CN111574774A - 一种生物可降解bopp薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种生物可降解bopp薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物可降解BOPP薄膜及其制备方法，涉及BOPP薄膜技术领域，所述生物可降解BOPP薄膜由上表层、芯层和下表层组成；所述上表层为抗粘层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：共聚聚丙烯93～95％，抗粘母料4.0～6.0％，乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物1.0～3.0％；所述芯层为微量金属聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：均聚聚丙烯96～98％、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物1.0～2.0％，乙烯二茂铁‑甲基丙烯酸甲酯共聚物1.0～2.0％；所述下表层为有机聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：聚丙烯97～99％，乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物1.0～3.0％。本发明制备的生物可降解BOPP薄膜属于可降解绿色环保材料，同时又有优异的物理机械性能，能够很好的满足下游客户使用。

Description

一种生物可降解BOPP薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及BOPP薄膜技术领域，尤其涉及一种生物可降解BOPP薄膜及其制备方法。
背景技术
面对日益严重的白色污染和海洋塑料污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料性能，又不造成白色污染和海洋塑料污染的塑料替代品，可降解塑料应运而生。这种新型功能的塑料，其特点是在达到一定使用寿命废弃后，在特定的环境条件下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发生降解，对自然环境无害或少害。
目前市场上有四大类可降解塑料，一是光降解塑料，在塑料中添加光敏剂；二是生物降解塑料，如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚3-羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯等；三是光/生物降解塑料；四是水降解塑料，在塑料中添加吸水性物质。
BOPP材料具有高透明性和抗拉伸，韧性强，被誉为“包装皇后”。但由于降解周期达到几百年、几千年甚至上万年，会给地球环境带来白色污染和海洋塑料污染。因此，市场急需一种可降解的BOPP功能性薄膜。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种生物可降解BOPP薄膜及其制备方法，制备的BOPP薄膜在具有优异物理机械性能的基础上，还能够在特定环境下快速降解，有效消除白色污染和海洋塑料污染，绿色环保。
本发明提出的一种生物可降解BOPP薄膜，由上表层、芯层和下表层组成；
所述上表层为抗粘层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：共聚聚丙烯93～95％，抗粘母料4.0～6.0％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0～3.0％；
所述芯层为微量金属聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：均聚聚丙烯96～98％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0～2.0％，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物1.0～2.0％；
所述下表层为有机聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：聚丙烯97～99％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0～3.0％。
优选地，所述抗粘母料为玻璃微珠或负载有二氧化硅微粒的载体。
优选地，所述载体为均聚聚丙烯或三元聚丙烯，其熔融指数在230℃/2.16kg条件下为2.8～3.2g/10min；优选地，二氧化硅微粒占抗粘母料总重量的4～6％。
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是由乙烯和醋酸乙烯酯共聚得到的；优选地，各组分的重量百分比为：醋酸乙烯酯25～40％、乙烯60～75％；优选地，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数在190℃/2.16kg条件下为16～20g/10min。
优选地，所述乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物是由乙烯二茂铁和甲基丙烯酸甲酯共聚得到的；优选地，各组分的重量百分比为：乙烯二茂铁10～15％、甲基丙烯酸甲酯85～90％；优选地，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物的熔融指数在230℃/3.8kg条件下为20～25g/10min。
优选地，所述共聚聚丙烯的熔融指数在230℃/2.16kg条件下为2.8～3.2g/10min。
优选地，所述上表层的厚度为1.0～1.2μm，芯层的厚度为21.8～22.2μm，下表层的厚度为0.8～1.0μm。
本发明还提出了上述生物可降解BOPP薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将抗粘母料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物进行干燥处理；
S2、将芯层的各组分原料混合后加入主挤出机，将上表层及下表层的各组分原料分别加入两台辅挤出机，经加热熔融、挤出过滤，得芯层熔体、上表层熔体和下表层熔体；
S3、将上表层熔体、芯层熔体和下表层熔体在三层结构模头中汇合挤出，得膜片；
S4、将膜片经铸片、纵拉、横拉处理后得母膜，再将母膜经时效处理后分切，即得生物可降解BOPP薄膜。
优选地，S1中，干燥温度为60℃，干燥时间为4h；
S2中，挤出温度为235～260℃，上表层和芯层熔体采用320目的过滤网过滤，下表层熔体的原料经120目的过滤网过滤；
S4中，铸片工艺温度为35～40℃，纵拉工艺温度为124～136℃，横拉工艺温度为165～179℃，纵拉拉伸比为4.9～5.1，横拉链轨的两侧距离为铸片宽度的9～10倍。
有益效果：本发明在BOPP薄膜的上、下表层及芯层中添加可降解材料，芯层中添加的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物，较好的保证了薄膜在后期特定的环境下能够引诱微生物促进降解；采用双向拉伸制备工艺，制得的BOPP膜的物理机械性能指标优良，且通过对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物等原料的添加比例及生产工艺参数的优化，提高了BOPP薄膜在特定环境下的降解速度，使其能够在特定环境下快速降解，有效消除白色污染和海洋塑料污染，绿色环保。本发明制备的生物可降解BOPP薄膜属于可降解绿色环保材料，同时又有优异的物理机械性能，能够很好的满足下游客户使用。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种生物可降解BOPP薄膜，由上表层、芯层和下表层组成，上表层的厚度为1.2μm，芯层的厚度为22.0μm，下表层的厚度为0.8μm。
上表层为抗粘层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：共聚聚丙烯93％，抗粘母料4.0％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3.0％；其中，共聚聚丙烯的熔融指数为3.0g/10min(230℃/2.16kg)；抗粘母料为负载有二氧化硅微粒的载体，二氧化硅微粒占抗粘母料总重量的4％，载体为均聚聚丙烯，其熔融指数为2.8g/10min(230℃/2.16kg)；
芯层为微量金属聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：均聚聚丙烯96％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2.0％，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物2.0％；其中，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物是由乙烯二茂铁和甲基丙烯酸甲酯按照10：90的重量比共聚得到的，该共聚物的熔融指数为24g/10min(230℃/3.8kg)。
下表层为有机聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：聚丙烯97％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3.0％。
上表层、芯层和下表层中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是由乙烯和醋酸乙烯酯按照60：40的重量比共聚得到的，该共聚物的熔融指数为17g/10min(190℃/2.16kg)。
本发明还提出了上述生物可降解BOPP薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将抗粘母料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物在干燥塔中60℃干燥处理4h；
S2、将芯层的各组分原料混合后加入主挤出机，将上表层及下表层的各组分原料分别加入两台辅挤出机，经加热熔融、挤出过滤，挤出温度为235℃，得芯层熔体、上表层熔体和下表层熔体，上表层和芯层熔体采用320目的过滤网过滤，下表层熔体的原料经120目的过滤网过滤；
S3、将上表层熔体、芯层熔体和下表层熔体在三层结构模头中汇合挤出，得膜片；
S4、将膜片经铸片、纵拉、横拉处理后得母膜，铸片工艺温度为35℃，纵拉工艺温度为130℃，横拉工艺温度为175℃，纵拉拉伸比为4.9，横拉链轨的两侧距离为铸片宽度的9倍；再将母膜经时效处理后分切，即得生物可降解BOPP薄膜。
实施例2
本发明提出的一种生物可降解BOPP薄膜，由上表层、芯层和下表层组成，上表层的厚度为1.1μm，芯层的厚度为21.9μm，下表层的厚度为1.0μm。
上表层为抗粘层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：共聚聚丙烯94％，抗粘母料5.0％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0％；其中，共聚聚丙烯的熔融指数为3.2g/10min(230℃/2.16kg)；抗粘母料为负载有二氧化硅微粒的载体，二氧化硅微粒占抗粘母料总重量的5％，载体为三元聚丙烯，其熔融指数为3.0g/10min(230℃/2.16kg)；
芯层为微量金属聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：均聚聚丙烯98％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0％，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物1.0％；其中，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物是由乙烯二茂铁和甲基丙烯酸甲酯按照13：87的重量比共聚得到的，该共聚物的熔融指数为22g/10min(230℃/3.8kg)。
下表层为有机聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：聚丙烯98％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2.0％。
上表层、芯层和下表层中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是由乙烯和醋酸乙烯酯按照65：35的重量比共聚得到的，该共聚物的熔融指数为19g/10min(190℃/2.16kg)。
本发明还提出了上述生物可降解BOPP薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将抗粘母料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物在干燥塔中60℃干燥处理4h；
S2、将芯层的各组分原料混合后加入主挤出机，将上表层及下表层的各组分原料分别加入两台辅挤出机，经加热熔融、挤出过滤，挤出温度为245℃，得芯层熔体、上表层熔体和下表层熔体，上表层和芯层熔体采用320目的过滤网过滤，下表层熔体的原料经120目的过滤网过滤；
S3、将上表层熔体、芯层熔体和下表层熔体在三层结构模头中汇合挤出，得膜片；
S4、将膜片经铸片、纵拉、横拉处理后得母膜，铸片工艺温度为38℃，纵拉工艺温度为135℃，横拉工艺温度为170℃，纵拉拉伸比为5.0，横拉链轨的两侧距离为铸片宽度的9.5倍；再将母膜经时效处理后分切，即得生物可降解BOPP薄膜。
实施例3
本发明提出的一种生物可降解BOPP薄膜，由上表层、芯层和下表层组成，上表层的厚度为1.0μm，芯层的厚度为22.2μm，下表层的厚度为0.8μm。
上表层为抗粘层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：共聚聚丙烯95％，抗粘母料3.0％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2.0％；其中，共聚聚丙烯的熔融指数为3.1g/10min(230℃/2.16kg)；抗粘母料为负载有二氧化硅微粒的载体，二氧化硅微粒占抗粘母料总重量的6％，载体为均聚聚丙烯，其熔融指数为3.0g/10min(230℃/2.16kg)；
芯层为微量金属聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：均聚聚丙烯97％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0％，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物2.0％；其中，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物是由乙烯二茂铁和甲基丙烯酸甲酯按照15：85的重量比共聚得到的，该共聚物的熔融指数为20g/10min(230℃/3.8kg)。
下表层为有机聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：聚丙烯99％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0％。
上表层、芯层和下表层中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是由乙烯和醋酸乙烯酯按照70：30的重量比共聚得到的，该共聚物的熔融指数为20g/10min(190℃/2.16kg)。
本发明还提出了上述生物可降解BOPP薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将抗粘母料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物在干燥塔中60℃干燥处理4h；
S2、将芯层的各组分原料混合后加入主挤出机，将上表层及下表层的各组分原料分别加入两台辅挤出机，经加热熔融、挤出过滤，挤出温度为260℃，得芯层熔体、上表层熔体和下表层熔体，上表层和芯层熔体采用320目的过滤网过滤，下表层熔体的原料经120目的过滤网过滤；
S3、将上表层熔体、芯层熔体和下表层熔体在三层结构模头中汇合挤出，得膜片；
S4、将膜片经铸片、纵拉、横拉处理后得母膜，铸片工艺温度为40℃，纵拉工艺温度为130℃，横拉工艺温度为175℃，纵拉拉伸比为5.1，横拉链轨的两侧距离为铸片宽度的10倍；再将母膜经时效处理后分切，即得生物可降解BOPP薄膜。
对比例1
一种BOPP薄膜，由上表层、芯层和下表层组成，上表层的厚度为1.2μm，芯层的厚度为22.0μm，下表层的厚度为0.8μm。
上表层为抗粘层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：共聚聚丙烯96％，抗粘母料4.0％；其中，共聚聚丙烯的熔融指数为3.0g/10min(230℃/2.16kg)；抗粘母料为负载有二氧化硅微粒的载体，二氧化硅微粒占抗粘母料总重量的4％，载体为均聚聚丙烯，其熔融指数为2.8g/10min(230℃/2.16kg)；
芯层为聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：薄膜级均聚聚丙烯98.5％，抗静电母料1.5％；其中，抗静电母料为硬酯酸甘油酯。
下表层为聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：聚丙烯100％
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将芯层的各组分原料混合后加入主挤出机，将上表层及下表层的各组分原料分别加入两台辅挤出机，经加热熔融、挤出过滤，挤出温度为235℃，得芯层熔体、上表层熔体和下表层熔体，上表层和芯层熔体采用320目的过滤网过滤，下表层熔体的原料经120目的过滤网过滤；
S2、将上表层熔体、芯层熔体和下表层熔体在三层结构模头中汇合挤出，得膜片；
S3、将膜片经铸片、纵拉、横拉、牵引电晕处理后得母膜，铸片工艺温度为35℃，纵拉工艺温度为130℃，横拉工艺温度为175℃，纵拉拉伸比为4.9，横拉链轨的两侧距离为铸片宽度的9倍；再将母膜经时效处理后分切，即得生物可降解BOPP薄膜。
为验证本发明的效果，将上述实施例1-3以及对比例1制得的试样进行对比试验，检测结果如表1所示：
表1实施例1-3和对比例1的性能参数
Figure BDA0002508184190000091
从表1可以看出，本发明制备的生物可降解BOPP薄膜；在薄膜各层添加可降解添加剂，摩擦系数较普通光膜小，生物降解性能达到GB/T 20197要求，其他力学性能良好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物可降解BOPP薄膜，其特征在于，由上表层、芯层和下表层组成；
所述上表层为抗粘层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：共聚聚丙烯93～95％，抗粘母料4.0～6.0％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0～3.0％；
所述芯层为微量金属聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：均聚聚丙烯96～98％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0～2.0％，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物1.0～2.0％；
所述下表层为有机聚丙烯层，其材料由以下组分按重量百分比共混而成：聚丙烯97～99％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1.0～3.0％。
2.根据权利要求1所述的生物可降解BOPP薄膜，其特征在于，所述抗粘母料为玻璃微珠或负载有二氧化硅微粒的载体。
3.根据权利要求2所述的生物可降解BOPP薄膜，其特征在于，所述载体为均聚聚丙烯或三元聚丙烯，其熔融指数在230℃/2.16kg条件下为2.8～3.2g/10min；优选地，二氧化硅微粒占抗粘母料总重量的4～6％。
4.根据权利要求1所述的生物可降解BOPP薄膜，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是由乙烯和醋酸乙烯酯共聚得到的；优选地，各组分的重量百分比为：醋酸乙烯酯25～40％、乙烯60～75％；优选地，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数在190℃/2.16kg条件下为16～20g/10min。
5.根据权利要求1所述的生物可降解BOPP薄膜，其特征在于，所述乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物是由乙烯二茂铁和甲基丙烯酸甲酯共聚得到的；优选地，各组分的重量百分比为：乙烯二茂铁10～15％、甲基丙烯酸甲酯85～90％；优选地，乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物的熔融指数在230℃/3.8kg条件下为20～25g/10min。
6.根据权利要求1所述的生物可降解BOPP薄膜，其特征在于，所述共聚聚丙烯的熔融指数在230℃/2.16kg条件下为2.8～3.2g/10min。
7.根据权利要求1所述的生物可降解BOPP薄膜，其特征在于，所述上表层的厚度为1.0～1.2μm，芯层的厚度为21.8～22.2μm，下表层的厚度为0.8～1.0μm。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的生物可降解BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将抗粘母料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯二茂铁-甲基丙烯酸甲酯共聚物进行干燥处理；
S2、将芯层的各组分原料混合后加入主挤出机，将上表层及下表层的各组分原料分别加入两台辅挤出机，经加热熔融、挤出过滤，得芯层熔体、上表层熔体和下表层熔体；
S3、将上表层熔体、芯层熔体和下表层熔体在三层结构模头中汇合挤出，得膜片；
S4、将膜片经铸片、纵拉、横拉处理后得母膜，再将母膜经时效处理后分切，即得生物可降解BOPP薄膜。
9.根据权利要求8所述的生物可降解BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，S1中，干燥温度为60℃，干燥时间为4h；
S2中，挤出温度为235～260℃，上表层和芯层熔体采用320目的过滤网过滤，下表层熔体的原料经120目的过滤网过滤；
S4中，铸片工艺温度为35～40℃，纵拉工艺温度为124～136℃，横拉工艺温度为165～179℃，纵拉拉伸比为4.9～5.1，横拉链轨的两侧距离为铸片宽度的9～10倍。
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