CN108559120A - 一种用于液体食品包装的高阻隔pe涂布膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜及其制备方法,包括改性PE薄膜,所述改性PE薄膜的外侧表面上涂布有改性EVOH胶乳,改性PE薄膜的内侧表面上涂布有改性MXD6胶乳;所述改性PE薄膜包括以下原料:PE薄膜、丙酮、超纯水、无水乙醇、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯亚胺溶液,改性EVOH胶乳包括以下原料:乙酸乙烯酯、乙烯单体、叔丁醇、甲醇、氢氧化钠、丙酮、超纯水、过氧化苯甲酸、6‑叔丁基间甲酚、聚氧乙烯月桂酸酯、硫酸锌、三羟甲基丙烷、二乙二醇二苯甲酸酯,改性MXD6胶乳包括以下原料:己二酸、间苯二甲胺、超纯水、磷酸氢二钠、聚乙二醇。本发明解决了改性PE薄膜透氧率高与阻隔性随湿度的上升而下降的技术问题。

Description

一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及高阻隔性涂层材料技术领域,具体为一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜及其制备方法。
背景技术
软塑包装的一个重要的技术要求是要有良好的阻气阻湿性,因为不少食品的腐败变质是由于氧气和水分渗透过包装材料进入到食品中,给细菌的繁殖生长提供了必要的条件,结果引起了食品的氧化变质。
对于奶制品等液体食品,由于需要储存在低温度高湿度的环境中,而PE薄膜具有优异的耐低温性能,最低使用温度可达-70摄氏度,化学稳定性好,且对水蒸气的透过率比较差,特别适合于包装防水,防潮的物品,同时PE是由碳氢构成,本身毒性低,是卫生塑料最好的品种之一,所以奶制品等液体食品通常采用PE材质进行包装。
但是PE材质的透气性较好,尤其是透氧率非常高。在PE薄膜上涂覆EVOH树脂,能够起到增强阻隔性能的技术效果。EVOH树脂的最显著特点是其对气体的阻隔作用。它被用在包装结构中,通过防止氧气的渗入来提高香味和质量的保留程度。另外,其透明性、光泽性、机械强度、伸缩性、耐磨性、耐寒性和表面强度都非常优异。
但是,由于在EVOH树脂的分子结构中存在着羟基,EVOH树脂具有亲水性和吸湿性。当吸附湿气后,气体的阻隔性能会受到影响,而MXD6的最大特点是阻隔性不随湿度的上升而下降,同时还具有良好的透明性和耐穿刺性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜及其制备方法,具备提高阻隔氧气性能、提高阻湿性能与提高制备效率等优点,解决了改性PE薄膜透氧率高与阻隔性随湿度的上升而下降的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述提高阻隔氧气性能、提高阻湿性能与提高制备效率的目的,本发明提供如下技术方案:
一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜,包括改性PE薄膜,所述改性PE薄膜的外侧表面上涂布有改性EVOH胶乳,改性PE薄膜的内侧表面上涂布有改性MXD6胶乳;
所述改性PE薄膜包括以下重量份数配比的原料:PE薄膜70-80份、丙酮30-50份、超纯水80-120份、无水乙醇120-180份、甲基丙烯酸甲酯20-30份、聚乙烯亚胺溶液10-15份;
所述改性EVOH胶乳包括以下重量份数配比的原料:乙酸乙烯酯50-70份、乙烯单体10-25份、叔丁醇100-150份、甲醇200-240份、氢氧化钠20-50份、丙酮100-150份、超纯水200-220份、过氧化苯甲酸1-2份、6-叔丁基间甲酚0.5-3份、聚氧乙烯月桂酸酯0.05-2份、硫酸锌0.5-1份、三羟甲基丙烷0.08-0.1份、二乙二醇二苯甲酸酯1-3份;
所述改性MXD6胶乳包括以下重量份数配比的原料:己二酸5-10份、间苯二甲胺4-6份、超纯水10-15份、磷酸氢二钠0.05-0.1份、聚乙二醇10-15份;
所述改性PE薄膜的厚度为101-107μm,改性PE薄膜的外侧表面上涂布的改性EVOH胶乳的厚度为7.5-8.0μm,改性PE薄膜的内侧表面上涂布的改性MXD6胶乳的厚度为8.5-9.0μm;
所述高阻隔PE涂布膜,在温度23℃、相对湿度65%、厚度25.4μm的标准状态下,透氧量为1.38-2.63ml/M2.24h.0.1MPa,透湿量为0.29-1.15g/M2.24h.0.1MPa;
所述高阻隔PE涂布膜的密度为1.96-2.16g/cm、熔点为175-193℃、拉伸断裂强度为115-152MPa、断裂伸长率≥169%。
优选的,所述改性PE薄膜的厚度为65μm,改性PE薄膜的外侧表面上涂布的改性EVOH胶乳的厚度为8.0μm,改性PE薄膜的内侧表面上涂布的改性MXD6胶乳的厚度为8.5μm。
优选的,所述改性PE薄膜包括以下重量份数配比的原料:PE薄膜75份、丙酮50份、超纯水100份、无水乙醇150份、甲基丙烯酸甲酯12份、聚乙烯亚胺溶液13份。
优选的,所述改性EVOH胶乳包括以下重量份数配比的原料:乙酸乙烯酯60份、乙烯单体20份、叔丁醇120份、甲醇220份、氢氧化钠32份、丙酮120份、超纯水210份、过氧化苯甲酸1.5份、6-叔丁基间甲酚2份、聚氧乙烯月桂酸酯1.5份、硫酸锌0.8份、三羟甲基丙烷0.09份、二乙二醇二苯甲酸酯2份。
所述改性MXD6胶乳包括以下重量份数配比的原料:己二酸8份、间苯二甲胺5份、超纯水15份、磷酸氢二钠0.1份、聚乙二醇12份。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜的制备方法,包括以下步骤:
1)改性PE薄膜的制备
(1)除去PE薄膜的表面残留物:将70-80质量份的PE薄膜放入20-40质量份的丙酮内进行抽提12-18小时,去除PE薄膜制备过程中残留于表面的各种添加剂,抽提结束后,将PE薄膜放置在真空干燥箱内于55℃干燥6-8小时,除去丙酮;
(2)配置光引发剂体系一:向120-180质量份的无水乙醇中加入8-12质量份的丙酮,搅拌混合均匀后,再加入40-60质量份的超纯水,进行稀释后,继续搅拌混合均匀,制得丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液;
(3)配置光引发剂体系二:将10-15质量份的甲基丙烯酸甲酯加入到30-40质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得甲基丙烯酸甲酯光引发剂体系溶液;
(4)将经步骤(1)处理过的第一层PE薄膜放置在第一块石英玻璃的上表面上,用滴管取3-5ml丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,接着用滴管取6-8ml甲基丙烯酸甲酯光引发体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,然后在光引发体系溶液上覆盖经步骤(1)处理过的第二层PE薄膜,第二层PE薄膜的上表面上覆盖第二块石英玻璃;
(5)将步骤(4)的两层PE薄膜放置在40W/m2的紫外灯管下照射15-30min,引发甲基丙烯酸甲酯接枝反应;
(6)将反应后的PE薄膜放入10-15质量份的丙酮中进行抽提3-5小时,然后移到真空干燥箱内干燥除去丙酮,即制得表面接枝改性的PE薄膜;
(7)用移液管量取10-15质量份的聚乙烯亚胺液体到10-20质量份的超纯水中,搅拌混合均匀后得到聚乙烯亚胺溶液;
(8)将聚乙烯亚胺溶液均匀地涂布在表面接枝改性的PE薄膜的内外两表面上,然后置于60℃真空干燥箱中干燥12-18h,得经改性PE薄膜,该改性PE薄膜的厚度为101-107μm;
2)改性EVOH胶乳的制备
(1)将0.5-1质量份的硫酸锌和0.08-0.1质量份的三羟甲基丙烷加入到1-3质量份的二乙二醇二苯甲酸酯中,搅拌混合均匀后,在温度为115-125℃下反应2-3h,冷却至室温,制得增塑剂;
(2)将50-70质量份的乙酸乙烯酯加入100-150质量份的叔丁醇溶剂中,搅拌混合均均,再加入10-25质量份的乙烯单体,搅拌混合均匀后,接着加入5-10质量份的氢氧化钠、1-2质量份的过氧化苯甲酸、0.5-3质量份的6-叔丁基间甲酚、0.05-2质量份的聚氧乙烯月桂酸酯、10-20质量份的步骤(1)中制得的增塑剂,在压力4-5MPa、温度80-90℃下,发生自由基共聚反应,制得乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;
(3)将步骤(2)中制得的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物加入到180-200质量份的甲醇溶剂中,再加入20-30质量份的氢氧化钠强碱催化剂,在氮气保护下,搅拌加热至体系中有甲醇蒸汽馏出,反应过程中补加20-40质量份的甲醇,以保持反应均匀进行,反应5-6h,冷却至室温,通过将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的乙酰基醇解成羟基,制得EVOH共聚物;
(4)用200-220质量份的超纯水洗涤步骤(3)制得的EVOH共聚物,除去醋酸钠等水溶性杂质,接着用100-150质量份的丙酮中抽提12-14h,除去醋酸甲酯等脂溶性杂质,
(5)抽提结束后,将EVOH共聚物放置在真空干燥箱内于55℃干燥4-5小时,除去丙酮,冷却至室温,即制得改性EVOH胶乳;
3)改性MXD6胶乳的制备
(1)向反应釜中加入5-10质量份的己二酸,接着加入5-8质量份的超纯水,在氮气气氛的保护下开启搅拌混合均均;
(2)将4-6质量份的间苯二甲胺加入到5-8质量份的超纯水中,再加入10-15质量份的聚乙二醇,搅拌混合均匀,制得混合溶液;
(3)将步骤(2)中的混合溶液慢慢加入步骤(1)的反应釜中,保持反应温度在50℃以下,当反应温度不再变化时,反应结束,制得结晶性尼龙树脂;
(4)将0.05-0.1质量份的磷酸氢二钠加入到3-5质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得酸碱调节剂;
(5)将步骤(4)中的酸碱调节剂加入步骤(3)中制得的结晶性尼龙树脂中,调节酸碱度至7.0-7.5;
(6)将步骤(5)制得的结晶性尼龙树脂在40℃真空干燥箱中干燥12-14h,制得改性MXD6胶乳;
4)用刮膜器将改性EVOH胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的外侧表面上,控制涂层厚度为7.5-8.0μm;
5)用刮膜器将改性MXD6胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的内侧表面上,控制涂层厚度为8.5-9.0μm;
6)涂布结束后,在50-60℃下干燥熟化10h,即制得到高阻隔PE涂布膜。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明提供了一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜及其制备方法,具备以下有益效果:
1、该高阻隔PE涂布膜,通过将PE薄膜放在丙酮中抽提除去制备过程中的添加剂,采用丙酮-水-乙醇与甲基丙烯酸甲酯两种光引发剂体系在紫外灯管的照射下,引发甲基丙烯酸甲酯接枝反应,实现了两层改性PE薄膜进行高效粘合的技术效果,接着将聚乙烯亚胺溶液均匀地涂布在表面接枝改性的PE薄膜的内外两表面上,显著地提高改性PE涂布膜内外表面的粘结性能。
2、该高阻隔PE涂布膜,通过在改性PE薄膜的外侧表面上涂布改性EVOH胶乳,在改性EVOH胶乳的制备过程中通过控制乙烯单体的摩尔含量在25%以下,使改性EVOH胶乳具有显著地气体阻隔性能,高效地降低透氧率,解决了改性PE薄膜透氧率高的技术问题。
3、该高阻隔PE涂布膜,通过在改性PE薄膜的内侧表面上涂布改性MXD6胶乳,在改性MXD6胶乳中加入磷酸氢二钠,调节改性MXD6胶乳的酸碱度至7.0-7.5,有效地控制改性MXD6胶乳中羟基的含量,高效地降低改性MXD6胶乳的亲水性和吸湿性,解决了改性PE薄膜的阻隔性随湿度的上升而下降的技术问题。
4、该高阻隔PE涂布膜的制备方法,通过分别制备改性PE薄膜、改性EVOH胶乳、改性MXD6胶乳,接着在改性PE薄膜的外侧表面上涂布改性EVOH胶乳,在改性PE薄膜的内侧表面上涂布改性MXD6胶乳,高阻隔PE涂布膜的制备方法简单高效,能够显著地提高了高阻隔PE涂布膜的生产效率。
5、该高阻隔PE涂布膜的制备方法,通过采用均相皂化法将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的乙酰基醇解成羟基,制得EVOH共聚物,该均相皂化法的反应过程易于控制,反应设备简单。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
(1)将70质量份的PE薄膜放入20质量份的丙酮内进行抽提12小时,去除PE薄膜制备过程中残留于表面的各种添加剂,抽提结束后,将PE薄膜放置在真空干燥箱内于55℃干燥6小时,除去丙酮;
(2)向120质量份的无水乙醇中加入8质量份的丙酮,搅拌混合均匀后,再加入40质量份的超纯水,进行稀释后,继续搅拌混合均匀,制得丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液;
(3)将10质量份的甲基丙烯酸甲酯加入到30质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得甲基丙烯酸甲酯光引发剂体系溶液;
(4)将经步骤(1)处理过的第一层PE薄膜放置在第一块石英玻璃的上表面上,用滴管取3ml丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,接着用滴管取6-8ml甲基丙烯酸甲酯光引发体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,然后在光引发体系溶液上覆盖经步骤(1)处理过的第二层PE薄膜,第二层PE薄膜的上表面上覆盖第二块石英玻璃;
(5)将步骤(4)的两层PE薄膜放置在40W/m2的紫外灯管下照射15-30min,引发甲基丙烯酸甲酯接枝反应;
(6)将反应后的PE薄膜放入10质量份的丙酮中进行抽提3小时,然后移到真空干燥箱内干燥除去丙酮,即制得表面接枝改性的PE薄膜;
(7)用移液管量取10质量份的聚乙烯亚胺液体到10质量份的超纯水中,搅拌混合均匀后得到聚乙烯亚胺溶液;
(8)将聚乙烯亚胺溶液均匀地涂布在表面接枝改性的PE薄膜的内外两表面上,然后置于60℃真空干燥箱中干燥12h,得经改性PE薄膜,该改性PE薄膜的厚度为101μm;
(9)将0.5质量份的硫酸锌和0.08质量份的三羟甲基丙烷加入到1质量份的二乙二醇二苯甲酸酯中,搅拌混合均匀后,在温度为115℃下反应2h,冷却至室温,制得增塑剂;
(10)将50质量份的乙酸乙烯酯加入100质量份的叔丁醇溶剂中,搅拌混合均均,再加入10质量份的乙烯单体,搅拌混合均匀后,接着加入5质量份的氢氧化钠、1质量份的过氧化苯甲酸、0.5质量份的6-叔丁基间甲酚、0.05质量份的聚氧乙烯月桂酸酯、10质量份的步骤(9)中制得的增塑剂,在压力4MPa、温度80℃下,发生自由基共聚反应,制得乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;
(11)将步骤(10)中制得的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物加入到180质量份的甲醇溶剂中,再加入20质量份的氢氧化钠强碱催化剂,在氮气保护下,搅拌加热至体系中有甲醇蒸汽馏出,反应过程中补加20质量份的甲醇,以保持反应均匀进行,反应5h,冷却至室温,通过将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的乙酰基醇解成羟基,制得EVOH共聚物;
(12)用200质量份的超纯水洗涤步骤(11)制得的EVOH共聚物,除去醋酸钠等水溶性杂质,接着用100质量份的丙酮中抽提12h,除去醋酸甲酯等脂溶性杂质,
(13)抽提结束后,将EVOH共聚物放置在真空干燥箱内于55℃干燥4小时,除去丙酮,冷却至室温,即制得改性EVOH胶乳;
(14)向反应釜中加入5质量份的己二酸,接着加入5质量份的超纯水,在氮气气氛的保护下开启搅拌混合均均;
(15)将4质量份的间苯二甲胺加入到5质量份的超纯水中,再加入10质量份的聚乙二醇,搅拌混合均匀,制得混合溶液;
(16)将步骤(15)中的混合溶液慢慢加入步骤(14)的反应釜中,保持反应温度在50℃以下,当反应温度不再变化时,反应结束,制得结晶性尼龙树脂;
(17)将0.05质量份的磷酸氢二钠加入到3质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得酸碱调节剂;
(18)将步骤(17)中的酸碱调节剂加入步骤(16)中制得的结晶性尼龙树脂中,调节酸碱度至7.5;
(19)将步骤(18)制得的结晶性尼龙树脂在40℃真空干燥箱中干燥12h,制得改性MXD6胶乳;
(20)用刮膜器将改性EVOH胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的外侧表面上,控制涂层厚度为7.5μm;
(21)用刮膜器将改性MXD6胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的内侧表面上,控制涂层厚度为8.5μm;
(22)涂布结束后,在50℃下干燥熟化10h,即制得到高阻隔PE涂布膜。
实施例二:
(1)将75质量份的PE薄膜放入30质量份的丙酮内进行抽提15小时,去除PE薄膜制备过程中残留于表面的各种添加剂,抽提结束后,将PE薄膜放置在真空干燥箱内于55℃干燥7小时,除去丙酮;
(2)向150质量份的无水乙醇中加入10质量份的丙酮,搅拌混合均匀后,再加入50质量份的超纯水,进行稀释后,继续搅拌混合均匀,制得丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液;
(3)将12质量份的甲基丙烯酸甲酯加入到35质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得甲基丙烯酸甲酯光引发剂体系溶液;
(4)将经步骤(1)处理过的第一层PE薄膜放置在第一块石英玻璃的上表面上,用滴管取4ml丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,接着用滴管取7ml甲基丙烯酸甲酯光引发体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,然后在光引发体系溶液上覆盖经步骤(1)处理过的第二层PE薄膜,第二层PE薄膜的上表面上覆盖第二块石英玻璃;
(5)将步骤(4)的两层PE薄膜放置在40W/m2的紫外灯管下照射20min,引发甲基丙烯酸甲酯接枝反应;
(6)将反应后的PE薄膜放入10质量份的丙酮中进行抽提4小时,然后移到真空干燥箱内干燥除去丙酮,即制得表面接枝改性的PE薄膜;
(7)用移液管量取13质量份的聚乙烯亚胺液体到15质量份的超纯水中,搅拌混合均匀后得到聚乙烯亚胺溶液;
(8)将聚乙烯亚胺溶液均匀地涂布在表面接枝改性的PE薄膜的内外两表面上,然后置于60℃真空干燥箱中干燥16h,得经改性PE薄膜,该改性PE薄膜的厚度为104μm;
(9)将0.8质量份的硫酸锌和0.09质量份的三羟甲基丙烷加入到2质量份的二乙二醇二苯甲酸酯中,搅拌混合均匀后,在温度为120℃下反应2.5h,冷却至室温,制得增塑剂;
(10)将60质量份的乙酸乙烯酯加入120质量份的叔丁醇溶剂中,搅拌混合均均,再加入20质量份的乙烯单体,搅拌混合均匀后,接着加入8质量份的氢氧化钠、1.5质量份的过氧化苯甲酸、2质量份的6-叔丁基间甲酚、1.5质量份的聚氧乙烯月桂酸酯、15质量份的步骤(9)中制得的增塑剂,在压力4.5MPa、温度85℃下,发生自由基共聚反应,制得乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;
(11)将步骤(10)中制得的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物加入到190质量份的甲醇溶剂中,再加入25质量份的氢氧化钠强碱催化剂,在氮气保护下,搅拌加热至体系中有甲醇蒸汽馏出,反应过程中补加30质量份的甲醇,以保持反应均匀进行,反应5.5h,冷却至室温,通过将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的乙酰基醇解成羟基,制得EVOH共聚物;
(12)用210质量份的超纯水洗涤步骤(11)制得的EVOH共聚物,除去醋酸钠等水溶性杂质,接着用120质量份的丙酮中抽提13h,除去醋酸甲酯等脂溶性杂质,
(13)抽提结束后,将EVOH共聚物放置在真空干燥箱内于55℃干燥4.5小时,除去丙酮,冷却至室温,即制得改性EVOH胶乳;
(14)向反应釜中加入8质量份的己二酸,接着加入6质量份的超纯水,在氮气气氛的保护下开启搅拌混合均均;
(15)将5质量份的间苯二甲胺加入到5质量份的超纯水中,再加入12质量份的聚乙二醇,搅拌混合均匀,制得混合溶液;
(16)将步骤(15)中的混合溶液慢慢加入步骤(14)的反应釜中,保持反应温度在50℃以下,当反应温度不再变化时,反应结束,制得结晶性尼龙树脂;
(17)将0.1质量份的磷酸氢二钠加入到4质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得酸碱调节剂;
(18)将步骤(17)中的酸碱调节剂加入步骤(16)中制得的结晶性尼龙树脂中,调节酸碱度至7.0;
(19)将步骤(18)制得的结晶性尼龙树脂在40℃真空干燥箱中干燥13h,制得改性MXD6胶乳;
(20)用刮膜器将改性EVOH胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的外侧表面上,控制涂层厚度为7.8μm;
(21)用刮膜器将改性MXD6胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的内侧表面上,控制涂层厚度为8.8μm;
(22)涂布结束后,在55℃下干燥熟化10h,即制得到高阻隔PE涂布膜。
实施例三:
(1)将80质量份的PE薄膜放入40质量份的丙酮内进行抽提18小时,去除PE薄膜制备过程中残留于表面的各种添加剂,抽提结束后,将PE薄膜放置在真空干燥箱内于55℃干燥8小时,除去丙酮;
(2)向180质量份的无水乙醇中加入12质量份的丙酮,搅拌混合均匀后,再加入60质量份的超纯水,进行稀释后,继续搅拌混合均匀,制得丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液;
(3)将15质量份的甲基丙烯酸甲酯加入到40质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得甲基丙烯酸甲酯光引发剂体系溶液;
(4)将经步骤(1)处理过的第一层PE薄膜放置在第一块石英玻璃的上表面上,用滴管取5ml丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,接着用滴管取8ml甲基丙烯酸甲酯光引发体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,然后在光引发体系溶液上覆盖经步骤(1)处理过的第二层PE薄膜,第二层PE薄膜的上表面上覆盖第二块石英玻璃;
(5)将步骤(4)的两层PE薄膜放置在40W/m2的紫外灯管下照射30min,引发甲基丙烯酸甲酯接枝反应;
(6)将反应后的PE薄膜放入15质量份的丙酮中进行抽提5小时,然后移到真空干燥箱内干燥除去丙酮,即制得表面接枝改性的PE薄膜;
(7)用移液管量取15质量份的聚乙烯亚胺液体到20质量份的超纯水中,搅拌混合均匀后得到聚乙烯亚胺溶液;
(8)将聚乙烯亚胺溶液均匀地涂布在表面接枝改性的PE薄膜的内外两表面上,然后置于60℃真空干燥箱中干燥18h,得经改性PE薄膜,该改性PE薄膜的厚度为107μm;
(9)将1质量份的硫酸锌和0.1质量份的三羟甲基丙烷加入到3质量份的二乙二醇二苯甲酸酯中,搅拌混合均匀后,在温度为125℃下反应3h,冷却至室温,制得增塑剂;
(10)将70质量份的乙酸乙烯酯加入150质量份的叔丁醇溶剂中,搅拌混合均均,再加入25质量份的乙烯单体,搅拌混合均匀后,接着加入10质量份的氢氧化钠、2质量份的过氧化苯甲酸、3质量份的6-叔丁基间甲酚、2质量份的聚氧乙烯月桂酸酯、20质量份的步骤(9)中制得的增塑剂,在压力5MPa、温度90℃下,发生自由基共聚反应,制得乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;
(11)将步骤(10)中制得的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物加入到200质量份的甲醇溶剂中,再加入30质量份的氢氧化钠强碱催化剂,在氮气保护下,搅拌加热至体系中有甲醇蒸汽馏出,反应过程中补加40质量份的甲醇,以保持反应均匀进行,反应6h,冷却至室温,通过将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的乙酰基醇解成羟基,制得EVOH共聚物;
(12)用220质量份的超纯水洗涤步骤(11)制得的EVOH共聚物,除去醋酸钠等水溶性杂质,接着用150质量份的丙酮中抽提14h,除去醋酸甲酯等脂溶性杂质,
(13)抽提结束后,将EVOH共聚物放置在真空干燥箱内于55℃干燥5小时,除去丙酮,冷却至室温,即制得改性EVOH胶乳;
(14)向反应釜中加入10质量份的己二酸,接着加入8质量份的超纯水,在氮气气氛的保护下开启搅拌混合均均;
(15)将6质量份的间苯二甲胺加入到8质量份的超纯水中,再加入15质量份的聚乙二醇,搅拌混合均匀,制得混合溶液;
(16)将步骤(15)中的混合溶液慢慢加入步骤(14)的反应釜中,保持反应温度在50℃以下,当反应温度不再变化时,反应结束,制得结晶性尼龙树脂;
(17)将0.1质量份的磷酸氢二钠加入到5质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得酸碱调节剂;
(18)将步骤(17)中的酸碱调节剂加入步骤(16)中制得的结晶性尼龙树脂中,调节酸碱度至7.2;
(19)将步骤(18)制得的结晶性尼龙树脂在40℃真空干燥箱中干燥14h,制得改性MXD6胶乳;
(20)用刮膜器将改性EVOH胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的外侧表面上,控制涂层厚度为8.0μm;
(21)用刮膜器将改性MXD6胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的内侧表面上,控制涂层厚度为9.0μm;
(22)涂布结束后,在60℃下干燥熟化10h,即制得到高阻隔PE涂布膜。
实验例:
将实施例1、实施例2、实施例3制得的高阻隔PE涂布膜在温度23℃、相对湿度65%的标准状态下,测试透氧量与透湿量,实验测试结果见表1,并将实施例1、实施例2、实施例3的高阻隔PE涂布膜的厚度分别除以25.4μm,折算成相对厚度,折算结果见表2,接着再将实施例1、实施例2、实施例3在温度23℃、相对湿度65%的标准状态下的测试透氧量与透湿量乘以相对厚度,得到温度23℃、相对湿度65%、厚度25.4μm的标准状态下的透氧量与透湿量,结果见表3。
判断标准:高阻隔性材料是指标准状态下(23℃,65%RH)25.4μm厚度的薄膜透氧量在5ml/M2.24h.0.1MPa以下,且透湿量在2g/M2.24h.0.1MPa以下的材料。
表1
表2
实施例 PE涂布膜的厚度(μm) PE涂布膜的相对厚度(/25.4μm)
实施例1 117.0 4.6063
实施例2 120.6 4.7480
实施例3 124.0 4.8819
表3
本发明的有益效果是:由表3可以得到,在温度23℃、相对湿度65%、厚度25.4μm的标准状态下,实施例1、实施例2与实施例3的透氧量分别为2.63ml/M2.24h.0.1MPa、1.38ml/M2.24h.0.1MPa与1.95ml/M2.24h.0.1MPa,均在5ml/M2.24h.0.1MPa以下,实施例1、实施例2与实施例3的透湿量分别为1.15g/M2.24h.0.1MPa、0.33g/M2.24h.0.1MPa与0.29g/M2.24h.0.1MPa,均在2g/M2.24h.0.1MPa以下,因此,该高阻隔PE涂布膜的透氧率与透湿气率两项性能指标均符合高阻隔性材料的判断标准。
典型案例:
(1)将75质量份的PE薄膜放入30质量份的丙酮内进行抽提15小时,去除PE薄膜制备过程中残留于表面的各种添加剂,抽提结束后,将PE薄膜放置在真空干燥箱内于55℃干燥7小时,除去丙酮;
(2)向150质量份的无水乙醇中加入10质量份的丙酮,搅拌混合均匀后,再加入50质量份的超纯水,进行稀释后,继续搅拌混合均匀,制得丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液;
(3)将12质量份的甲基丙烯酸甲酯加入到35质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得甲基丙烯酸甲酯光引发剂体系溶液;
(4)将经步骤(1)处理过的第一层PE薄膜放置在第一块石英玻璃的上表面上,用滴管取4ml丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,接着用滴管取7ml甲基丙烯酸甲酯光引发体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,然后在光引发体系溶液上覆盖经步骤(1)处理过的第二层PE薄膜,第二层PE薄膜的上表面上覆盖第二块石英玻璃;
(5)将步骤(4)的两层PE薄膜放置在40W/m2的紫外灯管下照射20min,引发甲基丙烯酸甲酯接枝反应;
(6)将反应后的PE薄膜放入10质量份的丙酮中进行抽提4小时,然后移到真空干燥箱内干燥除去丙酮,即制得表面接枝改性的PE薄膜;
(7)用移液管量取13质量份的聚乙烯亚胺液体到15质量份的超纯水中,搅拌混合均匀后得到聚乙烯亚胺溶液;
(8)将聚乙烯亚胺溶液均匀地涂布在表面接枝改性的PE薄膜的内外两表面上,然后置于60℃真空干燥箱中干燥16h,得经改性PE薄膜,该改性PE薄膜的厚度为104μm;
(9)将0.8质量份的硫酸锌和0.09质量份的三羟甲基丙烷加入到2质量份的二乙二醇二苯甲酸酯中,搅拌混合均匀后,在温度为120℃下反应2.5h,冷却至室温,制得增塑剂;
(10)将60质量份的乙酸乙烯酯加入120质量份的叔丁醇溶剂中,搅拌混合均均,再加入20质量份的乙烯单体,搅拌混合均匀后,接着加入8质量份的氢氧化钠、1.5质量份的过氧化苯甲酸、2质量份的6-叔丁基间甲酚、1.5质量份的聚氧乙烯月桂酸酯、15质量份的步骤(9)中制得的增塑剂,在压力4.5MPa、温度85℃下,发生自由基共聚反应,制得乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;
(11)将步骤(10)中制得的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物加入到190质量份的甲醇溶剂中,再加入25质量份的氢氧化钠强碱催化剂,在氮气保护下,搅拌加热至体系中有甲醇蒸汽馏出,反应过程中补加30质量份的甲醇,以保持反应均匀进行,反应5.5h,冷却至室温,通过将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的乙酰基醇解成羟基,制得EVOH共聚物;
(12)用210质量份的超纯水洗涤步骤(11)制得的EVOH共聚物,除去醋酸钠等水溶性杂质,接着用120质量份的丙酮中抽提13h,除去醋酸甲酯等脂溶性杂质,
(13)抽提结束后,将EVOH共聚物放置在真空干燥箱内于55℃干燥4.5小时,除去丙酮,冷却至室温,即制得改性EVOH胶乳;
(14)向反应釜中加入8质量份的己二酸,接着加入6质量份的超纯水,在氮气气氛的保护下开启搅拌混合均均;
(15)将5质量份的间苯二甲胺加入到5质量份的超纯水中,再加入12质量份的聚乙二醇,搅拌混合均匀,制得混合溶液;
(16)将步骤(15)中的混合溶液慢慢加入步骤(14)的反应釜中,保持反应温度在50℃以下,当反应温度不再变化时,反应结束,制得结晶性尼龙树脂;
(17)将0.08质量份的磷酸氢二钠加入到4质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得酸碱调节剂;
(18)将步骤(17)中的酸碱调节剂加入步骤(16)中制得的结晶性尼龙树脂中,调节酸碱度至7.0;
(19)将步骤(18)制得的结晶性尼龙树脂在40℃真空干燥箱中干燥13h,制得改性MXD6胶乳;
(20)用刮膜器将改性EVOH胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的外侧表面上,控制涂层厚度为7.8μm;
(21)用刮膜器将改性MXD6胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的内侧表面上,控制涂层厚度为8.8μm;
(22)涂布结束后,在55℃下干燥熟化10h,即制得到高阻隔PE涂布膜,该高阻隔PE涂布膜,在温度23℃、相对湿度65%、厚度25.4μm的标准状态下,其透氧量为1.38ml/M2.24h.0.1MPa、透湿量为0.33g/M2.24h.0.1MPa。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜,包括改性PE薄膜,其特征在于,所述改性PE薄膜的外侧表面上涂布有改性EVOH胶乳,改性PE薄膜的内侧表面上涂布有改性MXD6胶乳;
所述改性PE薄膜包括以下重量份数配比的原料:PE薄膜70-80份、丙酮30-50份、超纯水80-120份、无水乙醇120-180份、甲基丙烯酸甲酯20-30份、聚乙烯亚胺溶液10-15份;
所述改性EVOH胶乳包括以下重量份数配比的原料:乙酸乙烯酯50-70份、乙烯单体10-25份、叔丁醇100-150份、甲醇200-240份、氢氧化钠20-50份、丙酮100-150份、超纯水200-220份、过氧化苯甲酸1-2份、6-叔丁基间甲酚0.5-3份、聚氧乙烯月桂酸酯0.05-2份、硫酸锌0.5-1份、三羟甲基丙烷0.08-0.1份、二乙二醇二苯甲酸酯1-3份;
所述改性MXD6胶乳包括以下重量份数配比的原料:己二酸5-10份、间苯二甲胺4-6份、超纯水10-15份、磷酸氢二钠0.05-0.1份、聚乙二醇10-15份;
所述改性PE薄膜的厚度为101-107μm,改性PE薄膜的外侧表面上涂布的改性EVOH胶乳的厚度为7.5-8.0μm,改性PE薄膜的内侧表面上涂布的改性MXD6胶乳的厚度为8.5-9.0μm;
所述高阻隔PE涂布膜,在温度23℃、相对湿度65%、厚度25.4μm的标准状态下,透氧量为1.38-2.63ml/M2.24h.0.1MPa,透湿量为0.29-1.15g/M2.24h.0.1MPa;
所述高阻隔PE涂布膜的密度为1.96-2.16g/cm、熔点为175-193℃、拉伸断裂强度为115-152MPa、断裂伸长率≥169%。
2.根据权利要求1所述的一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜,其特征在于,所述改性PE薄膜的厚度为65μm,改性PE薄膜的外侧表面上涂布的改性EVOH胶乳的厚度为8.0μm,改性PE薄膜的内侧表面上涂布的改性MXD6胶乳的厚度为8.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜,其特征在于,所述改性PE薄膜包括以下重量份数配比的原料:PE薄膜75份、丙酮50份、超纯水100份、无水乙醇150份、甲基丙烯酸甲酯12份、聚乙烯亚胺溶液13份。
4.根据权利要求1所述的一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜,其特征在于,所述改性EVOH胶乳包括以下重量份数配比的原料:乙酸乙烯酯60份、乙烯单体20份、叔丁醇120份、甲醇220份、氢氧化钠32份、丙酮120份、超纯水210份、过氧化苯甲酸1.5份、6-叔丁基间甲酚2份、聚氧乙烯月桂酸酯1.5份、硫酸锌0.8份、三羟甲基丙烷0.09份、二乙二醇二苯甲酸酯2份。
5.根据权利要求1所述的一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜,其特征在于,所述改性MXD6胶乳包括以下重量份数配比的原料:己二酸8份、间苯二甲胺5份、超纯水15份、磷酸氢二钠0.1份、聚乙二醇12份。
6.一种用于液体食品包装的高阻隔PE涂布膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)改性PE薄膜的制备
(1)除去PE薄膜的表面残留物:将70-80质量份的PE薄膜放入20-40质量份的丙酮内进行抽提12-18小时,去除PE薄膜制备过程中残留于表面的各种添加剂,抽提结束后,将PE薄膜放置在真空干燥箱内于55℃干燥6-8小时,除去丙酮;
(2)配置光引发剂体系一:向120-180质量份的无水乙醇中加入8-12质量份的丙酮,搅拌混合均匀后,再加入40-60质量份的超纯水,进行稀释后,继续搅拌混合均匀,制得丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液;
(3)配置光引发剂体系二:将10-15质量份的甲基丙烯酸甲酯加入到30-40质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得甲基丙烯酸甲酯光引发剂体系溶液;
(4)将经步骤(1)处理过的第一层PE薄膜放置在第一块石英玻璃的上表面上,用滴管取3-5ml丙酮-水-乙醇光引发剂体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,接着用滴管取6-8ml甲基丙烯酸甲酯光引发体系溶液,均匀地滴在第一层PE薄膜的表面上,然后在光引发体系溶液上覆盖经步骤(1)处理过的第二层PE薄膜,第二层PE薄膜的上表面上覆盖第二块石英玻璃;
(5)将步骤(4)的两层PE薄膜放置在40W/m2的紫外灯管下照射15-30min,引发甲基丙烯酸甲酯接枝反应;
(6)将反应后的PE薄膜放入10-15质量份的丙酮中进行抽提3-5小时,然后移到真空干燥箱内干燥除去丙酮,即制得表面接枝改性的PE薄膜;
(7)用移液管量取10-15质量份的聚乙烯亚胺液体到10-20质量份的超纯水中,搅拌混合均匀后得到聚乙烯亚胺溶液;
(8)将聚乙烯亚胺溶液均匀地涂布在表面接枝改性的PE薄膜的内外两表面上,然后置于60℃真空干燥箱中干燥12-18h,得经改性PE薄膜,该改性PE薄膜的厚度为101-107μm;
2)改性EVOH胶乳的制备
(1)将0.5-1质量份的硫酸锌和0.08-0.1质量份的三羟甲基丙烷加入到1-3质量份的二乙二醇二苯甲酸酯中,搅拌混合均匀后,在温度为115-125℃下反应2-3h,冷却至室温,制得增塑剂;
(2)将50-70质量份的乙酸乙烯酯加入100-150质量份的叔丁醇溶剂中,搅拌混合均均,再加入10-25质量份的乙烯单体,搅拌混合均匀后,接着加入5-10质量份的氢氧化钠、1-2质量份的过氧化苯甲酸、0.5-3质量份的6-叔丁基间甲酚、0.05-2质量份的聚氧乙烯月桂酸酯、10-20质量份的步骤(1)中制得的增塑剂,在压力4-5MPa、温度80-90℃下,发生自由基共聚反应,制得乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;
(3)将步骤(2)中制得的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物加入到180-200质量份的甲醇溶剂中,再加入20-30质量份的氢氧化钠强碱催化剂,在氮气保护下,搅拌加热至体系中有甲醇蒸汽馏出,反应过程中补加20-40质量份的甲醇,以保持反应均匀进行,反应5-6h,冷却至室温,通过将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的乙酰基醇解成羟基,制得EVOH共聚物;
(4)用200-220质量份的超纯水洗涤步骤(3)制得的EVOH共聚物,除去醋酸钠等水溶性杂质,接着用100-150质量份的丙酮中抽提12-14h,除去醋酸甲酯等脂溶性杂质,
(5)抽提结束后,将EVOH共聚物放置在真空干燥箱内于55℃干燥4-5小时,除去丙酮,冷却至室温,即制得改性EVOH胶乳;
3)改性MXD6胶乳的制备
(1)向反应釜中加入5-10质量份的己二酸,接着加入5-8质量份的超纯水,在氮气气氛的保护下开启搅拌混合均均;
(2)将4-6质量份的间苯二甲胺加入到5-8质量份的超纯水中,再加入10-15质量份的聚乙二醇,搅拌混合均匀,制得混合溶液;
(3)将步骤(2)中的混合溶液慢慢加入步骤(1)的反应釜中,保持反应温度在50℃以下,当反应温度不再变化时,反应结束,制得结晶性尼龙树脂;
(4)将0.05-0.1质量份的磷酸氢二钠加入到3-5质量份的超纯水中,搅拌混合均匀,制得酸碱调节剂;
(5)将步骤(4)中的酸碱调节剂加入步骤(3)中制得的结晶性尼龙树脂中,调节酸碱度至7.0-7.5;
(6)将步骤(5)制得的结晶性尼龙树脂在40℃真空干燥箱中干燥12-14h,制得改性MXD6胶乳;
4)用刮膜器将改性EVOH胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的外侧表面上,控制涂层厚度为7.5-8.0μm;
5)用刮膜器将改性MXD6胶乳均匀地涂布在改性PE薄膜的内侧表面上,控制涂层厚度为8.5-9.0μm;
6)涂布结束后,在50-60℃下干燥熟化10h,即制得到高阻隔PE涂布膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108395564A (zh) * 2018-03-15 2018-08-14 席海龙 一种用于液体食品包装的高阻隔pe涂布膜及其制备方法
CN115972618A (zh) * 2023-02-22 2023-04-18 浙江金石包装有限公司 一种能够吸湿的多层复合材料制备工艺及复合材料

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