CN111907161B - 一种透明的超高阻隔复合薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明的超高阻隔复合薄膜及其制备方法。本发明多层共挤挤出工艺结合电晕处理制备基材层,再进行蒸镀增强涂布、无机氧化物蒸镀和保护层的表涂,制备得到超高阻隔复合薄膜。该超高阻隔复合薄膜依次设置有涂布保护层、无机氧化物蒸镀阻隔层、蒸镀增强层和基材层;所述基材层为多层共挤双向拉伸聚酰胺薄膜,依次设置有上表层、第一次表层、中间层、第二次表层和下表层;所述上表层为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺膜层,与蒸镀增强层复合;所述中间层为EVOH层;所述下表层为抗粘连爽滑层。该超高阻隔复合薄膜透明、可水煮蒸煮和微波加热,且对氧气、水蒸汽具有极佳的阻隔性和优良的气味阻隔性,特别适合各种高档包装领域。
Description
技术领域
本发明属于软包装薄膜技术领域,具体涉及一种透明的超高阻隔复合薄膜及其制备方法。
背景技术
食品、药品和电子元器件等在氧气和水分的条件下容易发生变质腐败或者失效。使用具有高阻隔性的包装材料进行包装不仅美观,而且可以有效保护产品,是解决这一问题的关键所在。
目前市场上常用的高阻隔包装材料有铝箔、真空镀铝膜、EVOH、PVA和PVDC等。这些材料的阻隔性能都不错,但都有自己明显的缺陷。如铝箔的延展性差,容易形成针孔导致阻隔性能下降;真空镀铝膜的附着力不好,不耐蒸煮;且铝箔和真空镀铝膜不透明,无法看见包装内容物,同时都不能微波加热,限制了其使用。EVOH和PVA的阻隔性能受外界湿度环境的影响很大,在高温高湿环境下其阻隔性能严重下降。PVDC涂布薄膜外观颜色偏黄,且其在后续焚烧处理过程中会产生致癌物质二噁英,受到环保人员的反对,欧美等国已经开始限制其使用。
近年来,也出现一些蒸镀氧化物的薄膜,即把基材薄膜经过一些简单处理,如电晕处理、火焰理处、等离子处理等,就直接进行无机氧化物的蒸镀,这样,导致基材层与无机氧化物蒸镀层之间的结合力不够,容易在后续使用中脱落,从而降低薄膜的阻隔性能。如公开号为CN108570644A的《一种镀氧化铝的高阻隔薄膜及其制备方法》,直接把基材薄膜放卷,抽真空后进行蒸镀,得到蒸镀氧化物薄膜。在后续的使用中,由于蒸镀层与基材薄膜之间的结合力不足且没有保护涂层,蒸镀层在后续使用中受到牵伸或摩擦,容易使蒸镀层出现裂缝或脱落,导致包装材料阻隔性能下降。
为了降低蒸镀层的脱落,下游客户提出在使用时,把含有蒸镀无机氧化物的薄膜与其它材料进行复合,然后再使用。该方式在一定程度上降低了蒸镀层的脱落,但却严重的限制了其使用范围,也无法从根源上消除蒸镀层与基材薄膜之间结合力不足的问题。
因此,如何获得一种与基材层具有良好结合力的高阻隔无机氧化物蒸镀薄膜包装材料,使其阻隔性能不因结合力不足导致蒸镀层脱落,成为当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供了一种透明的超高阻隔复合薄膜及其制备方法,解决了上述背景技术中的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是:提供了一种透明的超高阻隔复合薄膜,依次设置有涂布保护层、无机氧化物蒸镀阻隔层、蒸镀增强层和基材层;
所述基材层为五层共挤双向拉伸聚酰胺薄膜,依次设置为上表层、第一次表层、中间层、第二次表层和下表层;所述上表层为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺膜层,与蒸镀增强层复合;所述中间层为EVOH层;所述下表层为抗粘连爽滑层。
其中,涂布保护层具备一定的氧气阻隔性,同时更重要的是还可以很好的保护无机氧化物蒸镀阻隔层,避免其破坏而导致阻隔性下降。无机氧化物蒸镀阻隔层可以提供极其优异的阻氧、阻水和有机气味阻隔性能,同时无机氧化物蒸镀层的引入不影响薄膜的透明性。蒸镀增强层使基材层与无机氧化物蒸镀层之间拥有极佳的层间结合力,避免了因附着力不佳导致阻隔性能下降。基材层不仅提供优异的力学性能和耐穿刺性能,而且还提供了阻隔性和良好的加工性能。该薄膜各功能层相互配合,提供一种阻隔性好(氧气阻隔性、水蒸汽阻隔性和有机气味阻隔性)、可高温蒸煮、透明和可微波加热的双向拉伸聚酰胺薄膜,应用于各种包装领域。
在本发明一较佳实施例中,所述涂布保护层由固含量为2%~20%的水性自粘PVA涂布液涂布而成,所述水性自粘PVA涂布液按质量份包括如下组分:
聚乙烯醇5.0~30.0份、黏结剂2.0~10.0份、分散剂0.01~0.50份、偶联剂0.1~0.5份、粘度调节剂0.02~2.0份、消泡剂0.01~1.0份、耐水改性剂0.1~1.0份、交联剂1.0~6.0份、去离子水48.7~91.6份。
在本发明一较佳实施例中,所述水性自粘PVA涂布液按质量份还包括爽滑剂0.02~0.15份、开口剂0.05~0.15份。
其中,所述聚乙烯醇的分子量为15000~70000,醇解度为50.0~99.9%;所述黏结剂为丙烯酸、水性聚氨脂树脂中的一种或两种;所述分散剂为SiO2溶胶、表面活性剂(如多支链醇改性表面活性剂或四甲基癸炔二醇)以及高分子分散剂(如阳离子聚电解质或者阴离子聚电解质)中的一种或多种组成;所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯、氨基硅烷、醇胺钛酸酯、乙烯基硅烷中的一种或多种组成;所述粘度调节剂为低分子量羧酸、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺中的一种或多种组成;所述消泡剂为有机硅类、聚醚类、聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的一种或多种组成;所述耐水改性剂为纳米氧化铝溶胶;所述交联剂为水溶性高亚氨基甲基化三聚氰胺树脂、N-羟甲基丙烯酰胺、乙二醛、氧氯化锆中的一种或多种组成;所述爽滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、乙基双硬脂酰胺、硅酮粉中的一种或几种组成;所述开口剂为碳酸镁、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、碳酸钡、硅藻土、二氧化钛、高岭土中的一种或几种组成。
在本发明一较佳实施例中,所述无机氧化物蒸镀阻隔层的无机氧化物为氧化铝、氧化硅、氮化硼、氧化镁、氧化钛中的一种或几种。
在本发明一较佳实施例中,所述蒸镀增强层由固含量为2%~20%的蒸镀增强层涂布液涂布而成,所述蒸镀增强层涂布液按质量份包括如下组分:
水性聚氨脂树脂5.0~25.0份、丙烯酸1.0~10.0份、丙烯酰胺1.0~5.0份、分散剂0.5~1.5份、粘度调节剂0.5~2.0份、消泡剂0.5~2.0份、交联剂0.5~10.0份、去离子水44.5~91.0份。
其中,所述分散剂为表面活性剂(如多支链醇改性表面活性剂或四甲基癸炔二醇)中的一种或多种组成;所述粘度调节剂为低分子量羧酸、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺中的一种或多种组成;所述消泡剂为有机硅类、聚醚类、聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的一种或多种组成;所述交联剂为氨基磺酸盐改性异氰酸酯三聚体、水性封闭型异氰酸酯交联剂、六甲氧基甲基三聚氰胺、水溶性甲醚化三聚氰胺树脂、N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种组成。
在本发明一较佳实施例中,所述基材层中的聚酰胺为PA6、PA66、PA6-PA66共聚物、MXD6、PA46、PA1010、PA1212、PA11、PA12中的一种或几种的组合。
在本发明一较佳实施例中,所述中间层中的EVOH树脂的VA含量≤32%。
在本发明一较佳实施例中,所述涂布保护层的厚度为0.5~5μm;所述无机氧化物蒸镀阻隔层的厚度为5~100nm;所述蒸镀增强层的厚度为0.5~5μm;所述基材层的厚度为10~60μm;其中,上表层和下表层的厚度均为1~4μm;中间层的厚度为1~10μm。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是:提供了上述一种透明的超高阻隔复合薄膜的制备方法,包括如下步骤:
1)基材层的制备:
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在230~280℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为100~450μm,冷鼓的温度为12~38℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为170~200℃,拉伸倍率为2.8*2.8~3.4*3.4;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为170~215℃,定型时间为5~50s,然后薄膜进行冷却和电晕处理,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为10.0~60.0μm;
2)蒸镀增强涂布:
S1、在基材层薄膜的上表层上涂蒸镀增强涂布液,涂布机的运行速度为100~250m/min,涂布干重为0.1~1.5g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为80~180℃,烘干时间为2~15秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为40~65℃,熟化时间24~72小时;
3)无机氧化物蒸镀:
S1、将纯度不低于99.9%的氧化铝、氧化硅或其它蒸镀材料放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为3.0×10-3~9.0×10-3Pa;
S3、根据沉积方式的不同选择不同的加热方式,使铝丝、硅或其它蒸镀材料熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷;
4)保护层的表涂:
S1、在无机氧化物蒸镀薄膜的蒸镀层上涂水性自粘PVA涂布液,涂布机的运行速度为150~300m/min,涂布干重为0.5~2.5g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为70~190℃,烘干时间为3~12秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为40~65℃,熟化时间24~72小时。
在本发明一较佳实施例中,所述蒸镀增强涂布液的调配方法包括如下步骤:
A:按质量份把水性聚氨脂树脂、丙烯酸、丙烯酰胺放入反应釜中,加入去离子水,加热至68~80℃,开动搅拌机,搅拌速度为200~500r/min,搅拌1~3小时后降温至30~50℃,得到澄清透明的水溶液L1;
B:在水溶液L1中依次加入分散剂、消泡剂,在温度为50~60℃,速度为300~400r/min的搅拌下搅拌10~60min,冷却至30~40℃得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入粘度调节剂并在速度为100~200r/min下搅拌20~30min,得到溶液L3;
D:重新升温至50~70℃,加入交联剂,在250~350r/min下搅拌60~80min,冷却至25~40℃,得到蒸镀增强涂布液L4。
在本发明一较佳实施例中,所述水性自粘PVA涂布液的调配方法包括如下步骤:
A:把聚乙烯醇放入反应釜中,加入去离子水,加热至65~100℃,开动搅拌机,搅拌速度为200~500r/min,搅拌1~3小时后降温至30~50℃,得到完全溶解的水溶性PVA溶液L1;
B:在水溶性PVA溶液L1中依次加入耐水改性剂、开口剂、分散剂和偶联剂,在速度为600~1000r/min的搅拌下搅拌10~60min,得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入爽滑剂、消泡剂和黏结剂,在温度为50~60℃,速度为300~400r/min下搅拌20~60min,冷却至30~40℃后加入粘度调节剂,并在100~200r/min下搅拌20~30min,得到溶液L3;
D:重新升温至50~70℃,加入交联剂,在250~350r/min下搅拌60~80min,冷却至25~40℃,得到水性自粘PVA涂布液L4。
本技术方案与背景技术相比,它具有如下优点:
1.本发明在基材层表面涂覆蒸镀增强层,该层可有效提高无机氧化物蒸镀层的附着力。通过交联剂控制交联的均匀性,使蒸镀增强层与聚酰胺薄膜之间形成交联键、同时蒸镀增强层与无机蒸镀氧化层间形成牢固共价键。从而使基材表层与无机氧化物蒸镀层发生原位交联聚合形成交联网状结构,具有较高的表面张力,因此在形成的蒸镀增强层上蒸镀无机氧化物,能明显提高薄膜与无机氧化物蒸镀层的附着力,达到了很好的效果。
2.本发明设置的无机氧化物蒸镀层更薄(纳米级),材料和消耗更少,提高了经济性;
3.本发明设置涂布保护层,不仅具有一定的阻隔性能,同时可对无机氧化物蒸镀层进行有效保护,避免其在下游印刷过程中由于摩擦或牵伸力的作用使无机氧化物蒸镀层遭受破坏或脱落,导致阻隔性能的严重下降;
4.本发明制备的复合薄膜氧气透过率可达0.11cc/m2.day.atm,水蒸汽透过率可达0.25g/m2.day.atm,与其它阻隔薄膜相比,具有更加优异的阻隔性(包括阻氧、阻水和阻有机气味),阻隔性能几乎不受湿度的影响,阻隔性持续稳定;
5.本发明制备的复合薄膜具有很好的透明性,使得包装内容物具有可视性,能够让消费者直观的看到包装产品的具体情况,提升其货架展示效果;
6.本发明制备的复合薄膜适合微波加热以及内容物金属残留的扫描检测;
7.本发明为绿色环保包装,回收、燃烧时不产生有害气体及残留,具有很好的安全环保性。
附图说明
图1为实施例1超高阻隔复合薄膜的结构示意图。
其中,1-涂布保护层,2-无机氧化物蒸镀层,3-蒸镀增强层,4-基材层(4-1-上表层,4-2-第一次表层,4-3-中间层,4-4-第二次表层,4-5-下表层)。
具体实施方式
需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
本实施例一种透明的超高阻隔复合薄膜的制备方法,包括如下步骤:
1)制备基材层双向拉伸聚酰胺薄膜:
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在250℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为180μm,冷鼓的温度为20℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为195℃,拉伸倍率为3.0*3.3;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为210℃,定型时间为8s,然后薄膜进行冷却和电晕处理,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为15μm;
2)蒸镀增强涂布:
S0、蒸镀增强层由以下配方成分涂布液涂布而成;
所述蒸镀增强层涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):水性聚氨脂树脂22.0份、丙烯酸6.0份、丙烯酰胺4.0份、分散剂0.8份,粘度调节剂1.0份、消泡剂0.8份、交联剂5.0份、去离子水60.4份。
其中,所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为有机硅类消泡剂;所述交联剂为氨基磺酸盐改性异氰酸酯三聚体、六甲氧基甲基三聚氰胺、水溶性甲醚化三聚氰胺树脂按质量比为1:1:1混合;
上述蒸镀增强层涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把水性聚氨脂树脂、丙烯酸、丙烯酰胺放入反应釜中,加入去离子水,加热至70℃,开动搅拌机,搅拌速度为350r/min,搅拌2小时后降温至35℃,得到澄清透明的水溶液L1;
B:在水溶液L1中依次加入分散剂、消泡剂,在温度为55℃,速度为320r/min的搅拌下搅拌30min,冷却至38℃得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入粘度调节剂并在速度为180r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至60℃,加入交联剂,在300r/min下搅拌70min,冷却至30℃,得到蒸镀增强涂布液L4;
S1、在基材层薄膜的上表层上涂蒸镀增强涂布液,涂布机的运行速度为200m/min,涂布干重为1.1g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为140℃,烘干时间为10秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时;
3)无机氧化物蒸镀,蒸镀无机氧化物中的无机氧化物为AlOx(利用物理沉积的方法,在蒸镀增强层表面形成无机氧化物蒸镀阻隔层):
S1、将纯度为99.9%以上的铝放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为4.0×10-3以上;
S3、使铝丝熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷;
4)保护层的表涂:
S0、本实施例的涂布保护层采用水性自粘PVA涂布液,配方(按质量份数)如下:聚乙烯醇15.0份、黏结剂9.0份、分散剂0.03份、偶联剂0.2份、粘度调节剂0.5份、消泡剂0.5份、耐水改性剂0.6份、交联剂3份、去离子水70.97份。此外,还加入爽滑剂0.1份,开口剂0.1份;
其中,所述聚乙烯醇醇解度为98%;所述黏结剂为丙烯酸、水性聚氨脂树脂按质量比为1:1混合物;所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述偶联剂为氨基硅烷;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂;所述耐水改性剂为纳米氧化铝溶胶;所述交联剂为水溶性高亚氨基甲基化三聚氰胺树脂、N-羟甲基丙烯酰胺按质量比为1:1混合;所述爽滑剂为芥酸酰胺;所述开口剂为二氧化硅。
该水性自粘PVA涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把聚乙烯醇放入反应釜中,加入去离子水,加热至90℃,开动搅拌机,搅拌速度为300r/min,搅拌1.5小时后降温至40℃,得到完全溶解的水溶性PVA溶液L1;
B:在水溶性PVA溶液L1中依次加入耐水改性剂、开口剂、分散剂和偶联剂,在速度为800r/min的搅拌下搅拌40min,得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入爽滑剂、消泡剂和黏结剂,在温度为55℃,速度为350r/min下搅拌30min,冷却至35℃后加入粘度调节剂,并在150r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至60℃,加入交联剂,在300r/min下搅拌70min,冷却至30℃,得到水性自粘PVA溶液L4;
S1、在无机氧化物蒸镀薄膜的蒸镀层上涂水性自粘PVA涂布液,涂布机的运行速度为180m/min,涂布干重为1.2g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为150℃,烘干时间为8秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时。
如图1,本实施例的一种透明可微波加热的高阻隔双向拉伸聚酰胺复合薄膜包括四层膜层结构,其膜层结构自上向下依次为涂布保护层1、无机氧化物蒸镀阻隔层2、蒸镀增强层3和基材层4。
所述基材层为五层共挤双向拉伸聚酰胺薄膜,其中聚酰胺为PA6-PA66共聚物,其膜层结构由上向下依次为:上表层4-1、第一次表层4-2、中间层4-3、第二次表层4-4和下表层4-5。所述上表层4-1为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺薄膜;所述中间层4-3为高阻隔EVOH层,其中EVOH树脂的VA含量为32%;所述下表层4-5为加入有抗粘连剂或爽滑剂的抗粘连爽滑层。
在本实施例中,所述涂布保护层1的厚度为2μm;所述无机氧化物蒸镀阻隔层2的厚度为15nm;所述蒸镀增强层3的厚度为1.5μm;所述基材层4的厚度为15μm;其中,聚酰胺上表层4-1和聚酰胺下表层4-5的厚度均为2μm;中间层4-3的厚度为5μm。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于:调整了涂布保护层和蒸镀增强层的涂布液组分及涂布参数,且蒸镀无机氧化物中的无机氧化物为SiOx。
本实施例一种透明可微波加热的高阻隔双向拉伸聚酰胺复合薄膜包括四层膜层结构,其膜层结构自上向下依次为涂布保护层、无机氧化物蒸镀阻隔层、蒸镀增强层和基材层。
所述基材层为双向拉伸聚酰胺薄膜,基材层中的聚酰胺为PA6-PA66共聚物。基材层包括上表层、第一次表层、中间层、第二次表层以及下表层,所述无机氧化物蒸镀层覆盖在蒸镀增强层上,蒸镀增强层覆盖在上表层上;所述上表层为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺薄膜;所述中间层为高阻隔EVOH层;所述下表层为抗粘连爽滑层。
其中,所述涂布保护层的厚度为2μm;所述无机氧化物蒸镀阻隔层的厚度为15nm;所述蒸镀增强层的厚度为1.5μm;所述基材层的厚度为15μm;其中,聚酰胺上表层和聚酰胺下表层的厚度均为2μm;中间层的厚度为5μm。所述中间层中的EVOH树脂的VA含量为32%。
本实施例复合薄膜的制备方法,包括如下步骤:
1)制备基材层双向拉伸聚酰胺薄膜;
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在250℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为180μm,冷鼓的温度为20℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为195℃,拉伸倍率为3.0*3.3;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为210℃,定型时间为8s,然后薄膜进行冷却和电晕处理,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为15μm。
2)蒸镀增强涂布:
S0、蒸镀增强层由以下配方成分涂布液涂布而成;
所述蒸镀增强层涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):水性聚氨脂树脂20.0份、丙烯酸5.0份、丙烯酰胺3.0份、分散剂0.8份,粘度调节剂1.0份、消泡剂0.8份、交联剂5.0份、去离子水64.4份。
其中,所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为有机硅类消泡剂;所述交联剂为氨基磺酸盐改性异氰酸酯三聚体、六甲氧基甲基三聚氰胺、水溶性甲醚化三聚氰胺树脂按质量比为1:1:1混合。
所述蒸镀增强层涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把水性聚氨脂树脂、丙烯酸、丙烯酰胺放入反应釜中,加入去离子水,加热至70℃,开动搅拌机,搅拌速度为350r/min,搅拌2小时后降温至35℃,得到澄清透明的水溶液L1;
B:在水溶液L1中依次加入分散剂、消泡剂,在温度为55℃,速度为320r/min的搅拌下搅拌30min,冷却至38℃得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入粘度调节剂并在速度为180r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至60℃,加入交联剂,在300r/min下搅拌70min,冷却至30℃,得到蒸镀增强涂布液L4;
S1、在基材层薄膜的上表层上涂蒸镀增强涂布液,涂布机的运行速度为200m/min,涂布干重为1.0g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为140℃,烘干时间为10秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时;
3)把涂布蒸镀增强层的薄膜进行无机氧化物蒸镀,蒸镀方式是物理沉积;
S1、将纯度为99.9%以上的硅烷放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为4.0×10-3以上;
S3、使硅烷熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷;
4)蒸镀无机氧化物的薄膜进行表涂;
S0、涂布保护层的涂布液为水性自粘PVA涂布液。
所述水性自粘PVA涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):聚乙烯醇15.0份、黏结剂8.0份、分散剂0.03份、偶联剂0.2份、粘度调节剂0.5份、消泡剂0.5份、耐水改性剂0.5份、交联剂2份、去离子水73.07份。此外,还加入爽滑剂0.1份,开口剂0.1份;
其中,所述聚乙烯醇醇解度为98%;所述黏结剂为丙烯酸、水性聚氨脂树脂按质量比为1:1混合物;所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述偶联剂为氨基硅烷;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂;所述耐水改性剂为纳米氧化铝溶胶;所述交联剂为水溶性高亚氨基甲基化三聚氰胺树脂、N-羟甲基丙烯酰胺按质量比为1:1混合;所述爽滑剂为芥酸酰胺;所述开口剂为二氧化硅;
所述水性自粘PVA涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把聚乙烯醇放入反应釜中,加入去离子水,加热至90℃,开动搅拌机,搅拌速度为300r/min,搅拌2小时后降温至40℃,得到完全溶解的水溶性PVA溶液L1;
B:在水溶性PVA溶液L1中依次加入耐水改性剂、开口剂、分散剂和偶联剂,在速度为800r/min的搅拌下搅拌40min,得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入爽滑剂、消泡剂和黏结剂,在温度为55℃,速度为350r/min下搅拌30min,冷却至35℃后加入粘度调节剂,并在150r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至60℃,加入交联剂,在300r/min下搅拌70min,冷却至30℃,得到水性自粘PVA溶液L4;
S1、在无机氧化物蒸镀薄膜的蒸镀层上涂水性自粘PVA涂布液,涂布机的运行速度为180m/min,涂布干重为1.0g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为150℃,烘干时间为8秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于:对比例1的聚酰胺复合薄膜为三层膜层结构,依次为无机氧化物蒸镀阻隔层、蒸镀增强层和基材层。
所述基材层为双向拉伸聚酰胺薄膜,基材层中的聚酰胺为PA6-PA66共聚物。基材层包括上表层、第一次表层、中间层、第二次表层以及下表层,所述无机氧化物蒸镀层覆盖在蒸镀增强层上,蒸镀增强层覆盖在上表层上,蒸镀无机氧化物中的无机氧化物为AlOx。;所述上表层为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺薄膜;所述中间层为高阻隔EVOH层,中间层中的EVOH树脂的VA含量为32%;所述下表层为抗粘连爽滑层。
在本对比例中,所述无机氧化物蒸镀阻隔层的厚度为15nm;所述蒸镀增强层的厚度为1.5μm;所述基材层的厚度为15μm;其中,聚酰胺上表层和聚酰胺下表层的厚度均为2μm;中间层的厚度为5μm。
所述蒸镀增强层涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):水性聚氨脂树脂22.0份、丙烯酸6.0份、丙烯酰胺4.0份、分散剂0.8份,粘度调节剂1.0份、消泡剂0.8份、交联剂5.0份、去离子水60.4份。
其中,所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为有机硅类消泡剂;所述交联剂为氨基磺酸盐改性异氰酸酯三聚体、六甲氧基甲基三聚氰胺、水溶性甲醚化三聚氰胺树脂按质量比为1:1:1混合;
对比例1的蒸镀增强层涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把水性聚氨脂树脂、丙烯酸、丙烯酰胺放入反应釜中,加入去离子水,加热至70℃,开动搅拌机,搅拌速度为350r/min,搅拌2小时后降温至35℃,得到澄清透明的水溶液L1;
B:在水溶液L1中依次加入分散剂、消泡剂,在温度为55℃,速度为320r/min的搅拌下搅拌30min,冷却至38℃得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入粘度调节剂并在速度为180r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至60℃,加入交联剂,在300r/min下搅拌70min,冷却至30℃,得到蒸镀增强涂布液L4;
本对比例聚酰胺复合薄膜的制备方法,其中包括以下制备步骤:
1)制备基材层双向拉伸聚酰胺薄膜;
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在250℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为180μm,冷鼓的温度为20℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为195℃,拉伸倍率为3.0*3.3;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为210℃,定型时间为8s,然后薄膜进行冷却和电晕处理,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为15μm。
2)把基材双向拉伸聚酰胺薄膜进行蒸镀增强涂布;
S1、在基材层薄膜的上表层上涂蒸镀增强涂布液,涂布机的运行速度为200m/min,涂布干重为1.1g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为140℃,烘干时间为10秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时;
3)把涂布蒸镀增强层的薄膜进行无机氧化物蒸镀,蒸镀方式是物理沉积;
S1、将纯度为99.9%以上的铝放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为4.0×10-3以上;
S3、使铝丝熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于:对比例2的聚酰胺复合薄膜为三层膜层结构,依次为涂布保护层、无机氧化物蒸镀阻隔层和基材层。
所述基材层为双向拉伸聚酰胺薄膜,包括上表层、第一次表层、中间层、第二次表层以及下表层,所述无机氧化物蒸镀层覆盖在基材层的上表层;所述上表层为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺薄膜;所述中间层为高阻隔EVOH层,中间层中的EVOH树脂的VA含量为32%;所述下表层为抗粘连爽滑层。
其中,基材层中的聚酰胺为PA6-PA66共聚物,蒸镀无机氧化物中的无机氧化物为AlOx。所述涂布保护层的厚度为2μm;所述无机氧化物蒸镀阻隔层的厚度为15nm;所述基材层的厚度为15μm;其中,聚酰胺上表层和聚酰胺下表层的厚度均为2μm;中间层的厚度为5μm。
本对比例的涂布保护层采用水性自粘PVA涂布液。
所述水性自粘PVA涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):聚乙烯醇15.0份、黏结剂9.0份、分散剂0.03份、偶联剂0.2份、粘度调节剂0.5份、消泡剂0.5份、耐水改性剂0.6份、交联剂3份、去离子水70.97份。此外,还加入爽滑剂0.1份,开口剂0.1份;
其中,所述聚乙烯醇醇解度为98%;所述黏结剂为丙烯酸、水性聚氨脂树脂按质量比为1:1混合物;所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述偶联剂为氨基硅烷;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂;所述耐水改性剂为纳米氧化铝溶胶;所述交联剂为水溶性高亚氨基甲基化三聚氰胺树脂、N-羟甲基丙烯酰胺按质量比为1:1混合;所述爽滑剂为芥酸酰胺;所述开口剂为二氧化硅;
所述水性自粘PVA涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把聚乙烯醇放入反应釜中,加入去离子水,加热至90℃,开动搅拌机,搅拌速度为300r/min,搅拌1.5小时后降温至40℃,得到完全溶解的水溶性PVA溶液L1;
B:在水溶性PVA溶液L1中依次加入耐水改性剂、开口剂、分散剂和偶联剂,在速度为800r/min的搅拌下搅拌40min,得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入爽滑剂、消泡剂和黏结剂,在温度为55℃,速度为350r/min下搅拌30min,冷却至35℃后加入粘度调节剂,并在150r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至60℃,加入交联剂,在300r/min下搅拌70min,冷却至30℃,得到水性自粘PVA溶液L4。
对比例2聚酰胺薄膜的制备方法,其中包括以下制备步骤:
1)制备基材层双向拉伸聚酰胺薄膜;
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在250℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为180μm,冷鼓的温度为20℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为195℃,拉伸倍率为3.0*3.3;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为210℃,定型时间为8s,然后薄膜进行冷却和电晕处理,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为15μm。
2)在基材层薄膜的上表面进行无机氧化物蒸镀,蒸镀方式是物理沉积;
S1、将纯度为99.9%以上的铝放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为4.0×10-3以上;
S3、使铝丝熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷;
3)蒸镀无机氧化物的薄膜进行表涂;
S1、在无机氧化物蒸镀薄膜的蒸镀层上涂水性自粘PVA涂布液,涂布机的运行速度为180m/min,涂布干重为1.2g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为150℃,烘干时间为8秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于:对比例3的聚酰胺复合薄膜二层膜层结构,依次为无机氧化物蒸镀阻隔层和基材层;
所述基材层为双向拉伸聚酰胺薄膜,包括上表层、第一次表层、中间层、第二次表层以及下表层,所述无机氧化物蒸镀层覆盖基材层的上表层;所述上表层为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺薄膜;所述中间层为高阻隔EVOH层;所述下表层为抗粘连爽滑层。
其中,所述蒸镀无机氧化物中的无机氧化物为AlOx。所述基材层中的聚酰胺为PA6-PA66共聚物。所述无机氧化物蒸镀阻隔层的厚度为15nm;所述基材层的厚度为15μm;其中,聚酰胺上表层和聚酰胺下表层的厚度均为2μm;中间层的厚度为5μm。所述中间层中的EVOH树脂的VA含量为32%。
对比例3的聚酰胺复合薄膜的制备方法,包括以下制备步骤:
1)制备基材层双向拉伸聚酰胺薄膜;
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在250℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为180μm,冷鼓的温度为20℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为195℃,拉伸倍率为3.0*3.3;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为210℃,定型时间为8s,然后薄膜进行冷却和电晕处理,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为15μm。
2)把涂布蒸镀增强层的薄膜进行无机氧化物蒸镀,蒸镀方式是物理沉积;
S1、将纯度为99.9%以上的铝放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为4.0×10-3以上;
S3、使铝丝熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于:调整了涂布保护层和蒸镀增强层的涂布液组分。
本实施例一种透明可微波加热的高阻隔双向拉伸聚酰胺复合薄膜包括四层膜层结构,其膜层结构自上向下依次为涂布保护层、无机氧化物蒸镀阻隔层、蒸镀增强层和基材层。
所述基材层为双向拉伸聚酰胺薄膜,基材层中的聚酰胺为PA6-PA66共聚物。基材层包括上表层、第一次表层、中间层、第二次表层以及下表层,所述无机氧化物蒸镀层覆盖在蒸镀增强层上,蒸镀增强层覆盖在上表层上;所述上表层为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺薄膜;所述中间层为高阻隔EVOH层;所述下表层为抗粘连爽滑层。
其中,所述涂布保护层的厚度为2μm;所述无机氧化物蒸镀阻隔层的厚度为15nm;所述蒸镀增强层的厚度为1.5μm;所述基材层的厚度为15μm;其中,聚酰胺上表层和聚酰胺下表层的厚度均为2μm;中间层的厚度为5μm。所述中间层中的EVOH树脂的VA含量为32%。
本实施例复合薄膜的制备方法,包括如下步骤:
1)制备基材层双向拉伸聚酰胺薄膜;
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在250℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为180μm,冷鼓的温度为20℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为195℃,拉伸倍率为3.0*3.3;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为210℃,定型时间为8s,然后薄膜进行冷却和电晕处理,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为15μm。
2)蒸镀增强涂布:
S0、蒸镀增强层由以下配方成分涂布液涂布而成;
所述蒸镀增强层涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):丙烯酸10.0份、分散剂0.8份,粘度调节剂1.0份、消泡剂0.8份、交联剂5.0份、去离子水82.4份。
其中,所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为有机硅类消泡剂;所述交联剂为六甲氧基甲基三聚氰胺树脂。
所述蒸镀增强层涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把水性聚氨脂树脂、丙烯酸、丙烯酰胺放入反应釜中,加入去离子水,加热至70℃,开动搅拌机,搅拌速度为350r/min,搅拌2小时后降温至35℃,得到澄清透明的水溶液L1;
B:在水溶液L1中依次加入分散剂、消泡剂,在温度为55℃,速度为320r/min的搅拌下搅拌30min,冷却至38℃得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入粘度调节剂并在速度为180r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至60℃,加入交联剂,在300r/min下搅拌70min,冷却至30℃,得到蒸镀增强涂布液L4;
S1、在基材层薄膜的上表层上涂蒸镀增强涂布液,涂布机的运行速度为200m/min,涂布干重为1.1g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为140℃,烘干时间为10秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时;
3)把涂布蒸镀增强层的薄膜进行无机氧化物蒸镀,蒸镀方式是物理沉积;
S1、将纯度为99.9%以上的铝丝放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为4.0×10-3以上;
S3、使铝丝熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷;
4)蒸镀无机氧化物的薄膜进行表涂;
S0、涂布保护层的涂布液为水性自粘PVA涂布液。
所述水性自粘PVA涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):聚乙烯醇15.0份、黏结剂6.0份、分散剂0.03份、偶联剂0.2份、粘度调节剂0.5份、消泡剂0.5份、耐水改性剂0.6份、交联剂1份、去离子水75.97份。此外,还加入爽滑剂0.1份,开口剂0.1份;
其中,所述聚乙烯醇醇解度为98%;所述黏结剂为水性聚氨脂树脂;所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述偶联剂为氨基硅烷;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂;所述耐水改性剂为纳米氧化铝溶胶;所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺;所述爽滑剂为芥酸酰胺;所述开口剂为二氧化硅;
所述水性自粘PVA涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把聚乙烯醇放入反应釜中,加入去离子水,加热至90℃,开动搅拌机,搅拌速度为300r/min,搅拌2小时后降温至40℃,得到完全溶解的水溶性PVA溶液L1;
B:在水溶性PVA溶液L1中依次加入耐水改性剂、开口剂、分散剂和偶联剂,在速度为800r/min的搅拌下搅拌40min,得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入爽滑剂、消泡剂和黏结剂,在温度为55℃,速度为350r/min下搅拌30min,冷却至35℃后加入粘度调节剂,并在150r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至60℃,加入交联剂,在300r/min下搅拌70min,冷却至30℃,得到水性自粘PVA溶液L4;
S1、在无机氧化物蒸镀薄膜的蒸镀层上涂水性自粘PVA涂布液,涂布机的运行速度为180m/min,涂布干重为1.2g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为150℃,烘干时间为8秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时。
对比例5
实施例5与实施例1的区别在于:调整了涂布保护层和蒸镀增强层的涂布参数和制备工艺条件。
本实施例一种透明可微波加热的高阻隔双向拉伸聚酰胺复合薄膜包括四层膜层结构,其膜层结构自上向下依次为涂布保护层、无机氧化物蒸镀阻隔层、蒸镀增强层和基材层。
所述基材层为双向拉伸聚酰胺薄膜,基材层中的聚酰胺为PA6-PA66共聚物。基材层包括上表层、第一次表层、中间层、第二次表层以及下表层,所述无机氧化物蒸镀层覆盖在蒸镀增强层上,蒸镀增强层覆盖在上表层上;所述上表层为未经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺薄膜;所述中间层为高阻隔EVOH层;所述下表层为抗粘连爽滑层。
其中,所述涂布保护层的厚度为0.5μm;所述无机氧化物蒸镀阻隔层的厚度为150nm;所述蒸镀增强层的厚度为1μm;所述基材层的厚度为15μm;其中,聚酰胺上表层和聚酰胺下表层的厚度均为2μm;中间层的厚度为5μm。所述中间层中的EVOH树脂的VA含量为32%。
本实施例复合薄膜的制备方法,包括如下步骤:
1)制备基材层双向拉伸聚酰胺薄膜;
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在250℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为180μm,冷鼓的温度为20℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为195℃,拉伸倍率为3.0*3.3;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为210℃,定型时间为8s,然后薄膜进行冷却,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为15μm。
2)蒸镀增强涂布:
S0、蒸镀增强层由以下配方成分涂布液涂布而成;
所述蒸镀增强层涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):水性聚氨脂树脂22.0份、丙烯酸6.0份、丙烯酰胺4.0份、分散剂0.8份,粘度调节剂1.0份、消泡剂0.8份、交联剂5.0份、去离子水60.4份。
其中,所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为有机硅类消泡剂;所述交联剂为氨基磺酸盐改性异氰酸酯三聚体、六甲氧基甲基三聚氰胺、水溶性甲醚化三聚氰胺树脂按质量比为1:1:1混合。
所述蒸镀增强层涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把水性聚氨脂树脂、丙烯酸、丙烯酰胺放入反应釜中,加入去离子水,加热至50℃,开动搅拌机,搅拌速度为150r/min,搅拌2小时后降温至35℃,得到澄清透明的水溶液L1;
B:在水溶液L1中依次加入分散剂、消泡剂,在温度为80℃,速度为500r/min的搅拌下搅拌30min,冷却至38℃得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入粘度调节剂并在速度为300r/min下搅拌40min,得到溶液L3;
D:重新升温至80℃,加入交联剂,在500r/min下搅拌20min,冷却至30℃,得到蒸镀增强涂布液L4;
S1、在基材层薄膜的上表层上涂蒸镀增强涂布液,涂布机的运行速度为200m/min,涂布干重为1.0g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为70℃,烘干时间为10秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时;
3)把涂布蒸镀增强层的薄膜进行无机氧化物蒸镀,蒸镀方式是物理沉积;
S1、将纯度为99%以上的铝丝放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为4.0×10-2以上;
S3、使铝丝熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷;
4)蒸镀无机氧化物的薄膜进行表涂;
S0、涂布保护层的涂布液为水性自粘PVA涂布液。
所述水性自粘PVA涂布液的配方包括以下成分(按质量份数):聚乙烯醇15.0份、黏结剂8.0份、分散剂0.03份、偶联剂0.2份、粘度调节剂0.5份、消泡剂0.5份、耐水改性剂0.5份、交联剂2份、去离子水73.07份。此外,还加入爽滑剂0.1份,开口剂0.1份;
其中,所述聚乙烯醇醇解度为98%;所述黏结剂为丙烯酸、水性聚氨脂树脂按质量比为1:1混合物;所述分散剂为表面活性剂四甲基癸炔二醇;所述偶联剂为氨基硅烷;所述粘度调节剂为聚乙烯亚胺;所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂;所述耐水改性剂为纳米氧化铝溶胶;所述交联剂为水溶性高亚氨基甲基化三聚氰胺树脂、N-羟甲基丙烯酰胺按质量比为1:1混合;所述爽滑剂为芥酸酰胺;所述开口剂为二氧化硅;
所述水性自粘PVA涂布液的制备方法包括以下步骤:
A:把聚乙烯醇放入反应釜中,加入去离子水,加热至50℃,开动搅拌机,搅拌速度为300r/min,搅拌0.5小时后降温至40℃,得到完全溶解的水溶性PVA溶液L1;
B:在水溶性PVA溶液L1中依次加入耐水改性剂、开口剂、分散剂和偶联剂,在速度为300r/min的搅拌下搅拌5min,得到溶液L2;
C:在溶液L2中加入爽滑剂、消泡剂和黏结剂,在温度为70℃,速度为600r/min下搅拌30min,冷却至35℃后加入粘度调节剂,并在250r/min下搅拌25min,得到溶液L3;
D:重新升温至90℃,加入交联剂,在100r/min下搅拌30min,冷却至30℃,得到水性自粘PVA溶液L4;
S1、在无机氧化物蒸镀薄膜的蒸镀层上涂水性自粘PVA涂布液,涂布机的运行速度为180m/min,涂布干重为0.3g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为65℃,烘干时间为8秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为45℃,熟化时间48小时。
对实施例1、2和对比例1~5的复合薄膜的相关性能进行测试,具体结果数据如下表所示:
注:
(1)表格里的符号“◎”表示极优,符号“○”表示优,符号“□”表示良,符号“△”表示中,符号“☆”表示差,符号“×”表示极差。
(2)氧气透过率按ASTM D3985标准进行测试;水蒸气透过率按ASTM F1249标准进行测试;香味阻隔性能按GB/T 28765-2012包标准进行测试,雾度按ASTM D1003标准进行测试。
(3)弯曲50次后的氧气透过率和水蒸气透过率是指对各实施例和比较例中得到的薄膜,使用盖尔波·佛兰克思试验机(理学工业株式会社制)施加360度的扭转50次(即弯曲试验50次后)。利用前述(2)中的方法测定弯曲试验后的薄膜的氧气透过率和水蒸气透过率。
(4)3%伸长率后氧气透过率和水蒸气透过率是指对各实施例和比较例中得到的薄膜,使其拉伸变形3%后。利用前述(2)中的方法测定伸长率伸长3%后的薄膜的氧气透过率和水蒸气透过率。
由上表可知,采用本发明方法制备的实施例1和2透明可微波加热的高阻隔双向拉伸聚酰胺薄膜具有良好的氧气、水蒸汽阻隔和有机气味阻隔性。其中,涂布保护层贡献了一定的氧气阻隔性,同时很好地保护无机氧化物蒸镀阻隔层,使之在后续印刷、复合、制袋的应用中不会由于受到牵拉或摩擦而脱落,避免其破坏而导致阻隔性下降。无机氧化物蒸镀阻隔层可以提供极其优异的阻氧、阻水和有机气味阻隔性能,同时蒸镀层的引入不影响薄膜的透明性。蒸镀增强层使蒸镀无机氧化物阻隔层和基材层间拥有极佳的结合力,可避免蒸镀无机氧化物阻隔层的脱落。基材层不仅提供优异的力学性能和耐穿刺性能,而且还提供了阻隔性和良好的加工性能。该薄膜各功能层相互配合,提供一种阻隔性好、可高温蒸煮、透明和可微波加热的双向拉伸聚酰胺薄膜,能满足市场的需求,可应用于各种包装领域。
尽管本文中较多的使用了诸如涂布保护层、无机氧化物蒸镀层、蒸镀增强层和基材层等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种透明的超高阻隔复合薄膜,其特征在于:依次设置有涂布保护层、无机氧化物蒸镀阻隔层、蒸镀增强层和基材层;
所述基材层为五层共挤双向拉伸聚酰胺薄膜,依次设置为上表层、第一次表层、中间层、第二次表层和下表层;所述上表层为经过电晕处理的双向拉伸聚酰胺膜层,与蒸镀增强层复合;所述中间层为EVOH层;所述下表层为抗粘连爽滑层;
所述涂布保护层由固含量为2%~20%的水性自粘PVA涂布液涂布而成,所述水性自粘PVA涂布液按质量份包括如下组分:聚乙烯醇5.0~30.0份、黏结剂2.0~10.0份、分散剂0.01~0.50份、偶联剂0.1~0.5份、粘度调节剂0.02~2.0份、消泡剂0.01~1.0份、耐水改性剂0.1~1.0份、交联剂1.0~6.0份、去离子水48.7~91.6份;
所述蒸镀增强层由固含量为2%~20%的蒸镀增强层涂布液涂布而成,所述蒸镀增强层涂布液按质量份包括如下组分:水性聚氨脂树脂5.0~25.0份、丙烯酸1.0~10.0份、丙烯酰胺1.0~5.0份、分散剂0.5~1.5份、粘度调节剂0.5~2.0份、消泡剂0.5~2.0份、交联剂0.5~10.0份、去离子水44.5~91.0份。
2.根据权利要求1所述的一种透明的超高阻隔复合薄膜,其特征在于:所述水性自粘PVA涂布液按质量份还包括爽滑剂0.02~0.15份、开口剂0.05~0.15份。
3.根据权利要求1所述的一种透明的超高阻隔复合薄膜,其特征在于:所述无机氧化物蒸镀阻隔层的无机氧化物为氧化铝、氧化硅、氮化硼、氧化镁、氧化钛中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种透明的超高阻隔复合薄膜,其特征在于:所述基材层中的聚酰胺为PA6、PA66、PA6-PA66共聚物、MXD6、PA46、PA1010、PA1212、PA11、PA12中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种透明的超高阻隔复合薄膜,其特征在于:所述中间层中的EVOH树脂的VA含量≤32%。
6.根据权利要求1所述的一种透明的超高阻隔复合薄膜,其特征在于:所述涂布保护层的厚度为0.5~5μm;所述无机氧化物蒸镀阻隔层的厚度为5~100nm;所述蒸镀增强层的厚度为0.5~5μm;所述基材层的厚度为10~60μm;其中,上表层和下表层的厚度均为1~4μm;中间层的厚度为1~10μm。
7.如权利要求1~6任一项所述的一种透明的超高阻隔复合薄膜的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)基材层的制备:
S1、将所有原料按配方比例通过各自的挤出机熔融塑化挤出并经过衣架式模头流出,各区域的温度设置在230~280℃;
S2、采用低压气刀将熔体贴附在冷鼓上形成厚片,其中厚片的厚度为100~450μm,冷鼓的温度为12~38℃;
S3、将厚片加热后采用磁悬浮双向拉伸机进行同步拉伸,其中拉伸温度为170~200℃,拉伸倍率为2.8*2.8~3.4*3.4;
S4、将拉伸后的薄膜进行热定型处理,其中定型温度为170~215℃,定型时间为5~50s,然后薄膜进行冷却和电晕处理,收卷;
S5、将收卷后的薄膜进行分切,得到双向拉伸聚酰胺薄膜,薄膜厚度为10.0~60.0μm;
2)蒸镀增强涂布:
S1、在基材层薄膜的上表层上涂蒸镀增强涂布液,涂布机的运行速度为100~250m/min,涂布干重为0.1~1.5g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为80~180℃,烘干时间为2~15秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为40~65℃,熟化时间24~72小时;
3)无机氧化物蒸镀:
S1、将纯度99.9%以上的蒸镀材料放入电子束热蒸发镀膜设备的坩埚中;
S2、抽真空,使之真空度为3.0×10-3~9.0×10-3Pa;
S3、根据沉积方式的不同选择不同的加热方式,使蒸镀材料熔融,同时通入纯度为99.9%的高纯度氧,蒸汽和氧气发生反应生成氧化物,并使之蒸发镀在基材薄膜上,然后冷却收卷;
4)保护层的表涂:
S1、在无机氧化物蒸镀薄膜的蒸镀层上涂水性自粘PVA涂布液,涂布机的运行速度为150~300m/min,涂布干重为0.5~2.5g/m2;
S2、涂完后先进行红外加热烘干,然后进入热风烘箱中,烘箱温度为70~190℃,烘干时间为3~12秒;
S3、冷却收卷,然后把成品放入熟化室进行熟化,熟化温度为40~65℃,熟化时间24~72小时。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述蒸镀增强涂布液的调配方法包括如下步骤:
A:按质量份把水性聚氨脂树脂、丙烯酸、丙烯酰胺放入反应釜中,加入去离子水,加热至68~80℃,开动搅拌机,搅拌速度为200~500r/min,搅拌1~3小时后降温至30~50℃,得到澄清透明的水溶液L11;
B:在水溶液L11中依次加入分散剂、消泡剂,在温度为50~60℃,速度为300~400r/min的搅拌下搅拌10~60min,冷却至30~40℃得到溶液L21;
C:在溶液L21中加入粘度调节剂并在速度为100~200r/min下搅拌20~30min,得到溶液L31;
D:重新升温至50~70℃,加入交联剂,在250~350r/min下搅拌60~80min,冷却至25~40℃,得到蒸镀增强涂布液L41。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述水性自粘PVA涂布液的调配方法包括如下步骤:
A:把聚乙烯醇放入反应釜中,加入去离子水,加热至65~100℃,开动搅拌机,搅拌速度为200~500r/min,搅拌1~3小时后降温至30~50℃,得到完全溶解的水溶性PVA溶液L12;
B:在水溶性PVA溶液L12中依次加入耐水改性剂、开口剂、分散剂和偶联剂,在速度为600~1000r/min的搅拌下搅拌10~60min,得到溶液L22;
C:在溶液L22中加入爽滑剂、消泡剂和黏结剂,在温度为50~60℃,速度为300~400r/min下搅拌20~60min,冷却至30~40℃后加入粘度调节剂,并在100~200r/min下搅拌20~30min,得到溶液L32;
D:重新升温至50~70℃,加入交联剂,在250~350r/min下搅拌60~80min,冷却至25~40℃,得到水性自粘PVA涂布液L42。
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