CN107286478A - 一种抗红变爽滑母料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗红变爽滑母料，包含如下重量百分比的组份：载体树脂：84.4%—94.5%；山嵛酸酰胺：5%—15%；分散剂：0—0.5%；抗氧化剂：0.1%—0.5%。本发明还公开了一种抗红变爽滑母料的制备方法，包括以下步骤：配料，混合，熔融挤出，熔体经切粒、干燥、冷却后制成母料成品，所述挤出温度控制在载体树脂熔点之上40～60℃。本发明还公开了一种抗红变爽滑母料在薄膜中的应用。使用本发明的爽滑母料的薄膜在不影响摩擦系数和雾度的同时具有明显的抗红变效果。

Description

一种抗红变爽滑母料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性母料及其制备方法，具体涉及一种抗红变爽滑母料及其制备方法。

背景技术

在双向拉伸聚丙烯BOPP薄膜、流延聚丙烯CPP薄膜、流延聚乙烯CPE薄膜、吹塑聚乙烯IPE薄膜的工业制造中，一些添加有爽滑母料的薄膜，会出现变红的现象，尤其是在每年气温较高的七、八、九月期间较为常见。

现以某厂不同季节生产的流延聚丙烯CPP薄膜情况，举例说明：

1、生产MCPP镀铝基膜时，配方中不含迁移性的爽滑剂和抗静电剂，无论在冬季还是在夏季，没有薄膜变红现象；

2、生产GCPP复合膜时，要求非电晕面的动摩擦系数COF≤0.4，其配方中，芯层及非电晕处理层含有芥酸酰胺爽滑剂，整体薄膜含有芥酸酰胺500～700ppm，不含抗静电剂。在35—42℃车间环境温度下，大卷膜内部温度可达45—52℃，时效处理3天后，再分切成小规格产品时，端面颜色往往呈浅红色，或同一端面上出现黄、红两种颜色。在气温较低的冬季，以同样的配方和生产工艺生产的GCPP复合膜，不会出现薄膜变红的问题；

3、生产PCPP纸巾膜时，除要求非电晕面的动摩擦系数COF≤0.2外，还要求电晕面的动摩擦系数COF≤0.2，其配方中，芯层、非电晕层、电晕层都含有芥酸酰胺爽滑剂，整体薄膜含有1100～1300ppm的芥酸酰胺，芯层还含有适量的抗静电剂。在35—42℃车间环境温度下，大卷膜内部温度可达45—52℃，时效处理3天后，再分切成小规格产品时，端面颜色呈红色，明显比GCPP复合膜的颜色深。在气温较低的冬季，以同样的配方和生产工艺生产的PCPP纸巾膜，不会出现薄膜变红的问题。

一般客户对于端面颜色发黄的薄膜尚可接受，但是对于发红的产品，则不愿接受。因此，薄膜厂家都强烈要求解决薄膜发红的问题。目前的研究认为：薄膜的端面变红主要与车间环境温度以及薄膜的配方有关。所以，存在两种可供选择的解决方案：一、控制车间环境温度；二、改进薄膜的配方。然而，对车间进行改造、加装空调系统的方案，由于成本高投入大，可行性不大。所以，改进薄膜的配方，特别是选取能抗红变的爽滑母料，成为最具可行性的解决方案。

所以，确切的讲，薄膜厂家希望母料生产商提供一种在一定时期内能抗红变的爽滑母料。而目前，国内外其他母料生产商尚不能提供能抗红变的爽滑母料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抗红变爽滑母料及其制备方法，解决现有技术塑料薄膜用爽滑母料不具有抗红变功能的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种抗红变爽滑母料及其制备方法，包含如下重量百分比的组份：

载体树脂：84.4%—94.5%；

山嵛酸酰胺：5%—15%；

分散剂：0—0.5%；

抗氧化剂：0.1%—0.5%。

本发明中一个显著的特征是：用山嵛酸酰胺代替以往常用的芥酸酰胺，相比芥酸酰胺（C₂₁H₄₁CONH₂），山嵛酸酰胺（C₂₁H₄₃CONH₂）分子结构中不含碳碳双键，热稳定性更好。

芥酸酰胺（C₂₁H₄₁CONH₂）的分子结构：

，

山嵛酸酰胺（C₂₁H₄₃CONH₂）的分子结构：

，

选择山嵛酸酰胺作爽滑剂的理由是建立在对薄膜发红机理深入探究之上的，分析如下：

薄膜生产过程中要进行电晕处理，在电晕处理过程中，空气电离，产生的各种等离子在强电场的作用下，加速冲击薄膜表面，这些等离子粒子的能量一般在几至几十电子伏特，与塑料分子的化学键能相接近，因此，面层分子部分断裂，激发自由基R·，在氧气存在下，发生自动氧化反应，生成含羰基、醛基、羧基等极性基团的化合物，而这些极性基团往往也是生色基团（生色基团包括碳碳双键，羰基，醛基，羧基，偶氮基，亚硝基等）；另外，在电晕放电时，还会产生大量的臭氧，臭氧是一种强氧化剂，使塑料表层分子氧化，产生羰基化合物、过氧化合物等。

含有单一生色基团的化合物，它们对光的吸收波段在200-400 nm之间，所以仍是无色的，但如果在化合物分子中有两个或更多的生色基共轭时，比如两个以上双键（或三键）以单键相联结时（例如：CH2═ CH—CH ═CH2、CH2 ═CH—CH═O），所发生的电子的离域作用，每个双键中的一对π电子受碳原子核的束缚相对减弱，从而使激发这些电子所需的能量比单独π键的要低，故这些化合物可以吸收波长较长的光，随着吸收的波长加长，化合物颜色随之加深。

借由上述有机化合物显色理论，结合组份中各组分的分子结构和分子量大小，可以解释在背景技术中提到的三类CPP薄膜颜色变化的原因：

MCPP镀铝基膜经电晕处理后，虽然表面有生色基团，但由于带有生色基团的化合物（聚丙烯分子链上或端部连有羰基、羟基、或羧基等的高分子聚合物）分子量大，移动困难，即使在高温高湿的条件下，生色基团发生共轭反应的几率很少，故不显深色。

GCPP复合膜配方中含有芥酸酰胺，高温高湿的条件下，在薄膜进入电晕处理之前，就会有少量的芥酸酰胺迁移到电晕层表面。电晕处理时，芥酸酰胺分子中因含双键，一分子芥酸酰胺极易被臭氧氧化成两分子羧酸，数量众多的芥酸酰胺分子又受到等离子体的冲击断链，激发自由基，进一步氧化反应，形成更多分子量比芥酸酰胺还小的极性化合物（碳原子数少于C22的含羰基、羟基、羧基、亚硝基等的小分子有机物）。相比镀铝基膜，薄膜表面的生色基团的浓度大为增加，小分子的迁移性也强，在时效处理过程中，又不断有芥酸酰胺分子迁移到表面，在高温高湿的条件下，GCPP复合膜表面的极性基团发生进一步的反应，以致形成了足够数量的、由生色基团共轭反应形成的显深色的化合物。

PCPP纸巾膜配方中含更多的芥酸酰胺，且电晕层配方中也有芥酸酰胺，故相比GCPP复合膜，会形成更多的小分子极性化合物（碳原子数少于C22的含羰基、羟基、羧基、亚硝基等的小分子有机物），所需变红的外界环境条件更低，薄膜变红的时间更短，颜色更深。

鉴于以上的分析，故选择山嵛酸酰胺作爽滑剂，其分子中无双键，直接减少了双键生色基团的浓度；与臭氧不会发生双键的氧化反应，故小分子极性化合物浓度也会减少。因此，选择山嵛酸酰胺，有利于减少生色基团之间反应形成共轭的深色化合物，抑制了薄膜变红。

本发明进一步改进方案是，所述山嵛酸酰胺的指标要求为：酰胺总量≥98%，酸值≤0.5mgKOH/g，碘值≤2gI₂/100g。

本发明更进一步改进方案是，所述山嵛酸酰胺的指标要求为：色度（Gardner）≤2，水分≤0.1%，熔点：105—115℃，外观为白色的粉末或颗粒；防止山嵛酸酰胺产品中其他组分的影响。

本发明更进一步改进方案是，所述抗氧化剂为复配抗氧化剂，包含主抗氧剂和辅抗氧剂，且两者质量比为主抗氧剂：辅抗氧剂=1：2～4，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010或受阻酚类抗氧剂1076；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂168或亚磷酸酯类抗氧剂626；为防止抗氧剂本身对颜色产生的影响，要求高耐热和高色泽稳定的抗氧化剂，上述主抗氧剂优选1076，上述辅抗氧剂优选抗氧剂626，优选主抗氧剂：辅抗氧剂=1：3；原因在于，亚磷酸酯抗氧剂除需分解主抗氧剂捕捉过氧化自由基（ROO·）后生成的过氧化物（ROOH）外，还需分解电晕处理过程中产生的过氧化物。如若不尽可能的分解这些过氧化物，在大膜卷时效处理时，这些过氧化物分解产生的自由基，将会大大促进带生色基团的化合物之间的反应，以致形成有多个共轭部分的化合物分子，导致颜色加深。而辅助抗氧化剂主要作用就是与过氧化物反应形成稳定的化合物，防止过氧化物裂成自由基，所以需要足量的辅抗氧剂。

本发明更进一步改进方案是，所述的载体树脂为均聚聚丙烯（用于BOPP薄膜，且熔融指数优选2—4g/10min）、共聚聚丙烯（用于BOPP薄膜，且熔融指数优选7—9g/10min）、二元或三元共聚聚丙烯（用于CPP薄膜，且熔融指数为7—9g/10min）、薄膜级的LDPE即薄膜级的低密度聚乙烯或薄膜级（用于CPE薄膜或IPE薄膜）的LLDPE即薄膜级的线性低密度聚乙烯（用于CPE薄膜或IPE薄膜）；且载体树脂不应含有芥酸酰胺。

本发明更进一步改进方案是，所述分散剂为N,N'-乙撑双硬脂酸酰胺，即为EBS-I、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ。

一种抗红变爽滑母料及其制备方法的制备方法：使用高精度电子失重称进行配料，几种组分经充分混合后，经双螺杆挤出机将熔体挤出，挤出机的温度控制在载体树脂熔点之上40～60℃，总下料量控制在250～300kg/h，挤出机转速控制在300～400rpm，机头压力控制在10～12Mpa，熔体经切粒、干燥、冷却后制成母料成品。

一种抗红变爽滑母料在薄膜中的应用，将抗红变爽滑母料混合于薄膜的原料中。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

使用本发明的爽滑母料的薄膜在不影响摩擦系数和雾度的同时具有明显的抗红变效果。

附图说明

图1为GCPP复合膜或者PCPP纸巾膜的结构。

具体实施方式

为使本发明的发明内容、特点及功效更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：

实施例1～3及比较例1～3；

按照如表1所示的配方称取物料，制备抗红变爽滑母料。

表1： 实施例1～3以及对比例1～3的组分及含量

实施例1～3中的山嵛酸酰胺选择四川天宇油脂化学有限公司9822型山嵛酸酰胺，主抗氧剂1076与辅抗氧剂626均选自宿迁联盛化学有限公司的产品。比较例1～3中的芥酸酰胺选择英国禾大的产品，B215选自天津利安隆新材料有限公司的产品，比较例中的主抗氧剂1076与辅抗氧剂626同实施例。

实施例1～3及比较例1～3的制备按如下步骤：

S1：称取表1所列的主、辅抗氧化剂，并混合均匀；

S2：将表1所列的四种组分，分别投入各自对应的高精度电子失重称上方的料仓中；

S3：在配料系统操作面板上按表1的含量设定四种组分的下料比例；

S4：各组分在混合料仓中混合后，随即进入双螺杆挤出机挤出；

S5：水环切粒机切粒；

S6：离心干燥机干燥；

S7：塑料颗粒提升机输送成品入成品仓。

进一步的，在制备实施例1～3以及对比例1～3的爽滑母料过程中，四台失重称的总下料量为280kg/h，经一台料筒直径φ95mm、长径比L/D为35的双螺杆挤出机挤出。为防止加工过程中母料变黄，挤出机宜采用低温低剪切的工艺设置，具体的，挤出温度设置为180—210℃，螺杆转速320rpm，机头压力控制在10Mpa左右。所制备的成品为白色圆片状，大小均匀，无异味的母料。

所制备的爽滑母料用于GCPP复合膜和PCPP纸巾膜的测试情况。

按照实施例1～3及比较例1～3的配方和制备方法所制备的6种爽滑母料，特别选在七月份白天气温高达36℃的三天时间内试验，将6种爽滑母料分别用于生产ABCD四层结构GCPP复合膜和PCPP纸巾膜，即将抗红变爽滑母料混合于薄膜的原料中，GCPP复合膜和PCPP纸巾膜的结构如附图1所示，其中A层为热封层，约占总厚度的18%；B层为芯层-1，约占总厚度的32%；C层为芯层-2，约占总厚度的32%；D层为电晕处理层，约占总厚度的18%。薄膜配方为标准配方，且选用的主料聚丙烯或热封料共聚聚丙烯中都不含芥酸酰胺，在生产同一种类薄膜时生产工艺不变。用每种爽滑母料分别生产5卷25μm的GCPP复合膜和5卷25μm的PCPP纸巾膜，生产出的母卷膜经72小时的时效处理后，再分切为小规格的成品。测试的内容包括：薄膜自然条件下存放的24小时后的摩擦系数、雾度，以及观察薄膜在时效处理过程中母卷膜颜色的变化和分切时膜卷端面的颜色情况。测试结果见表2、表3：

表2：25μm GCPP复合膜测试情况

表3：25μm PCPP纸巾膜测试情况

(说明：O/O表示热封面对热封面，T/T表示电晕面对电晕面)

测试仪器及标准

测试结果表明：爽滑助剂为芥酸酰胺的比较例2、3爽滑母料，不能抑制薄膜红变，但抗氧剂为1076与626复配的比较例2，其红变颜色深度要浅于比较例3；实施例1～3与比较例1相比：在不影响摩擦系数和雾度的情况下，有很明显的抗红变效果，比较例1爽滑母料用于GCPP复合膜，已达到了抗红变目的，但用于PCPP纸巾膜时，有少部分仍会变红，而实施例1～3的爽滑母料对于两类薄膜，均有良好的抗红变效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种抗红变爽滑母料，其特征在于：包含如下重量百分比的组份：

载体树脂：84.4%—94.5%；

山嵛酸酰胺：5%—15%；

分散剂：0—0.5%；

抗氧化剂：0.1%—0.5%。

2.根据权利要求1所述的一种抗红变爽滑母料，其特征在于：所述山嵛酸酰胺的指标要求为：酰胺总量≥98%，酸值≤0.5mgKOH/g，碘值≤2gI₂/100g。

3.根据权利要求1所述的一种抗红变爽滑母料，其特征在于：所述抗氧化剂为复配抗氧化剂，包含主抗氧剂和辅抗氧剂，且两者质量比为主抗氧剂：辅抗氧剂=1：2～4。

4.根据权利要求1所述的一种抗红变爽滑母料，其特征在于：所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010或受阻酚类抗氧剂1076；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂168或亚磷酸酯类抗氧剂626。

5.根据权利要求1所述的一种抗红变爽滑母料，其特征在于：所述的载体树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、二元或三元共聚聚丙烯、薄膜级的LDPE或薄膜级的LLDPE。

6.根据权利要求1所述的一种抗红变爽滑母料，其特征在于：所述分散剂为N,N'-乙撑双硬脂酸酰胺。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种抗红变爽滑母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按权利要求1所述组分的重量百分比进行配料，混合，熔融挤出，熔体经切粒、干燥、冷却后制成母料成品，所述挤出温度控制在载体树脂熔点之上40～60℃。

8.一种如权利要求1-6任一项所述的一种抗红变爽滑母料在薄膜中的应用。