CN110003753A - 一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料及其制备方法 - Google Patents

一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料及其制备方法。本发明的高阻隔涂料按质量百分比计，包括：丙烯酸酯共聚物20～40份、异氰酸酯类交联剂2份、纳米片状材料0.001～0.1份、其余为混合溶剂。本发明中的纳米片材可以使的气体分子难以通过，交联使得涂料更加致密，该高阻隔涂料采用致密的高阻隔树脂与纳米片材混合，进一步交联将大部分氧气与水阻隔在外界，减少与包装内部的接触，达到延长商品货架寿命的目的。

Description

一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料的技术领域，具体涉及一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料及其制备方法。
背景技术
我国包装总产值达5000亿元，其中塑料包装膜占38％，并且需求增速10％以上。在我国，涂布型高阻隔包装薄膜处于推广使用的增长期，国内生产的阻隔性薄膜多用于低端产品的包装，性能优良的阻隔性薄膜仍需大量进口，因此市场空间很大。双向拉伸聚酯薄膜即BOPET，是一种性能全面的包装薄膜：其机械强度高、刚性好、耐折叠，且透明，有光泽。
目前，PVDC聚酯涂布膜同时具有良好的阻氧与阻湿性能，成本较低，使用广泛其不足之处是PVDC不易自然降解，焚烧时产生有害气体；镀铝聚酯薄膜阻隔性能优异，但成本较高，且不透明；
市场上现有的高阻隔解决方案都有其局限，例如，成本高、对水敏感、不透明度或对环境不友好。与此同时，也有更多的使用高聚物作为包装材料的趋势，例如金属和玻璃容器的替代品。这个趋势刺激了行业提供新的、更有效的阻隔解决方案。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料及其制备方法。
本发明的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料原料按质量百分比计，包括：
丙烯酸酯共聚物20～40份，
异氰酸酯类交联剂2份，
纳米片状材料0.001～0.1份，
其余为混合溶剂。
其中，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：
甲基丙烯酸甲酯50～83份，
丙烯酸甲酯10～40份，
甲基丙烯酸羟乙酯7份。
此外，所述混合溶剂为质量比为1：1的乙酸乙酯和乙酸丁酯。
此外，所述纳米片状材料为纳米氧化石墨烯和纳米片状粘土中的一种。
此外，所述纳米片状材料的粒径为50～200nm，厚度为5～20nm。
此外，所述异氰酸酯类交联剂为L75型交联剂。
本发明还提供一种优选的高阻隔涂料，按质量百分比计，包括：
丙烯酸酯共聚物25份，
异氰酸酯类交联剂2份，
纳米片状粘土0.08份，
混合溶剂72.92份。
其中，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：甲基丙烯酸甲酯73份、丙烯酸甲酯20份和甲基丙烯酸羟乙酯7份；
所述纳米片状粘土的粒径为160nm，厚度为15nm。
本发明还提供一种优选的高阻隔涂料，按质量百分比计，包括：
丙烯酸酯共聚物30份，
异氰酸酯类交联剂2份，
纳米氧化石墨烯0.005份，
混合溶剂67.995份。
其中，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：甲基丙烯酸甲酯68份、丙烯酸甲酯25份和甲基丙烯酸羟乙酯7份；
所述纳米氧化石墨烯的粒径为200nm，厚度为8nm。
本发明还提供一种如上述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取所述丙烯酸酯共聚物和混合溶剂共93质量份加入反应釜中，在搅拌速度为240转/分，温度为80℃条件下，BPO引发，进行共聚反应；
(2)称取所述纳米片状材料溶于混合溶剂，搅拌得到共5质量份纳米片状材料分散液；
(3)将步骤(2)中的纳米片状材料分散液缓慢滴加进步骤(1)中的反应釜中，并进行搅拌，搅拌速度为240转/分；
(4)待步骤(3)中纳米片状材料分散液滴加完后，向反应釜中加入2质量份异氰酸酯类交联剂，搅拌均匀后，得到所述高阻隔涂料。
本发明关于用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料及其制备方法。本发明的纳米片材可以使得气体分子难以通过，交联使得涂料更加致密，该高阻隔涂料采用致密的高阻隔树脂与纳米片材混合，进一步交联将大部分氧气与水阻隔在外界，减少与包装内部的接触，达到延长商品货架寿命的目的。本发明的阻隔涂料还具有低成本、低污染且能提升薄膜的气体阻隔性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步阐明本发明的内容，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的原料均为市场可得品。作为一种示例，本发明中的一些材料采用如下品牌：
实施例1
一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，按质量百分比计，包括以下组分：丙烯酸酯共聚物20份，混合溶剂77.9份，纳米片状粘土0.1份，异氰酸酯类交联剂2份。
其中，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：甲基丙烯酸甲酯53份、丙烯酸甲酯40份、甲基丙烯酸羟乙酯7份；所述混合溶剂为质量比为1：1的乙酸乙酯和乙酸丁酯混合溶剂；所述纳米片状粘土的平均粒径为100nm，厚度为20nm。
一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料的制备方法，按质量百分比计：
(1)称取丙烯酸甲酯8份、甲基丙烯酸甲酯10.6份、甲基丙烯酸羟乙酯1.4份共20份和混合溶剂73份加入反应釜中，在搅拌速度为240转/分，温度为80℃条件下，BPO引发，进行共聚反应；
(2)称取所述纳米片状粘土0.1份溶于混合溶剂4.9份，搅拌得到纳米片状粘土分散液5份；
(3)将步骤(2)中的纳米片状粘土分散液缓慢滴加进步骤(1)中的反应釜中，并进行搅拌，搅拌速度为240转/分；
(4)待步骤(3)中纳米片状粘土分散液滴加完后，向反应釜中加入L75交联剂2份，搅拌均匀后，得到所述高阻隔涂料。
实施例2
一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，按质量百分比计，包括以下组分：丙烯酸酯共聚物25份，混合溶剂72.95份，纳米片状粘土0.05份，异氰酸酯类交联剂2份。
其中，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：甲基丙烯酸甲酯80份、丙烯酸甲酯13份、甲基丙烯酸羟乙酯7份；所述混合溶剂为质量比为1：1的乙酸乙酯和乙酸丁酯混合溶剂；所述纳米片状粘土的平均粒径在100nm，厚度为15nm。
一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料的制备方法，按质量百分比计：
(1)称取丙烯酸甲酯3.25份、甲基丙烯酸甲酯20份、甲基丙烯酸羟乙酯1.75份共25份和混合溶剂68份加入反应釜中，在搅拌速度为240转/分，温度为80℃条件下，BPO引发，进行共聚反应；
(2)称取所述纳米片状粘土0.05份溶于混合溶剂4.95份，搅拌得到纳米片状粘土分散液5份；
(3)将步骤(2)中的纳米片状粘土分散液缓慢滴加进步骤(1)中的反应釜中，并进行搅拌，搅拌速度为240转/分；
(4)待步骤(3)中纳米片状粘土分散液滴加完后，向反应釜中加入L75交联剂2份，搅拌均匀后，得到所述高阻隔涂料。
实施例3
一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，按质量百分比计，包括以下组分：丙烯酸酯共聚物30份，混合溶剂67.92份，纳米片状粘土0.08份，异氰酸酯类交联剂2份。
其中，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：甲基丙烯酸甲酯73份、丙烯酸甲酯20份、甲基丙烯酸羟乙酯7份；所述混合溶剂为质量比为1：1的乙酸乙酯和乙酸丁酯混合溶剂；所述纳米片状粘土的平均粒径在160nm，厚度为15nm。
一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料的制备方法，按质量百分比计：
(1)称取丙烯酸甲酯6份、甲基丙烯酸甲酯21.9份、甲基丙烯酸羟乙酯2.1份共30份和混合溶剂63份加入反应釜中，在搅拌速度为240转/分，温度为80℃条件下，BPO引发，进行共聚反应；
(2)称取所述纳米片状粘土0.08份溶于混合溶剂4.92份，搅拌得到纳米片状粘土分散液5份；
(3)将步骤(2)中的纳米片状粘土分散液缓慢滴加进步骤(1)中的反应釜中，并进行搅拌，搅拌速度为240转/分；
(4)待步骤(3)中纳米片状粘土分散液滴加完后，向反应釜中加入L75交联剂2份，搅拌均匀后，得到所述高阻隔涂料。
实施例4
一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，按质量百分比计，包括以下组分：丙烯酸酯共聚物30份，混合溶剂67.995份，纳米片状氧化石墨烯0.005份，异氰酸酯类交联剂2份。
其中，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：甲基丙烯酸甲酯68份、丙烯酸甲酯25份、甲基丙烯酸羟乙酯7份；所述混合溶剂为质量比为1：1的乙酸乙酯和乙酸丁酯混合溶剂；所述纳米片状氧化石墨烯的平均粒径在200nm，厚度为8nm。
一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料的制备方法，按质量百分比计：
(1)称取丙烯酸甲酯7.5份、甲基丙烯酸甲酯20.4份、甲基丙烯酸羟乙酯2.1份共30份和混合溶剂63份加入反应釜中，在搅拌速度为240转/分，温度为80℃条件下，BPO引发，进行共聚反应；
(2)称取所述纳米片状氧化石墨烯0.005份溶于混合溶剂4.995份，搅拌得到纳米片状氧化石墨烯分散液；
(3)将步骤(2)中的纳米片状氧化石墨烯分散液缓慢滴加进步骤(1)中的反应釜中，并进行搅拌，搅拌速度为240转/分；
(4)待步骤(3)中纳米片状氧化石墨烯分散液滴加完后，向反应釜中加入L75交联剂2份，搅拌均匀后，得到所述高阻隔涂料。
阻隔性能对比测试：
将实施例1～4得到的高阻隔涂料应用到双向拉伸聚酯薄膜上，与未涂布的聚酯薄膜进行透水蒸气与氧气的阻隔性能测试。
实验方法：本实验采用兰光的透氧率(OTR)测试仪与水蒸气透过率(WVTR)测试仪进行测试。其中阻氧采用压差法，测试的标准为份B/T 19789；阻湿测试采用失重法，测试标准为份B/T 26253-2010。测试所用双向拉伸聚酯薄膜原膜厚度为12μm，涂层厚度为10μm。结果如下表所示：
测试结果表明，实施例1-4的薄膜相较于普通双向拉伸聚酯薄膜膜厚度阻隔性能大幅提升。其中，实施例4效果最佳，阻氧性能提升幅度在90％以上；阻湿性能提升在70％以上。
综上，本发明的高阻隔涂料的双向拉伸聚酯薄膜的阻隔效果优于普通聚酯薄膜。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述高阻隔涂料的原料按质量百分比计，包括：
丙烯酸酯共聚物20～40份，
异氰酸酯类交联剂2份，
纳米片状材料0.001～0.1份，
其余为混合溶剂。
2.根据权利要求1所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：
丙烯酸甲酯10～40份，
甲基丙烯酸甲酯50～83份，
甲基丙烯酸羟乙酯7份。
3.根据权利要求1所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述混合溶剂为质量比为1：1的乙酸乙酯和乙酸丁酯；所述异氰酸酯类交联剂为L75型交联剂。
4.根据权利要求1所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述纳米片状材料为纳米氧化石墨烯和纳米片状粘土中的一种。
5.根据权利要求4所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述纳米片状材料的粒径为50～200nm，厚度为5～20nm。
6.根据权利要求1所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述高阻隔涂料的原料按质量百分比计，包括：
丙烯酸酯共聚物25份，
异氰酸酯类交联剂2份，
纳米片状粘土0.08份，
混合溶剂72.92份。
7.根据权利要求6所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：丙烯酸甲酯20份、甲基丙烯酸甲酯73份和甲基丙烯酸羟乙酯7份；
所述纳米片状粘土的粒径为160nm，厚度为20nm。
8.根据权利要求1所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述高阻隔涂料的原料按质量百分比计，包括：
丙烯酸酯共聚物30份，
异氰酸酯类交联剂2份，
纳米氧化石墨烯0.005份，
混合溶剂67.995份。
9.根据权利要求8所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯共聚物的共聚单体按质量百分比计，包括：丙烯酸甲酯25份、甲基丙烯酸甲酯68份和甲基丙烯酸羟乙酯7份；
所述纳米氧化石墨烯的粒径为200nm，厚度为8nm。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的用于双向拉伸聚酯薄膜的高阻隔涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)称取丙烯酸酯共聚物和混合溶剂共93质量份加入反应釜中，在搅拌速度为240转/分，温度为80℃条件下，BPO引发，进行共聚反应；
(2)称取所述纳米片状材料溶于混合溶剂中，搅拌得到共5质量份的纳米片状材料分散液；
(3)将步骤(2)中的纳米片状材料分散液缓慢滴加进步骤(1)中的反应釜中，并进行搅拌，搅拌速度为240转/分；
(4)待步骤(3)中纳米片状材料分散液滴加完后，向反应釜中加入2质量份异氰酸酯类交联剂，搅拌均匀后，得到所述高阻隔涂料。
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