CN105328963A - 一种高强抗热抗静电bopp薄膜三层共挤制备方法 - Google Patents

一种高强抗热抗静电bopp薄膜三层共挤制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法。本发明属于塑料薄膜材料技术领域。高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法：(1)中间层母料的制备：聚丙烯与石墨烯质量共混比1：0.01～0.03母料，共混，挤出机挤出造粒；(2)内表层和外表层母料的制备：聚丙烯与石墨烯质量共混比1：0.002～0.005母料，共混，挤出机挤出造粒；(3)BOPP三层薄膜的制备：中间层母料、内表面母料、外表面母料加热熔融；在模头温度为250～270℃的三层结构模头中汇合挤出；急冷形成铸片；预热，纵向延伸，横向拉伸，热定型，冷却，展平，电晕处理，收卷。本发明具有高拉伸强度，优良抗静电效果，抗热性能提高20～25℃，而且工艺简单，生产效率高、工业化实施容易等优点。

Description

一种高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法
技术领域
本发明属于塑料薄膜材料技术领域，特别是涉及一种高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法。
背景技术
目前，双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜是一种非常重要的软包装材料，与传统塑料包装薄膜相比，其具有无色、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等优点，故在食品、药品等包装领域应用甚广。
但是，BOPP包装薄膜也有诸多不足之处。例如：(1)其现有力学性能虽较普通挤出吹塑薄膜较好，但仍难以满足高强度、高韧性等特殊包装要求，靠增加厚度来提高其力学性能又使得生产工艺复杂、生产成本增大。另外，BOPP包装薄膜的引发撕裂强度在拉伸后虽有所提高，但继发撕裂强度却很低，故BOPP包装薄膜两端面不能留有任何切口，否则BOPP包装薄膜在印刷、复合时容易撕断。(2)生产过程中，在高速运转的生产线上，BOPP包装薄膜容易产生静电，生产中需安装静电去除器。(3)BOPP包装薄膜的抗热性有待进一步提高，现有抗热性难以满足高温物品包装的要求等。
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高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法。
本发明的目的是提供一种具有工艺简单，生产效率高，工业化实施容易，而且产品具有高拉伸强度，优良抗静电效果，达到可以免除安装静电去除器，抗热性能提高20～25℃等特点的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法。
本发明采用三层共挤双向拉伸技术制备BOPP包装薄膜，在保持薄膜厚度不变的情况下，利用石墨烯共混改性BOPP原料，制备一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜。所述BOPP薄膜由中间层、内表层和外表层构成，所述中间层为主增强层，厚度为5～10μm，原料为一定共混比石墨烯共混常规BOPP包装薄膜用聚丙烯母料；所述内表层和外表层为功能层，厚度均为2～4μm，原料为另一共混比石墨烯共混常规BOPP包装薄膜用聚丙烯母料。
一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，其制备方法包括以下步骤：
(1)中间层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.01～0.03与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
石墨烯为市售氧化还原法生产的少层石墨烯，由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。
(2)内表层和外表层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.002～0.005与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
石墨烯为市售氧化还原法生产的少层石墨烯，由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。
(3)BOPP三层薄膜的制备。将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面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，电晕处理后进行收卷，经过时效处理后，分切、包装制成成品。
本发明高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法所采取的技术方案是：
一种高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特征是：高强抗热抗静电BOPP薄膜由中间层、内表层和外表层构成，制备过程包括以下工艺步骤：
(1)中间层母料的制备
聚丙烯与石墨烯质量共混比1：0.01～0.03的石墨烯共混聚丙烯母料，共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒；
(2)内表层和外表层母料的制备
聚丙烯与石墨烯质量共混比1：0.002～0.005的石墨烯共混聚丙烯母料，共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒；
(3)BOPP三层薄膜的制备
将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面母料在另一台辅助挤出机中加热熔融；上述熔体在模头温度为250～270℃的三层结构模头中汇合挤出；在激冷辊上急冷形成铸片；铸片经过预热，纵向延伸，横向拉伸，热定型，冷却，展平，电晕处理，收卷，得到BOPP三层薄膜。
本发明高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法还可以采用如下技术方案：
所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特点是：BOPP三层薄膜的制备时，中间层母料、内表面母料和外表面母料熔体分别经过200目过滤网过滤，在三层结构模头中汇合挤出后，用压缩空气贴附到10～20℃激冷辊上急冷形成铸片。
所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特点是：BOPP三层薄膜的制备时，铸片经过120～125℃预热，在110～120℃下纵向延伸，延伸倍率在5.2～5.5；纵向拉伸后薄膜再进行横向拉伸，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；薄膜经过冷却进行牵引展平，电晕处理后进行收卷，经过时效处理后，分切、包装制成成品。
所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特点是：石墨烯为氧化还原法生产的少层石墨烯。
所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特点是：少层石墨烯由3-10层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子以堆垛方式堆垛构成的一种二维碳材料。
所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特点是：碳原子堆垛方式为ABC堆垛或ABA堆垛。
本发明具有的优点和积极效果是：
高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，由中间层、内表层和外表层构成。中间层为主增强层，厚度为5～10μm，原料为一定共混比石墨烯共混常规BOPP包装薄膜用聚丙烯母料，其可以充分发挥常规BOPP良好加工性能，同时使薄膜力学性能有较大幅度提高。内表层和外表层为功能层，厚度均为2～4μm，原料为另一共混比石墨烯共混常规BOPP包装薄膜用聚丙烯母料，其同样可以充分发挥常规BOPP良好加工性能，同时使薄膜的抗静电性能和抗热性能提高。由于三层原料只是共混比例不同，组份相同，故三层可以很好地进行结合，形成一体化铸片。
本发明采用三层共挤双向拉伸技术制备一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，目前三层共挤双向拉伸技术成熟，生产工艺简单，生产效率高、工业化实施容易。
石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，其既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时，它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。另外，在塑料里掺入一定的石墨烯能使塑料具备一定的抗静电性，还能使塑料的抗热性能提高。本发明一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，拉伸强度较同厚度普通三层共挤BOPP包装薄膜可提高20～30倍，抗静电效果达到可以免除安装静电去除器，抗热性能提高20～25℃。
本发明一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，虽原料成本提高约8％～10％，但附加值可提高30％50％。同时，生产工艺中可以免除安装静电去除器，简化操作工艺。
石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。本发明一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品透明性与同厚度普通三层共挤BOPP包装薄膜相同。
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，并详细说明如下：
实施例1
一种高强抗热抗静电BOPP薄膜，由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主增强层，原料采用聚丙烯母料与石墨烯质量共混比1：0.01的石墨烯共混聚丙烯母料，中间层厚度为5μm。内表层和外表层为功能层，原料采用聚丙烯母料与石墨烯质量共混比1：0.002的石墨烯共混聚丙烯母料。中间层、内表层的厚度均为2μm。
石墨烯为氧化还原法生产的少层石墨烯；由3-10层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子以堆垛方式堆垛构成的一种二维碳材料。碳原子堆垛方式为ABC堆垛。
高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，包括以下步骤：
1.中间层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.01与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
2.内表层和外表层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.002与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
3.BOPP三层薄膜的制备。将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面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
一种高强抗热抗静电BOPP薄膜，由中间层、内表层和外表层构成，中间层为主增强层，原料采用聚丙烯母料与石墨烯质量共混比1：0.015的石墨烯共混聚丙烯母料，中间层厚度为10μm。内表层和外表层为功能层，原料采用聚丙烯母料与石墨烯质量共混比1：0.0025的石墨烯共混聚丙烯母料。中间层、内表层的厚度均为4μm。
石墨烯为氧化还原法生产的少层石墨烯；由3-10层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子以堆垛方式堆垛构成的一种二维碳材料。碳原子堆垛方式为ABA堆垛。
高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，其制备方法包括以下步骤：
1.中间层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.015与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
2.内表层和外表层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.0025与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
3.BOPP三层薄膜的制备。将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面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
一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，其制备方法包括以下步骤：
1.中间层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.03与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
2.内表层和外表层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.002与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
3.BOPP三层薄膜的制备。将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面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
一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，其制备方法包括以下步骤：
1.中间层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.02与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
2.内表层和外表层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.005与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
3.BOPP三层薄膜的制备。将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面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。
实施例5
一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，其制备方法包括以下步骤：
1.中间层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.02与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
2.内表层和外表层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.004与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
3.BOPP三层薄膜的制备。将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面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18℃激冷辊上急冷形成铸片。
铸片经过123℃预热，并在118℃下纵向延伸，延伸倍率在5.4；纵拉后薄膜再进行横拉，在横向拉伸前以200℃进行预热，在170℃下进行拉伸，160℃热定型，拉伸倍率为8.2。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6
一种高强抗热抗静电BOPP包装薄膜产品，其制备方法包括以下步骤：
1.中间层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.025与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
2.内表层和外表层母料的制备。将100Kg的BOPP薄膜用聚丙烯母料，按共混比1：0.005与石墨烯共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出工艺造粒工艺条件与传统BOPP薄膜用聚丙烯母料制备相同。
3.BOPP三层薄膜的制备。将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面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265℃。上述熔体从模头挤出后，用压缩空气贴附到16℃激冷辊上急冷形成铸片。
铸片经过124℃预热，并在113℃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200℃进行预热，在165℃下进行拉伸，165℃热定型，拉伸倍率为8.8。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。

Claims (6)

1.一种高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特征是：高强抗热抗静电BOPP薄膜由中间层、内表层和外表层构成，制备过程包括以下工艺步骤：
(1)中间层母料的制备
聚丙烯与石墨烯质量共混比1：0.01～0.03的石墨烯共混聚丙烯母料，共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒；
(2)内表层和外表层母料的制备
聚丙烯与石墨烯质量共混比1：0.002～0.005的石墨烯共混聚丙烯母料，共混，采用双螺杆挤出机挤出造粒；
(3)BOPP三层薄膜的制备
将中间层母料干燥后送到主挤出机中加热成熔融状态；将内表面母料在一台辅助挤出机中加热熔融；将外表面母料在另一台辅助挤出机中加热熔融；上述熔体在模头温度为250～270℃的三层结构模头中汇合挤出；在激冷辊上急冷形成铸片；铸片经过预热，纵向延伸，横向拉伸，热定型，冷却，展平，电晕处理，收卷，得到BOPP三层薄膜。
2.根据权利要求1所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特征是：BOPP三层薄膜的制备时，中间层母料、内表面母料和外表面母料熔体分别经过200目过滤网过滤，在三层结构模头中汇合挤出后，用压缩空气贴附到10～20℃激冷辊上急冷形成铸片。
3.根据权利要求1所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特征是：BOPP三层薄膜的制备时，铸片经过120～125℃预热，在110～120℃下纵向延伸，延伸倍率在5.2～5.5；纵向拉伸后薄膜再进行横向拉伸，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；薄膜经过冷却进行牵引展平，电晕处理后进行收卷，经过时效处理后，分切、包装制成成品。
4.根据权利要求1、2或3所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特征是：石墨烯为氧化还原法生产的少层石墨烯。
5.根据权利要求4所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特征是：少层石墨烯由3-10层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子以堆垛方式堆垛构成的一种二维碳材料。
6.根据权利要求5所述的高强抗热抗静电BOPP薄膜三层共挤制备方法，其特征是：碳原子堆垛方式为ABC堆垛或ABA堆垛。
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