CN112721373A - 一种抗紫外聚丙烯薄膜及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗紫外聚丙烯薄膜及其制作工艺，一种抗紫外聚丙烯薄膜，该抗紫外聚丙烯薄膜是由聚丙烯树脂、抗静电母粒、抗粘连母料、紫外光吸收复配母料共挤形成，包括位于中间层的芯层，和上、下表层，由以下重量份数的原料组成：芯层：聚丙烯树脂：98‑99.5份；抗静电母料：0.5‑2.0份；表层：聚丙烯树脂：93‑96.5份；抗粘连母料：0.5‑2.0份；紫外光吸收复配母料：3.0‑5.0份；所述紫外光吸收剂复配母粒的制备原料包括聚丙烯树脂、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂，质量占比分别为86‑90份、8‑10份、1‑2份、1‑2份。提高聚丙烯薄膜的抗紫外光性能同时保证薄膜的透明性能。

Description

一种抗紫外聚丙烯薄膜及其制作工艺
技术领域
本发明涉及聚丙烯薄膜领域，具体是涉及一种抗紫外聚丙烯薄膜及其制作工艺。
背景技术
聚丙烯薄膜的生产是将高分子聚丙烯的熔体首先通过模头制成片材或厚膜，然后在一定的温度和速度下，同时或分步在垂直的两个方向(纵向、横向)上进行的拉伸，并经过适当的冷却或热处理或特殊的加工制成的薄膜。聚丙烯薄膜是一种非常重要的软包装材料。BOPP薄膜(双向拉伸聚丙烯薄膜)无色、无嗅、无味、无毒，并具有高拉伸强度、冲击强度、刚性、强韧性，和良好的透明性。
聚丙烯薄膜在室外环境中应用的话，紫外光是导致材料降解的重要因素之一。若聚丙烯薄膜长期暴露在户外环境中，则薄膜会吸收紫外光的能量，该能量会引发自动氧化反应，导致其发生老化降解，从而使得薄膜的外观和力学性能降低。
为降低紫外光的辐射，无机型紫外光吸收剂技术发展成熟，是有效的光屏蔽剂。无机型紫外光吸收剂的原理主要是通过对紫外光的反射、散射或物理吸收把紫外光的能量以原来的形式或以热量的形式释放到周围环境中，从而达到屏蔽紫外光的效果。目前，无机型紫外光吸收剂主要包括无机粒子和金属氧化物，如炭黑、二氧化钛、活性氧化锌、三氧化二铝等。采用无机型紫外光吸收剂制备抗紫外光薄膜的方法主要包括挤出生产或涂布生产。对于挤出生产，所制备出的薄膜透明度低，无法用于透明制品。对于涂布生产，主要是在透明薄膜外部涂布抗紫外光涂布液，涂布过程会造成一定的环境问题。
发明内容
本发明提出一种抗紫外聚丙烯薄膜及其制作工艺，提高聚丙烯薄膜的抗紫外光性能同时保证薄膜的透明性能。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种抗紫外聚丙烯薄膜，该抗紫外聚丙烯薄膜是由聚丙烯树脂、抗静电母粒、抗粘连母料、紫外光吸收复配母料共挤形成，包括位于中间层的芯层，和上、下表层，由以下重量份数的原料组成：
芯层：
聚丙烯树脂：98-99.5份
抗静电母料：0.5-2.0份
表层：
聚丙烯树脂：93-96.5份
抗粘连母料：0.5-2.0份
紫外光吸收复配母料：3.0-5.0份；
所述紫外光吸收剂复配母粒的制备原料包括聚丙烯树脂、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂，质量占比分别为86-90份、8-10份、1-2份、1-2份。
进一步的，该抗紫外聚丙烯薄膜厚度为12-75μm，该抗紫外线聚丙烯薄膜上表层、芯层、下表层的厚度比例为(8-10％)：(80-84％)：(8-10％)。
再进一步的，所述抗静电母料的成分为胺衍生物、季铵盐、磷酸酯的一种或多种；所述抗粘连母料的成分为二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡的一种或多种。
再进一步的，所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类紫外光吸收剂、水杨酸酯类紫外光吸收剂、苯并三唑类紫外光吸收剂和三嗪类紫外光吸收剂中的一种。
再进一步的，所述二苯甲酮类紫外光吸收剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
再进一步的，所述光稳定剂包括自由基捕获剂。
再进一步的，所述自由基捕获剂包括4-对甲基磺酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶、苯甲酸-2,2,6,6-四甲基哌啶酯。
再进一步的，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂。
再进一步的，所述受阻酚类抗氧剂包括2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯。
一种抗紫外聚丙烯薄膜的制作工艺，包括以下步骤：
a)、表层的紫外光吸收剂复配母粒通过挤出共混法生产制备：将聚丙烯树脂、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂按照比例称量，将称量后的原料放入双螺杆挤出机中，经过双螺杆挤出机的共混剪切分散后得到紫外光吸收剂复配母粒；
b)、通过挤出压合的方式分别将上、下表层的聚丙烯树酯和紫外光吸收剂复配母粒、抗粘连母料以及芯层的聚丙烯树酯、抗静电母料汇合挤出制备成抗紫外光聚丙烯薄膜。
本发明的有益效果：本发明提供一种抗紫外光聚丙烯薄膜及其制作工艺，该抗紫外光聚丙烯薄膜由聚丙烯(树脂)和紫外光吸收剂复配母粒挤出压合形成，且抗紫外光聚丙烯薄膜的上、下两表面均含紫外光吸收剂复配母粒。本申请中的紫外光吸收剂复配母粒的制备原料包括聚丙烯树脂、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂。本发明的抗紫外光聚丙烯薄膜加工工艺简单、一次成型，无需涂布环节，节能环保。本发明中的抗紫外光聚丙烯薄膜的厚度为12-75μm，紫外光吸收率≥98％、可见光透光率≥90％、雾度≤1.5％，具有良好的透光性。
具体实施方式
本发明公开了一种抗紫外聚丙烯薄膜。该抗紫外聚丙烯薄膜是由聚丙烯树脂、抗静电母粒、抗粘连母料、紫外光吸收复配母料共挤形成。包括位于中间层的芯层，和上、下表层。
具体的，其中，薄膜的芯层由聚丙烯树脂、抗静电母料组成；
上、下表层均由聚丙烯树脂、抗粘连母料、紫外光吸收复配母料组成。
本申请中的紫外光吸收剂复配母粒的制备原料包括聚丙烯、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂。紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂的搭配使用，能够进一步吸收转化紫外光，达到抗紫外光、耐老化及耐热的效果。
本申请中的抗紫外光聚酯薄膜的厚度为12-75μm，紫外光吸收率≥98％、可见光透光率≥90％、雾度≤1.5％，具有良好的透光性。
具体的，一种抗紫外线聚丙烯薄膜，是由以下重量份数的原料组成
芯层：
聚丙烯树脂：98-99.5份
抗静电母料：0.5-2.0份
(上、下)表层：
聚丙烯树脂：93-96.5份
抗粘连母料：0.5-2.0份
紫外光吸收复配母料：3.0-5.0份
进一步的，所述抗静电母料的成分为胺衍生物、季铵盐、磷酸酯的一种或多种；所述抗粘连母料的成分为二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡的一种或多种。
进一步的，所述紫外光吸收复配母料的成分包括紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂，质量占比分别为8-10份、1-2份、1-2份，其余(量)为聚丙烯树脂(86-90份)。
再进一步的，所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类紫外光吸收剂、水杨酸酯类紫外光吸收剂、苯并三唑类紫外光吸收剂和三嗪类紫外光吸收剂中的一种；所述二苯甲酮类紫外光吸收剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
再进一步的，所述光稳定剂包括自由基捕获剂；所述自由基捕获剂包括4-对甲基磺酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶、苯甲酸-2,2,6,6-四甲基哌啶酯。
再进一步的，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂；所述受阻酚类抗氧剂包括2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯。
本发明的一种抗紫外线聚丙烯薄膜为ABA结构，即上、下表层，中间层的芯层，本发明的抗紫外线聚丙烯薄膜上表层、芯层、下表层的厚度比例为(8-10％)：(80-84％)：(8-10％)。
如前述所述，本发明中紫外光吸收复配母料的有效成分由紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂、聚丙烯树脂组成，质量占比分别为8-10份、1-2份、1-2份，其余(量)为聚丙烯树脂(86-90份)。其中，紫外光吸收剂在这里也是具有光稳定剂的属性，能够吸收阳光或荧光光源中的紫外线部分，而本身不发生变化。紫外光吸收剂按照结构可以分为水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等，本申请中的紫外光吸收剂优选的选自二苯甲酮类紫外光吸收剂。此类紫外光吸收剂具有吸收性能高效、耐高温、分散性好的特点，因而本申请中优先选用二苯甲酮类紫外光吸收剂作为制备紫外光吸收剂复配母粒的原料，进而使得抗紫外光聚酯薄膜具有抗紫外光及耐热的效果。进一步的，较为优选地，二苯甲酮类紫外光吸收剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。光稳定剂能够屏蔽或吸收紫外线能量，猝灭单线态氧以及将氢过氧化物分解为非活性物质的功能，使高分子聚合物在光的辐射下，排除或减缓化学反应的可能性，阻止或延迟光老化过程，从而使得高分子聚合物的使用寿命延长。基于此，本申请中选用光稳定剂作为制备紫外光吸收剂复配母粒的原料。本发明中光稳定剂包括自由基捕获剂，具体包括4-对甲基磺酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶、苯甲酸-2,2,6,6-四甲基哌啶酯。抗氧化剂通过捕捉过氧自由基来阻止或抑制链引发反应和链增长反应，从而终止自由基链式反应，达到防止氧化的目的。本发明中抗氧(化)剂包括受阻酚类抗氧剂；所述受阻酚类抗氧剂包括2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯。
再进一步的说明，本申请中，紫外光吸收剂复配母粒是通过挤出共混法生产制备。挤出共混法具有工艺简单、设备投资小、制备的母粒中紫外光吸收剂含量高等优点，因而本申请中优先选用挤出共混法制备紫外光吸收剂复配母粒，该方法具体包括：将聚丙烯树脂、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂按照比例称量，将称量后的上述原料放入双螺杆挤出机中。经过双螺杆挤出机的共混剪切分散后得到紫外光吸收剂复配母粒。
按照上述方法、原料配比以及原料选用制备紫外光吸收剂复配母粒后，通过挤出压合的方式将聚(丙烯树)酯和紫外光吸收剂复配母粒等制备成抗紫外光聚丙烯薄膜。所制备的抗紫外光聚酯薄膜的厚度为12-75μm，紫外光吸收率≥98％、可见光透光率≥90％、雾度≤1.5％，具有良好的透光性。
进一步的公开的，更为优选地，当紫外光吸收剂复配母粒质量在表层总质量的3.0-5.0％时，所制备的抗紫外光聚丙烯薄膜的抗紫外老化效果达到最佳效果，其力学性能、光学性能几乎不受影响。
本发明的有益效果：
本发明提供一种抗紫外光聚丙烯薄膜及其制作工艺，该抗紫外光聚丙烯薄膜由聚丙烯(树脂)和紫外光吸收剂复配母粒挤出压合形成，且抗紫外光聚丙烯薄膜的上、下两表面均含紫外光吸收剂复配母粒。本申请中的紫外光吸收剂复配母粒的制备原料包括聚丙烯树脂、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂。本发明的抗紫外光聚丙烯薄膜加工工艺简单、一次成型，无需涂布环节，节能环保。本发明中的抗紫外光聚丙烯薄膜的厚度为12-75μm，紫外光吸收率≥98％、可见光透光率≥90％、雾度≤1.5％，具有良好的透光性。
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种抗紫外光聚丙烯薄膜，该抗紫外光聚丙烯薄膜由聚丙烯树脂和紫外光吸收剂复配母粒、抗粘连母料、抗静电母料共挤形成，且抗紫外光聚丙烯薄膜的上、下两表面均含有紫外光吸收剂复配母粒。所制备的抗紫外光聚丙烯薄膜的厚度为12μm，各层的厚度比例为8％、84％、8％。
其中，芯层：聚丙烯树脂98份、抗静电母料2.0份
上、下表层：聚丙烯树脂95份、抗粘连母料2.0份、紫外光吸收复配母料3.0份。
本实施例中的紫外光吸收剂复配母粒由聚(丙烯树)酯切片、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂制备形成。紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂的质量比为8：1：2。紫外光吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。光稳定剂选用4-对甲基磺酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶。抗氧化剂选用2，6-三级丁基-4-甲基苯酚。
实施例2
本实施例提供一种抗紫外光聚丙烯薄膜，该抗紫外光聚丙烯薄膜由聚丙烯树脂和紫外光吸收剂复配母粒、抗粘连母料、抗静电母料共挤形成，且抗紫外光聚丙烯薄膜的上、下两表面均含有紫外光吸收剂复配母粒。所制备的抗紫外光聚丙烯薄膜的厚度为50μm，各层的厚度比例为9％、82％、9％。
芯层：聚丙烯树脂99份、抗静电母料1.0份
表层：聚丙烯树脂93份、抗粘连母料3.0份、紫外光吸收复配母料4.0份。
本实施例中的紫外光吸收剂复配母粒由聚酯切片、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂制备形成。紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂的质量比为9：2：1。紫外光吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。光稳定剂选用4-对甲基磺酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶。抗氧化剂选用2，6-三级丁基-4-甲基苯酚。
实施例3
本实施例提供一种抗紫外光聚丙烯薄膜，该抗紫外光聚丙烯薄膜由聚丙烯树脂和紫外光吸收剂复配母粒、抗粘连母料、抗静电母料共挤形成，且抗紫外光聚丙烯薄膜的上、下两表面均含有紫外光吸收剂复配母粒。所制备的抗紫外光聚丙烯薄膜的厚度为75μm，各层的厚度比例为10％、80％、10％。
芯层：聚丙烯树脂99.5份、抗静电母料0.5份
表层：聚丙烯树脂94份、抗粘连母料1.0份、紫外光吸收复配母料5.0份。
本实施例中的紫外光吸收剂复配母粒由聚酯切片、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂制备形成。紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂的质量比为10：1：1。紫外光吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。光稳定剂选用4-对甲基磺酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶。抗氧化剂选用2，6-三级丁基-4-甲基苯酚。
将实施例1-3的性能进行检测，并采用市售普通BOPP薄膜(安徽国风塑业、PP12μm)作为对比例进行对比。检测结果如表1所述。
表1实施例1-3和对比例的BOPP薄膜的性能检测数据
Figure BDA0002866546300000081
Figure BDA0002866546300000091
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗紫外聚丙烯薄膜，该抗紫外聚丙烯薄膜是由聚丙烯树脂、抗静电母粒、抗粘连母料、紫外光吸收复配母料共挤形成，包括位于中间层的芯层，和上、下表层，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：
芯层：
聚丙烯树脂：98-99.5份
抗静电母料：0.5-2.0份
表层：
聚丙烯树脂：93-96.5份
抗粘连母料：0.5-2.0份
紫外光吸收复配母料：3.0-5.0份；
所述紫外光吸收剂复配母粒的制备原料包括聚丙烯树脂、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂，质量占比分别为86-90份、8-10份、1-2份、1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外聚丙烯薄膜，其特征在于：该抗紫外聚丙烯薄膜厚度为12-75μm，该抗紫外线聚丙烯薄膜上表层、芯层、下表层的厚度比例为(8-10％)：(80-84％)：(8-10％)。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外聚丙烯薄膜，其特征在于：所述抗静电母料的成分为胺衍生物、季铵盐、磷酸酯的一种或多种；所述抗粘连母料的成分为二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外聚丙烯薄膜，其特征在于：所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类紫外光吸收剂、水杨酸酯类紫外光吸收剂、苯并三唑类紫外光吸收剂和三嗪类紫外光吸收剂中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种抗紫外聚丙烯薄膜，其特征在于：所述二苯甲酮类紫外光吸收剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
6.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外聚丙烯薄膜，其特征在于：所述光稳定剂包括自由基捕获剂。
7.根据权利要求6所述的一种抗紫外聚丙烯薄膜，其特征在于：所述自由基捕获剂包括4-对甲基磺酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶、苯甲酸-2,2,6,6-四甲基哌啶酯。
8.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外聚丙烯薄膜，其特征在于：所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂。
9.根据权利要求8所述的一种抗紫外聚丙烯薄膜，其特征在于：所述受阻酚类抗氧剂包括2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯。
10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的抗紫外聚丙烯薄膜的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a)、表层的紫外光吸收剂复配母粒通过挤出共混法生产制备：将聚丙烯树脂、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂按照比例称量，将称量后的原料放入双螺杆挤出机中，经过双螺杆挤出机的共混剪切分散后得到紫外光吸收剂复配母粒；
b)、通过挤出压合的方式分别将上、下表层的聚丙烯树酯和紫外光吸收剂复配母粒、抗粘连母料以及芯层的聚丙烯树酯、抗静电母料汇合挤出制备成抗紫外光聚丙烯薄膜。
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