5.如权利要求1所述的一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤如下：
a、将耐低温芯层的原料：均聚聚丙烯、热塑性弹性母料和耐低温母料按配比加到主挤出机中，经加热成熔融状态；将耐低温电晕处理层的原料：共聚改性聚丙烯、耐低温母料和二氧化硅抗粘连剂按配比加入一台辅助挤出机中加热熔融；再将耐低温抗粘层的原料：共聚改性聚丙烯、耐低温母料和二氧化硅抗粘连剂按配比加入另一台辅助挤出机中加热熔融；
b、将上述熔融体分别经过过滤后，在三层结构模头的挤出机中汇合挤出成膜片，利用压缩空气将该膜片贴附到激冷辊上急冷形成铸片，然后用水浴冷却，再用橡胶辊筒及压缩空气对冷却后的铸片进行除水；
c、铸片经过100℃～120℃预热后，于110℃～120℃下纵向拉伸4.0～4.5倍；
d、以185℃～170℃对纵向拉伸后的薄膜进行预热后，于150～155℃下进行横向拉伸7.0～8.0倍，再于150℃～170℃进行热定型；
e、拉伸后的薄膜经过风冷进入牵引系统展平，并对内表层进行电晕处理和收卷得成品。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤b中的挤出机的模头温度为240-250℃；所述激冷辊的温度为10-15℃。
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