CN111572147B - 一种粉体包装用抗静电可回收pe薄膜 - Google Patents

一种粉体包装用抗静电可回收pe薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其为三层共挤吹塑膜，包括依次叠合的PE表面层、PE中间层和PE热封层，其中PE热封层包含PE树脂以及吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球，所述多孔隔热陶瓷微球为烯丙基三甲基硅氧烷改性后的多孔二氧化锆微球。本发明通过化学性质不活泼但隔热性能良好的二氧化锆多孔微球来吸附阳离子型抗静电剂，以抑制薄膜加工过程的高温对阳离子型抗氧化剂的分解作用，借助通过二氧化锆微球的多孔结构吸附环境中水汽，使得低湿度时抗静电剂也容易迁出达到薄膜表面，形成高效、稳定的静电效果。

Description

一种粉体包装用抗静电可回收PE薄膜
技术领域
本发明涉及包装领域，具体涉及一种粉体包装用抗静电可回收PE薄膜。
背景技术
静电是一种常见的物理现象，有物体运动就容易产生静电。采用化学合成树脂制造的塑料袋用于粉体包装时，粉体与塑料袋内表面反复摩擦后极易带电，比如常见的塑料PE功函数大，摩擦后极易带负电；这些电荷很容易粘连包装粉体，吸附被包装物粉体在袋体内表面。在封装目数较大且密度大的粉剂物料的时候，这种静电吸附没有大问题；由于重力作用，内容物可以完美进入袋体内，从袋体内也能完美倾倒出内容物，保持袋体清洁干净。但内容物为100-400目的粉料时，粉料容易粘连在袋体内表面，造成袋体难以回收。更严重的是，这种静电吸引作用还会使得包装袋封口时出现封口不严的问题，封装时容易造成跑粉漏粉，物料和包装袋都形成损失，增加了企业成本。此外，粉体的粘连还影响透明袋体的包装美观。为方便袋体树脂回收以及实现严密封装，抗静电包装就显得极为重要。
针对粉体包装袋，抗静电包装技术旨在防止摩擦起电。常见的是在包装袋的复合膜中增设一层金属层或金属蒸发层，但这种复合膜各膜层不能分离，难以回收再利用。而树脂本体实现抗静电主要依靠化学消除法，将抗静电剂通过添加技术或涂层技术，对树脂或基材进行电性能改性。其中，非离子型抗静电剂的用量高，约离子型抗静电剂的两倍甚至更多；阴离子抗静电剂难以中和PE表面负电荷；阳离子型抗静电剂抗静电效果优异，但热稳定性差，加工过程容易因热稳定性不好而分解甚至变质，一般仅作为外用涂抹型抗静电剂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种抗静电性良好且稳定的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜。
为实现本发明目的，本发明的技术方案是：一种粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，所述粉体包装用抗静电可回收PE包装膜为三层共挤吹塑膜，包括依次叠合的PE表面层、PE中间层和PE热封层，其中PE热封层包含PE树脂以及吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球，所述多孔隔热陶瓷微球为烯丙基三甲基硅氧烷改性后的多孔二氧化锆微球。
二氧化锆化学性质不活泼、高熔点、耐高温，且低导热性能，加上多孔结构，具有绝佳的隔热效果，可以抑制薄膜加工过程的高温对阳离子型抗氧化剂的分解作用，使得阳离子型抗静电剂在体系变得稳定；二氧化锆难溶于水，但二氧化锆微球的多孔结构不仅吸附阳离子型抗静电剂，也对水有良好吸附性，使得低湿度时抗静电剂也容易迁出，达到静电效果；通过乙烯基三甲氧基硅烷改性多孔隔热陶瓷微球，PE和乙烯基三甲氧基硅烷在薄膜加工的熔融过程中发生接枝反应，促进本身与聚乙烯相容性并不好的阳离子型抗静电剂在树脂中的均匀分布，使体系性能均匀。
优选地，所述多孔隔热陶瓷微球的制备方法为：将烯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇，加入多孔二氧化锆微球，搅拌加热后，升温至50-60℃，反应3-5小时，过滤洗涤干燥，得到多孔隔热陶瓷微球。进一步优选地，所述多孔隔热陶瓷微球的制备方法中，所述乙醇、所述烯丙基三甲氧基硅烷和所述多孔二氧化锆微球的重量百分数分别为：60-70％、10-15％、20-25％。
优选地，所述多孔二氧化锆微球的粒径不超过6μm。
优选地，所述多孔二氧化锆微球的制备方法是，按照重量比1-6：1-2：6-10将水溶性锆源、多孔聚合物微球和水混合，超声分散后，浸润1-10min进行干燥脱水，经高温煅烧，得到所述多孔二氧化锆微球。进一步优选地，所述多孔聚合物微球为多孔聚甲基丙烯酸甘油酯/乙二醇二甲基丙烯酸酯微球。
优选地，所述阳离子型抗静电剂与所述多孔隔热陶瓷微球的重量比为：4-6：6-4。
优选地，所述阳离子型抗静电剂为烷基季胺盐、烷基胺盐中的一种或多种。
优选地，所述PE热封层由如下重量百分数的原料组成：PE 95-99％、吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球1-5％。进一步优选地，所述PE热封层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 55-69％、LDPE30-40％、吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球1-5％；所述PE表面层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 40-60％、HDPE 30-40％、LDPE10-20％；所述PE中间层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE40-60％、HDPE 20-30％、LDPE20-30％。
本发明的优点和有益效果在于：本发明通过化学性质不活泼但隔热性能良好的二氧化锆多孔微球来吸附阳离子型抗静电剂，以抑制薄膜加工过程的高温对阳离子型抗氧化剂的分解作用，借助通过二氧化锆微球的多孔结构吸附环境中水汽，使得低湿度时抗静电剂也容易迁出达到薄膜表面，形成良好静电效果；通过乙烯基三甲氧基硅烷改性多孔隔热陶瓷微球，通过多孔隔热陶瓷微球的改性间接实现阳离子型抗静电剂在树脂中的均匀分散。
该粉体包装用抗静电可回收PE薄膜不含有其他高分子树脂成分，用常规PE热封温度即可实现热封，热封强度高；不含金属层，无需对膜层分离以回收；高效稳定的抗静电效果不受PE吹塑加工温度影响；得到的薄膜不易吸附内容物粉体，填装粉体后可以严密封装，拆封倒出粉体后包装膜也可以很容易地回收再利用。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明涉及一种制备粉体包装用抗静电可回收PE包装膜。该包装膜为三层共挤吹塑膜，包括依次叠合的PE表面层、PE中间层和PE热封层，其中PE热封层包含PE树脂以及吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球，这里多孔隔热陶瓷微球是烯丙基三甲基硅氧烷改性后的多孔二氧化锆微球。
该粉体包装用抗静电可回收PE包装膜的制备过程包括以下步骤。
制备多孔二氧化锆微球：将水溶性锆源、多孔聚合物微球和水混合，水溶性锆源、聚合物微球和水的重量比为：1-6：1-2：6-10，超声分散，浸润1-10min后，进行干燥脱水，二氧化锆附着在多孔聚合物微球表面，形成多孔聚合物微球/二氧化锆的复合微球，将得到复合微球在500-700℃高温煅烧2-20h，筛选煅烧后粒径不超过6μm的多孔二氧化锆微球，用于改性。多孔聚合物微球并不局限种类，其主要起到模板作用。
改性多孔二氧化锆微球：将烯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇，加入得到的多孔二氧化锆微球，乙醇、烯丙基三甲氧基硅烷和多孔二氧化锆微球的重量百分数分别为：60-70％、10-15％、20-25％；搅拌加热后，升温至50-60℃，反应3-5小时，过滤洗涤干燥，得到烯丙基三甲基硅氧烷改性后的多孔二氧化锆微球，即多孔隔热陶瓷微球。
多孔隔热陶瓷微球吸附阳离子抗静电剂：阳离子型抗静电剂溶解于乙醇，加入多孔隔热陶瓷微球并超声分散，随后在30-50℃真空干燥去除乙醇，得到吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球；阳离子型抗静电剂与多孔隔热陶瓷微球的重量比为：4-6：6-4，这里阳离子型抗静电剂采用烷基季胺盐、烷基胺盐中的一种或多种。
制备粉体包装用抗静电可回收PE包装膜：通过三层膜共挤吹塑工艺制备，吹膜机设置温度为105-135℃，得到三层共挤吹塑膜，包括依次叠合的PE表面层、PE中间层和PE热封层。其中PE表面层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 40-60％、HDPE 30-40％、LDPE10-20％。PE中间层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 40-60％、HDPE 20-30％、LDPE20-30％。PE热封层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 55-69％，LDPE 30-40％，吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球1-5％。
实施例1
一种粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，为三层共挤吹塑膜，包括依次叠合的PE表面层、PE中间层和PE热封层。其中，PE表面层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 40％、HDPE 40％、LDPE 20％。PE中间层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 40％、HDPE 30％、LDPE30％。PE热封层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 55％，LDPE 40％，吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球5％。
这里多孔隔热陶瓷微球的制备方法是：将1g水溶性锆源、1g平均粒径为5μm的多孔聚甲基丙烯酸甘油酯/乙二醇二甲基丙烯酸酯微球和6ml水混合，超声分散，浸润10min后，进行干燥脱水，然后在500℃高温煅烧20h，得到多孔二氧化锆微球，产物筛选不超过6μm的粒径用于改性；改性过程中，将15.6ml烯丙基三甲氧基硅烷溶于76ml乙醇，加入25g多孔二氧化锆微球，搅拌加热后，升温至50℃，反应5小时，过滤洗涤干燥，得到多孔隔热陶瓷微球。之后，将5g阳离子型抗静电剂烷基季胺盐CyastatLS溶解于乙醇，加入5g多孔隔热陶瓷微球，超声分散，再在50℃真空干燥去除乙醇，得到吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球。
实施例2
一种粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，为三层共挤吹塑膜，包括依次叠合的PE表面层、PE中间层和PE热封层。其中，PE表面层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 60％、HDPE 30％、LDPE 10％。PE中间层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 60％、HDPE 20％、LDPE20％。PE热封层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 69％，LDPE 30％，吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球1％。
这里多孔隔热陶瓷微球的制备方法是，将6g水溶性锆源、2g平均粒径为5μm的多孔聚甲基丙烯酸甘油酯/乙二醇二甲基丙烯酸酯微球和10ml水混合，超声分散，浸润1min后，进行干燥脱水，然后在700℃高温煅烧2h，得到多孔二氧化锆微球，产物筛选不超过6μm的粒径用于改性。改性过程中，将10.4ml烯丙基三甲氧基硅烷溶于88.7ml乙醇，加入20g多孔二氧化锆微球，搅拌加热后，升温至60℃，反应3小时，过滤洗涤干燥，得到多孔隔热陶瓷微球。之后，将4g阳离子型抗静电剂十八烷基胺乙酸盐溶解于乙醇，加入6g多孔隔热陶瓷微球，超声分散，再在30℃真空干燥去除乙醇，得到吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球。
实施例3
一种粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，为三层共挤吹塑膜，包括依次叠合的PE表面层、PE中间层和PE热封层。其中，PE表面层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 50％、HDPE 35％、LDPE 15％。PE中间层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 55％、HDPE 22％、LDPE23％。PE热封层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 65％，LDPE 31％，吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球4％。
这里多孔隔热陶瓷微球的制备方法是，将2g水溶性锆源、1.5g平均粒径为5μm的多孔聚甲基丙烯酸甘油酯/乙二醇二甲基丙烯酸酯微球和8ml水混合，超声分散，浸润1-10min后，进行干燥脱水，然后在600℃高温煅烧10h，得到多孔二氧化锆微球，产物筛选不超过6μm的粒径用于改性。改性过程中，将12.5ml烯丙基三甲氧基硅烷溶于82.3ml乙醇，加入23g多孔二氧化锆微球，搅拌加热后，升温至55℃，反应4小时，过滤洗涤干燥，得到多孔隔热陶瓷微球。之后，将3g阳离子型抗静电剂十八烷基胺乙酸盐以及3g烷基季胺盐CyastatLS溶解于乙醇，加入4g多孔隔热陶瓷微球，超声分散，再在40℃真空干燥去除乙醇，得到吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球。
对比例1
对比例1中，不添加孔隔热陶瓷微球，将PE热封层的组成及其重量百分数设置为：LLDPE 56.5％，LDPE 41％，阳离子型抗静电剂烷基季胺盐CyastatLS 2.5％；PE表面和PE中间层的配方与实施例1相同。
对得到的PE薄膜的热封层一侧进行表面电阻率的测试，依据GB/1410—89《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，在规定的环境温度、相对湿度条件下进行。结果见表1。结果发现，实施例1-3的PE薄膜热封层一侧的表面电阻率在109-1012Ω范围内，具有抗静电性能；而对比例1的PE薄膜的热封层一侧不具有抗静电性。
表1
Figure BDA0002440645410000071
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述粉体包装用抗静电可回收PE包装膜为三层共挤吹塑膜，包括依次叠合的PE表面层、PE中间层和PE热封层，其中PE热封层包含PE树脂以及吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球，所述多孔隔热陶瓷微球为烯丙基三甲基硅氧烷改性后的多孔二氧化锆微球。
2.如权利要求1所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述多孔隔热陶瓷微球的制备方法为：将烯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇，加入多孔二氧化锆微球，搅拌加热后，升温至50-60℃，反应3-5小时，过滤洗涤干燥，得到多孔隔热陶瓷微球。
3.如权利要求2所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述多孔隔热陶瓷微球的制备方法中，所述乙醇、所述烯丙基三甲氧基硅烷和所述多孔二氧化锆微球的重量百分数分别为：60-70％、10-15％、20-25％。
4.如权利要求2所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述多孔二氧化锆微球的粒径不超过6μm。
5.如权利要求4所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述多孔二氧化锆微球的制备方法是，按照重量比1-6：1-2：6-10将水溶性锆源、多孔聚合物微球和水混合，超声分散后，浸润1-10min进行干燥脱水，经高温煅烧，得到所述多孔二氧化锆微球。
6.如权利要求5所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述多孔聚合物微球为多孔聚甲基丙烯酸甘油酯/乙二醇二甲基丙烯酸酯微球。
7.如权利要求1-6任意一项所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述阳离子型抗静电剂与所述多孔隔热陶瓷微球的重量比为：4-6：6-4。
8.如权利要求7所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述阳离子型抗静电剂为烷基季胺盐、烷基胺盐中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述PE热封层由如下重量百分数的原料组成：PE 95-99％、吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球1-5％。
10.如权利要求9所述的粉体包装用抗静电可回收PE包装膜，其特征在于，所述PE表面层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE40-60％、HDPE 30-40％、LDPE 10-20％；所述PE中间层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 40-60％、HDPE 20-30％、LDPE 20-30％；所述PE热封层由如下重量百分数的原料组成：LLDPE 55-69％、LDPE30-40％、吸附有阳离子型抗静电剂的多孔隔热陶瓷微球1-5％。
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