CN112143220A - 一种高爽滑聚酰胺母粒、聚酰胺薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高爽滑聚酰胺母粒、聚酰胺薄膜及其制备方法，该高爽滑聚酰胺薄膜由上至下依次设有上表层、芯层和下表层；所述上表层和下表层按质量份包括高爽滑聚酰胺母粒3‑6份、聚酰胺树脂94‑97份；所述芯层由聚酰胺树脂组成；其中，所述高爽滑聚酰胺母粒按质量份包括表面改性的硅微球0.5‑10份、开口剂0‑10份、聚酰胺树脂80‑99.5份；所述硅微球为含有甲基丙烯酰氧基的硅烷交联粒子。本发明的聚酰胺母粒和薄膜，具有较低的摩擦系数，克服了普通爽滑剂容易迁移的问题，扩展了聚酰胺薄膜的应用领域，具有广泛的应用前景。

Description

一种高爽滑聚酰胺母粒、聚酰胺薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于软包装材料技术领域，具体涉及一种高爽滑聚酰胺母粒、聚酰胺薄膜及其制备方法。

背景技术

双向拉伸聚酰胺薄膜(BOPA)由各种尼龙原料通过双向拉伸工艺而得到，具有优异的力学强度、阻隔性、抗穿刺性、透明性、耐油耐化学溶剂性以及无毒性等优点，因此被广泛应用于食品包装、锂电池软包装、药包等领域中。双向拉伸聚酰胺薄膜在实际应用中很少单独使用，通常与其他薄膜通过胶水复合在一起使用。例如在食品包装领域，可采用PA//PE结构的复合薄膜，利用BOPA薄膜优异的抗穿刺性能与PE的热封性能，可用于肉类冷冻包装，可以防止包装袋被尖锐的骨头刺破；也可采用PA//PET//PE结构的复合薄膜，利用BOPA、BOPET优异的力学性能和PE的热封性能，可用于大米、洗衣粉等重物包装；还可采用PA//PET//AL//PE结构的复合薄膜，用于酱料包装等对阻隔性能有特殊要求的产品中。在锂电池软包装和药包领域，通常采用PA//AL//CPP结构的复合薄膜，利用BOPA优异的柔韧性特性，赋予该复合薄膜较深的“冲坑深度”。

由于薄膜具有自粘性，所以在BOPA生产过程中，通常采用三层共挤技术，在两个外表层中添加母料，防止薄膜黏连断裂。但是在实际用于过程中发现，较低的摩擦系数可以防止复合薄膜在“喷码”过程中“分页”难的问题；在锂电池软包装和药包领域中，较低的摩擦系数具备更深的“冲坑深度”。为降低摩擦系数，可添加小分子类型的爽滑剂，这些小分子爽滑剂在薄膜运输储存过程中，受到环境(特别是高温天气)的影响，会转移到薄膜的印刷表面，降低表面张力，从而影响印刷和复合效果。也可添加有机硅等交联微球，但是单纯的有机硅交联微球表面过于光滑，受到摩擦等外力作用会发生脱落转移，从而影响产品质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种高爽滑聚酰胺母粒、聚酰胺薄膜及其制备方法，解决了上述背景技术中普通爽滑剂容易迁移影响薄膜质量的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种高爽滑聚酰胺母粒，按质量份包括表面改性的硅微球0.5-10份、开口剂0-10份、聚酰胺树脂80-99.5份；其中，所述硅微球的表面带有甲基丙烯酰氧基，硅微球的平均粒径D50为2-5μm；所述开口剂的平均粒径D50为2-5μm。

上述一种高爽滑聚酰胺母粒的制备方法为：按质量比将硅微球、开口剂、聚酰胺树脂混合后，加入温度为185-285℃的挤出机熔融后，经过多孔模头分条；然后在水温为30-55℃的水槽中冷却、过切粒机切粒；最后吸入温度为60-90℃的烘箱内烘干、打包，制备得到高爽滑聚酰胺母粒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案又一是：提供了一种高爽滑聚酰胺薄膜，由上至下依次设有上表层、芯层和下表层；所述上表层按质量份包括高爽滑聚酰胺母粒3-6份、聚酰胺树脂94-97份；所述芯层由聚酰胺树脂组成；所述下表层按质量份包括高爽滑聚酰胺母粒3-6份、聚酰胺树脂94-97份；其中，所述高爽滑聚酰胺母粒按质量份包括表面改性的硅微球0.5-10份、开口剂0-10份、聚酰胺树脂80-99.5份；所述硅微球的表面带有甲基丙烯酰氧基，硅微球的平均粒径D50为2-5μm；所述开口剂的平均粒径D50为2-5μm。

在本发明一较佳实施例中，一种高爽滑聚酰胺薄膜的厚度为15-30μm。

上述一种高爽滑聚酰胺薄膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将上表层的聚酰胺树脂和高爽滑聚酰胺母粒、芯层的聚酰胺树脂、下表层的聚酰胺树脂和高爽滑聚酰胺母粒，分别以喂料秤供给的方式，在220-285℃的温度下通过各自的挤出机熔融后，统一经过T型模头流出，并在温度为25-55℃的急冷辊上冷却，形成未拉伸片材；

步骤二、将未拉伸片材清洗并塑化，再在190-250℃的温度下利用线性电机轨道进行同步拉伸；

步骤三、将步骤二中拉伸后的薄膜在190-260℃温度下热定型，得到高爽滑聚酰胺薄膜。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.本方案高爽滑聚酰胺薄膜的摩擦系数COF≤0.3，特别适合在特殊领域下应用，例如：在西南地区(高温高湿环境)可以解决复合薄膜在“喷码”过程中“分页”难的问题；在锂电池软包装和药包领域中，较低的摩擦系数具备更深的“冲坑深度”；

2.本方案中硅微球的甲基丙烯酰氧基与聚酰胺相容性好，起到“锚固”基团的效果，提高了微球与聚酰胺薄膜基材的附着力，防止微球摩擦脱落，解决了单纯有机硅交联微球受到摩擦外力脱落的问题；同时也避免解了小分子类爽滑剂在高温条件下迁移导致电晕面电晕降低的问题。

3.本方案采用甲基丙烯酰氧基的硅微球与二氧化硅等其他开口剂搭配，可降低薄膜的粘连力，防止薄膜粘连断裂；最重要的是可在一定范围内调节摩擦系数的大小，扩展其应用领域。

附图说明

图1为实施例1-4薄膜的层结构图。

其中，10-上表层、20-芯层、30-下表层。

具体实施方式

术语“上”、“下”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。

所述高爽滑聚酰胺母粒中的硅微球，为含有甲基丙烯酰氧基的硅烷交联粒子，实施例中使用的硅微球，采购自日信化学工业株式会社厂家CHALINE R-200型号，也可通过甲基丙烯酸酯和有机硅通过加成或缩合的方法制备而成。

所述开口剂包括二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、氧化镁、氧化锌、磷石膏粉、交联的PMMA微粉中的一种或几种。

下述实施例或对比例中，将各功能母粒(包括高爽滑聚酰胺母粒、防粘母粒)的制备方法为：

按其组分配比以喂料秤送料的方式，通过双螺杆挤出机熔融后，经过多孔模头分条，然后在水槽中冷却、过切粒机切粒，最后吸入烘箱，水份烘干后打包即可。其中，挤出机温度为185～285℃，挤出机的转速在400～550r/min，水槽水温为30～55℃，烘箱温度为60～90℃，母粒水分≤1500ppm。

下述实施例或对比例中，薄膜(包括高爽滑聚酰胺薄膜、聚酰胺薄膜)的制备方法为：

步骤一：将上表层、芯层、下表层中各组分按比例以喂料称供给的方式，在220～285℃的温度下通过各自的挤出机熔融后，统一经过T型模头流出，并在温度为25～55℃的急冷辊上冷却，形成未拉伸片材，其中上述未拉伸片材的厚度优选为150～500μm；

步骤二：将未拉伸片材过水清洗并将其塑化后，再在190～250℃的温度下利用线性电机轨道进行同步拉伸，拉伸倍率为3.0*3.0～3.5*3.5。

步骤三：将步骤二中拉伸后的薄膜在190～260℃温度下热定型，最后得到所述聚酰胺薄膜，所述热定型时间为40～120s，薄膜厚度为15～30μm。

实施例1-4

实施例1-4的高爽滑聚酰胺薄膜，为三层结构，包括上表层10、芯层20和下表层30。具体组分如下表：

表1实施例1-4高爽滑聚酰胺薄膜及母粒

对比例1

市售膜厚为15μm的双向拉伸尼龙6薄膜。

对比例2-7

对比例2-7的聚酰胺薄膜，同样为三层结构，包括上表层、芯层和下表层。具体组分如下表：

表2对比例2-7聚酰胺薄膜及母粒

将实施例1-4和对比例1-7的聚酰胺薄膜进行测试，测试方法为：

摩擦系数：按照GB10006-88标准测试；

粘连力：按照ASTM D3354标准测试非电晕面与非电晕面的粘连力；

透光率和雾度：按照GBT 2410-2008标准测试；

冲坑深度测试：将实施例和比较例的聚酰胺薄膜，制备PA/AL/CPP复合膜，使用锂离子电池铝塑封装膜厂使用的冲坑模具，将PA/AL/CPP复合膜膜夹持住，使用不同深度的冲坑头对薄膜进行测试，直到薄膜冲破为止。

冲坑转移测试：将实施例和比较例的聚酰胺薄膜，使用锂离子电池铝塑封装膜厂使用的冲坑模具，将聚酰胺膜夹持住，使用同一深度的冲坑头对薄膜进行测试，重复1000次，观察模具是否存在转移物，有则用“△”表示，无则用“○”表示。

电晕衰减：取A4大小薄膜样品20张，在60℃烘箱环境下烘10天，记录薄膜电晕面的初始表面张力值与最终值表面张力值的差值。

其测试结果如下表所示：

表3实施例1-4性能测试表

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					平均厚度/μm	15	15	15	15
摩擦系数	0.28	0.27	0.24	0.19
					粘连力/N	1.5	1.2	1.1	1.9
雾度/％	2.4	2.7	3.0	2.3
					透光率/％	92.3	92.3	92.3	92.3
冲坑深度/mm	5.5	5.6	5.6	5.7
					冲坑转移	○	○	○	○
电晕衰减/dyn	4	4	4	4

表4对比例1-7性能测试表

项目	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5	对比例6	对比例7
								平均厚度/μm	15	15	15	15	15	15	15
摩擦系数	0.46	0.45	0.46	0.45	0.24	0.26	0.42
								粘连力/N	1.6	1.7	1.5	1.8	1.3	1.2	1.6
雾度/％	3.0	2.9	3.1	2.8	3.2	2.7	3.0
								透光率/％	92.3	92.3	92.3	92.3	92.3	92.3	92.3
冲坑深度/mm	5.0	5.1	5.0	4.9	5.6	5.5	4.9
								冲坑转移	○	○	○	○	○	△	△
电晕衰减/dyn	10	10	11	8	14	4	4

由上表可知，实施例1-4的聚酰胺薄膜的摩擦系数低于COF≤0.3，随着带甲基丙烯酰氧基的硅微球含量增加，摩擦系数降低。从实施例1-4与对比例1-7可以发现，实施例1-4冲坑深度较深，电晕衰减小，反复冲坑无粉末转移；从对比例5可以发现，改变迁移性爽滑剂的结构，可以降低摩擦系数，但是电晕衰减变得严重；从对比例6可以发现，未处理的有机硅颗粒，反复冲坑，受到摩擦等外力，发生转移；从对比例7可知，当开口剂的粒径远大于硅-丙烯酸微球粒径时，摩擦系数变大。

以上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 (10)

1.一种高爽滑聚酰胺母粒，其特征在于：按质量份包括表面改性的硅微球0.5-10份、开口剂0-10份、聚酰胺树脂80-99.5份；其中，所述硅微球为含有甲基丙烯酰氧基的硅烷交联粒子，硅微球的平均粒径D50为2-5μm；所述开口剂的平均粒径D50为2-5μm。

2.根据权利要求1所述的一种高爽滑聚酰胺母粒，其特征在于：所述开口剂包括二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、氧化镁、氧化锌、磷石膏粉、交联的PMMA微粉中的一种或几种。

3.如权利要求1-2任一项所述的一种高爽滑聚酰胺母粒的制备方法，其特征在于：将硅微球、开口剂、聚酰胺树脂混合后，加入温度为185-285℃的挤出机熔融后，经过多孔模头分条；然后在水温为30-55℃的水槽中冷却、过切粒机切粒；最后吸入温度为60-90℃的烘箱内烘干、打包，制备得到高爽滑聚酰胺母粒。

4.一种高爽滑聚酰胺薄膜，其特征在于：由上至下依次设有上表层、芯层和下表层；

所述上表层按质量份包括高爽滑聚酰胺母粒3-6份、聚酰胺树脂94-97份；

所述芯层由聚酰胺树脂组成；

所述下表层按质量份包括高爽滑聚酰胺母粒3-6份、聚酰胺树脂94-97份；

其中，所述高爽滑聚酰胺母粒按质量份包括表面改性的硅微球0.5-10份、开口剂0-10份、聚酰胺树脂80-99.5份；所述硅微球的表面带有甲基丙烯酰氧基，硅微球的平均粒径D50为2-5μm；所述开口剂的平均粒径D50为2-5μm。

5.根据权利要求4所述的一种高爽滑聚酰胺薄膜，其特征在于：所述开口剂包括二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、氧化镁、氧化锌、磷石膏粉、交联的PMMA微粉中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的一种高爽滑聚酰胺薄膜，其特征在于：所述高爽滑聚酰胺薄膜的厚度为15-30μm。

7.如权利要求4-6任一项所述的一种高爽滑聚酰胺薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将上表层的聚酰胺树脂和高爽滑聚酰胺母粒、芯层的聚酰胺树脂、下表层的聚酰胺树脂和高爽滑聚酰胺母粒，分别以喂料秤供给的方式，在220-285℃的温度下通过各自的挤出机熔融后，统一经过T型模头流出，并在温度为25-55℃的急冷辊上冷却，形成未拉伸片材；

步骤二、将未拉伸片材清洗并塑化，再在190-250℃的温度下利用线性电机轨道进行同步拉伸；

步骤三、将步骤二中拉伸后的薄膜在190-260℃温度下热定型，得到高爽滑聚酰胺薄膜。

8.根据权利要求7所述的一种高爽滑聚酰胺薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤一制备的未拉伸片材的厚度为150-500μm。

9.根据权利要求7所述的一种高爽滑聚酰胺薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，拉伸倍率为3.0*3.0～3.5*3.5。

10.根据权利要求7所述的一种高爽滑聚酰胺薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，热定型时间为40-120s。

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