CN113024947B - 一种改性pp合成纸及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子改性领域，尤其涉及一种改性PP合成纸，所述PP合成纸按照重量份数计包括PP 100份、POE 20～30份、接枝改性剂1～10份、纳米碳酸钙20～50份以及活性改性剂5～10份，一侧面表面接枝有用于增强与动物胶粘结剂的结合力的活性基团。本发明克服了现有技术中的PP合成纸的表面的极性与动物胶粘结剂的极性差异巨大，导致粘结效果大大降低的缺陷，通过在PP合成纸一侧的表面接枝有活性基团，因此在该面的极性能够大大提升，从而与与动物胶粘结剂的亲和力大大提升，从而提升了两者之间的粘结力。

Description

一种改性PP合成纸及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子改性领域，尤其涉及一种改性PP合成纸及其制备方法和应用。
背景技术
合成纸的英文名称为synthetic paper，是以聚烯烃等树脂和无机填充物为主要原料，通过挤出工艺加工而成的，同时具有塑料和纸特征的多功能性材料。合成纸是一种塑料新型材料产品，也是一种环保产品，具有比重轻、强度大、抗撕裂，印刷性好，遮光、抗紫外线，经久耐用，经济环保等特点。由于合成纸的生产过程无污染，可以100％回收，循环使用，是现代纸张生产的一次重大改革。
纸塑复合材料是一种以纸为基本结构材料，与另一种或一种以上薄膜材料，经过一次或多次复合工艺而组合在一起，从而构成一定功能的复合材料，其通常薄膜采用BOPP、PET、CPP、PE等为基材的合成纸，纸张则采用精制复合专用纸。纸塑复合材料具有高强度、防水性好、外观漂亮等特点，是目前最流行的包装材料之一，被广泛应用于食品、日化、卫生用品等行业，其中在文件夹生产制造过程中也被广泛使用。
通常合成纸与纸张在复合过程中需要使用到胶水，随着对环保要求的日益提升，传统的化学纸塑复合胶虽然具有良好的粘结效果但是由于其具有高VOC挥发的特点，因此逐渐被人们所抛弃。而动物胶是以动物的皮、骨或筋等为原料，将其中所含的胶原经过部分水解、萃取和干燥制成的蛋白质固形物，其水溶液具有表面活性，粘度较高，冷却后会冻结成有弹性的凝胶，受热后又恢复为溶液，能够用作工业粘接剂。但是由于PP合成纸与传统动物胶两者的极性差异较大，导致两者的亲和力较差，使得粘结效果大大降低，因此在两者在粘结过程中会出现假粘以及开胶起泡的不良现象。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的PP合成纸的表面的极性与动物胶粘结剂的极性差异巨大，导致粘结效果大大降低的缺陷，因此提供了一种改性PP合成纸及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种改性PP合成纸，所述PP合成纸的一侧面表面接枝有用于增强与动物胶粘结剂的结合力的活性基团。
本发明中的改性PP合成纸，其在一侧的表面接枝有活性基团，因此在该面的极性能够大大提升，从而与动物胶粘结剂的结合力能够有效提升，从而在纸塑复合过程中的不会出现假粘以及开胶起泡等不良现象。
作为优选，所述活性基团为羟基。
由于动物胶粘结剂为蛋白质形粘结剂，因此其内部存在羟基、羧基、酯基、氨基等极性基团，而本发明在PP合成纸的一侧面接枝有羟基，使得在该面的表面极性大大提升，提升了与动物胶粘结剂的亲和力，从而提升了两者之间的粘结力。
作为优选，所述PP合成纸按照重量份数计包括PP 100份、POE 20～30份、接枝改性剂1～10份、纳米碳酸钙20～50份以及活性改性剂5～10份。
本发明中PP合成纸以PP为基材，并在其中添加有POE，其能够有效提升合成纸的韧性，同时再添加有接枝改性剂其能够提升各个组分之间的相容性，并且能够增加高分子的支链含量，从而在与动物胶粘结剂的粘结过程中提高两者的粘结效果。而纳米碳酸钙其作为填料添加到组分中能够提升PP合成纸的耐高温性能，同时使得整个纸张的平整性能够有效提升。活性改性剂的加入使得PP合成纸具备了表面改性的特点，方便与其他的外加组分进行接枝的目的，从而提升表面的极性与粘结能力。通过本本发明中的配方改性后的pp合成纸不仅具有柔软平整的特性，同时其裱贴性能大幅改善，更容易裱贴。
作为优选，所述接枝改性为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、PP-g-MAH、PP-g-GMA、POE-g-MAH或者POE-g-GMA中的一种。
作为优选，所述纳米碳酸钙的粒径在10～100nm之间。
作为优选，所述活性改性剂为含有硅氢结构的有机硅聚合物。
本发明中的活性改性剂为含有硅氢结构的有机硅聚合物，其中的硅氢键为活性基团，其能够在催化剂的作用下与其他基团进行接枝，从而能够有效改变表面的基团。
一种改性PP合成纸的制备方法，包括以下步骤：
(S.1)改性PP母粒的制备：将按照配方称取各原料进行混合，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，得到改性PP母粒；
(S.2)PP合成纸的制备：将得到的改性PP母粒经过挤出、模压或者流延等方式制备成膜，得到PP合成纸；
(S.3)PP合成纸表面改性：在得到的PP合成纸表面喷涂含有二元醇以及催化剂量的三(五氟苯)硼烷的有机溶剂，保温一定时间后清洗表面多余的有机溶剂，烘干得到改性PP合成纸。
本发明中的改性PP合成纸在制备过程中能够通过常规方法将物料混合后制成母粒，再将母粒制备成薄膜状的PP合成纸，由于pp合成纸中添加有含有硅氢结构的有机硅聚合物，因此在其表面含有一定的硅氢键，其能够在三(五氟苯)硼烷的催化下与二元醇中的羟基发生脱氢偶联反应，由于二元醇中的一个羟基被反应，则剩下的一个羟基则被接枝到了PP合成纸表面，从而使得改性后的PP合成纸的一侧含有羟基，另一侧则不含有羟基，从而含有羟基的一侧能够与动物胶粘结剂有效粘结，而不含有羟基的一侧则由于表面极性以及表面活性能较小，则不具有亲水性能，具有光滑的手感以及不粘污物的特点。
作为优选，所述步骤(S.2)中制备得到的PP合成纸还经过电晕处理，然后经过再将经过电晕处理后的PP合成纸使用磨砂辊摩擦挤压处理。
本发明中的PP合成纸经过电晕处理，使塑料分子的化学键断裂而降解，增加表面粗糙度和表面积，并且能够能使塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高了其表面能，进而提升了与动物胶粘结剂之间的结合力。同时，通过磨砂辊摩擦挤压处理后能够使得PP合成纸表面的粗糙度提升，提高了与胶水之间的接触面积。
作为优选，所述电晕处理直至电晕值为40～50达因之间，磨砂辊的规格为300～400目。
一种通过上述方法制备得到的改性PP合成纸在纸塑复合材料中的应用。
本发明中个制备得到的这种PP合成纸能够用作纸塑复合材料中的薄膜材料，其能够在动物胶粘结剂的粘结作用下与白卡纸等纸张进行粘结复合，从而形成可以作为包装材料以及文件夹表层材料的纸塑复合材料。
因此，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中的改性PP合成纸，其一侧的表面接枝有活性基团，因此在该面的极性能够大大提升，从而与与动物胶粘结剂的亲和力大大提升，从而提升了两者之间的粘结力。
(2)改性后的PP合成纸不仅具有柔软平整以及耐高温的特性，同时其裱贴性能大幅改善，更容易裱贴。
(3)本发明中的改性PP合成纸能够在动物胶粘结剂的粘结作用下与白卡纸等纸张进行粘结复合，从而形成可以作为环保型的包装材料以及文件夹表层材料的纸塑复合材料。
具体实施方式
下面具体实施例以及应用例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
按照重量份数计称取PP 100份、POE 20份、马来酸酐1份、纳米碳酸钙20份以及含氢量为0.85％的含氢硅油10份，将各原料进行混合，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，得到改性PP母粒，然后将PP母粒经过挤出方式制备成膜，得到PP合成纸。将制备得到的PP合成纸经电晕处理直至电晕值为40达因之间，并用300目的磨砂辊摩擦挤压处理，使得PP合成纸表面带有花纹。最后在得到的PP合成纸表面喷涂含有10wt％乙二醇以及催化剂量的三(五氟苯)硼烷的甲苯溶液，30℃下保温一定30min后，清洗表面多余的有机溶剂，烘干得到一侧面表面接枝有羟基的改性PP合成纸。
实施例2
按照重量份数计称取PP 100份、POE 30份、甲基丙烯酸缩水甘油酯10份、纳米碳酸钙50份以及含氢量为1.58％的含氢硅树脂5份，将各原料进行混合，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，得到改性PP母粒，然后将PP母粒经过流延方式制备成膜，得到PP合成纸。将制备得到的PP合成纸经电晕处理直至电晕值为50达因之间，并用400目的磨砂辊摩擦挤压处理，使得PP合成纸表面带有花纹。最后在得到的PP合成纸表面喷涂含有15wt％丙二醇以及催化剂量的三(五氟苯)硼烷的甲苯溶液，50℃下保温一定30min后，清洗表面多余的有机溶剂，烘干得到一侧面表面接枝有羟基的改性PP合成纸。
实施例3
按照重量份数计称取PP 100份、POE 25份、PP-g-MAH 5份、纳米碳酸钙40份以及含氢量为1.32％的含氢硅树脂8份，将各原料进行混合，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，得到改性PP母粒，然后将PP母粒经过流延方式制备成膜，得到PP合成纸。将制备得到的PP合成纸经电晕处理直至电晕值为45达因之间，并用350目的磨砂辊摩擦挤压处理，使得PP合成纸表面带有花纹。最后在得到的PP合成纸表面喷涂含有12wt％丁二醇以及催化剂量的三(五氟苯)硼烷的甲苯溶液，40℃下保温一定20min后，清洗表面多余的有机溶剂，烘干得到一侧面表面接枝有羟基的改性PP合成纸。
实施例4
按照重量份数计称取PP 100份、POE24份、PP-g-GMA 4份、纳米碳酸钙30份以及含氢量为1.08％的含氢硅油6份，将各原料进行混合，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，得到改性PP母粒，然后将PP母粒经过流延方式制备成膜，得到PP合成纸。将制备得到的PP合成纸经电晕处理直至电晕值为42达因之间，并用300目的磨砂辊摩擦挤压处理，使得PP合成纸表面带有花纹。最后在得到的PP合成纸表面喷涂含有12wt％聚乙二醇200以及催化剂量的三(五氟苯)硼烷的甲苯溶液，35℃下保温一定15min后，清洗表面多余的有机溶剂，烘干得到一侧面表面接枝有羟基的改性PP合成纸。
实施例5
按照重量份数计称取PP 100份、POE 28份、POE-g-MAH 8份、纳米碳酸钙40份以及含氢量为1.36％的含氢硅树脂8份，将各原料进行混合，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，得到改性PP母粒，然后将PP母粒经过挤出方式制备成膜，得到PP合成纸。将制备得到的PP合成纸经电晕处理直至电晕值为48达因之间，并用400目的磨砂辊摩擦挤压处理，使得PP合成纸表面带有花纹。最后在得到的PP合成纸表面喷涂含有14wt％乙二醇以及催化剂量的三(五氟苯)硼烷的甲苯溶液，45℃下保温一定25min后，清洗表面多余的有机溶剂，烘干得到一侧面表面接枝有羟基的改性PP合成纸。
应用例1～5
将实施例1～5中制备得到的改性PP合成纸通过改性纸塑复合胶与白卡纸进行粘结。
其中应用例1～5中的改性纸塑复合胶，按照重量份数计包括骨胶60份、麦芽糖30份、粒径为0.5～2μm的超细滑石粉25份、谷氨酰胺转氨酶0.5份、胶原蛋白酶0.5份、水40份
以及硼酸5份。
其制备方法包括以下步骤：
(S.1)将骨胶以及麦芽糖置于水中，升温至65℃溶解后加入超细滑石粉形成稳定的胶体；
(S.2)调节胶体温度至42℃，并向胶体中加入谷氨酰胺转氨酶，搅拌酶解45min后，得到一次酶解物；
(S.3)向一次酶解物中再次加入胶原蛋白酶，40℃，酶解30min，加入硼酸，升高温度至75℃，保持30min，使得酶失活，自然冷却至室温即得到改性纸塑复合胶。
对比应用例1～5
将实施例1～5中制备得到的改性PP合成纸通过传统动物骨胶粘结剂与白卡纸进行粘结。
对比应用例6
将市售的PP合成纸通过与应用例中的改性纸塑复合胶与白卡纸进行粘结。
对比应用例7
将市售的PP合成纸通过传统动物骨胶粘结剂与白卡纸进行粘结。
将应用例1～5以及对比应用例1～7中制备得到的纸塑复合材料按照GB/T9846测试其胶合强度，测试结果如下表所示：
表1实施例1～5与对比例1的检测结果表：
Figure BDA0002968709310000051
Figure BDA0002968709310000061
从表中数据可知，本发明实施例1～5中制备得到的改性PP合成纸相较于市售PP合成纸而言，其通过动物胶粘结剂与白卡纸之间具有良好的粘结效果，并且表面平整光滑无气泡，且在较高温度以及较大湿度情况，仍然具有良好的粘结力。同时将改性PP合成纸与改性纸塑复合胶复合后，其平整度以及粘结强度能够得到进一步的提升。而相较于对比应用例7，其由于市售PP合成纸与传统动物骨胶粘结剂之间的极性差异较大，使得其粘结效果较差，基本无法达到实用效果。

Claims (6)

1.一种改性PP合成纸的制备方法，其特征在于，所述PP合成纸的一侧面表面接枝有用于增强与动物胶粘结剂的结合力的活性基团，所述活性基团为羟基；
所述PP合成纸按照重量份数计包括PP 100份、POE 20~30份、接枝改性剂1~10份、纳米碳酸钙20~50份以及活性改性剂5~10份；所述活性改性剂为含有硅氢结构的有机硅聚合物；
所述制备方法包括以下步骤：
（S.1）改性PP母粒的制备：将按照配方称取各原料进行混合，混合均匀后通过挤出机挤出造粒，得到改性PP母粒；
（S.2）PP合成纸的制备：将得到的改性PP母粒经过挤出、模压或者流延的方式制备成膜，得到PP合成纸；
（S.3）PP合成纸表面改性：在得到的PP合成纸表面喷涂含有二元醇以及催化剂量的三（五氟苯）硼烷的有机溶剂，保温一定时间后清洗表面多余的有机溶剂，烘干得到改性PP合成纸。
2.根据权利要求1所述的一种改性PP合成纸的制备方法，其特征在于，所述接枝改性剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、PP-g-MAH、PP-g-GMA、POE-g-MAH或者POE-g-GMA中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种改性PP合成纸的制备方法，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒径在10~100nm之间。
4.根据权利要求1所述的一种改性PP合成纸的制备方法，其特征在于，所述步骤（S.2）中制备得到的PP合成纸还经过电晕处理，然后经过再将经过电晕处理后的PP合成纸使用磨砂辊摩擦挤压处理。
5.根据权利要求4所述的一种改性PP合成纸的制备方法，其特征在于，所述电晕处理直至电晕值为40~50达因之间，磨砂辊的规格为300~400目。
6.一种通过权利要求1~5中任意一项改性PP合成纸的制备方法制备得到的改性PP合成纸在纸塑复合材料中的应用。
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