CN113172974A - 一种双向拉伸可降解薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双向拉伸可降解薄膜，包括依次接触的A层、B层和C层，A层包括以下质量分数的原料：热封母料A：83～85％，爽滑剂：2～3％，防粘剂A：2～3％，抗静电剂A：3～5％，聚乳酸：4～10％；B层包括以下质量分数的原料：聚乳酸：80～90％，引发剂：1～5％，马来酸酐：5～15％；C层包括以下质量分数的原料：热封母料C：85～88％，防粘剂C：2～5％，抗静电剂C：3～5％。聚乳酸：2～10％。本发明通过改性聚乳酸与改性聚丙烯复合，在满足可降解的同时，薄膜的其他性能也大大满足现有烟用包装膜的要求。本发明还提供了一种双向拉伸可降解薄膜的制备方法。

Description

一种双向拉伸可降解薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子膜技术领域，尤其涉及一种双向拉伸可降解薄膜及其制备方法。
背景技术
BOPP烟用薄膜又称双向拉伸聚丙烯烟膜，简称烟膜，是由多种聚丙烯功能性材料进行共挤、拉伸成型。烟膜具有高透明度和光泽感，材料无毒、分子结构稳定，对气味及水分有一定的阻隔功能，因此是香烟包装的理想材料。
传统烟膜主要成分为石油提取物聚烯烃，而它们的降解至少要花费上百年时间，这给环境带来极大负荷。2020年1月19日，国家发展改革委、生态环境部发布了新版限塑令—《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，规划三个阶段限塑实施目标，以及对四个重点领域(不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、宾馆酒店一次性用品、快速塑料包装)的塑料使用进行限制。随着国家相关政策的制定与人们环保意识的加强，可降解材料是大势所趋，它的应用也会越来越广泛。传统聚烯烃包装烟膜虽然力学性能、热学性能与界面光滑性能均较优，但是由于降解比较困难，对环境带来较大的负面影响。响应国家新政策的新降解烟膜，如聚乳酸降解烟膜，虽然满足降解要求，但是烟膜本身断裂伸长率，热封强度与表面光滑度均难以满足现有烟用包装膜相关要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双向拉伸可降解薄膜及其制备方法，本发明中的薄膜大部分为降解材料的同时，也保证了薄膜本身的断裂伸长率，热封强度与表面光滑度。
本发明提供一种双向拉伸可降解薄膜，包括依次接触的A层、B层和C层，A层包括以下质量分数的原料：
热封母料A：83～85％，爽滑剂：2～3％，防粘剂A：2～3％，抗静电剂A：3～5％，聚乳酸：4～10％；
B层包括以下质量分数的原料：
聚乳酸：80～90％，引发剂：1～5％，马来酸酐：5～15％；
C层包括以下质量分数的原料：
热封母料C：85～88％，防粘剂C：2～5％，抗静电剂C：3～5％。聚乳酸：2～10％。
优选的，所述热封母料A和热封母料C独立的选自聚丙烯和丁二烯二元共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物、低密度线乙烯和流延聚丙烯中的一种或几种。
优选的，所述爽滑剂为硅酮类爽滑剂；
所述防粘剂A和防粘剂C为玻璃微珠类防粘剂；
所述抗静电剂A和抗静电剂C为乙氧基硼类抗静电剂。
优选的，所述引发剂为酯类过氧化物和/或酮类过氧化物。
本发明提供如上文所述的双向拉伸可降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
A)按照原料配比将A层、B层和C层的原料分别挤出共混，得到A层共混料、B层共混料和C层共混料；
B)将A层共混料、B层共混料和C层共混料进行三层共挤出，再经过流延、纵向拉伸和横向拉伸，得到双向拉伸可降解薄膜。
优选的，所述A层挤出共混的温度为180～200℃。
优选的，所述B层挤出共混的温度为170～190℃。
优选的，所述C层挤出共混的温度为180～200℃。
优选的，所述纵向拉伸的拉伸比为3.5～4.5；所述横向拉伸的拉伸比为4.0～5.0。
优选的，所述在纵向拉伸之前先对薄膜在95～115℃下软化。
本发明提供了一种双向拉伸可降解薄膜，包括依次接触的A层、B层和C层，A层包括以下质量分数的原料：热封母料A：83～85％，爽滑剂：2～3％，防粘剂A：2～3％，抗静电剂A：3～5％，聚乳酸：4～10％；B层包括以下质量分数的原料：聚乳酸：80～90％，引发剂：1～5％，马来酸酐：5～15％；C层包括以下质量分数的原料：热封母料C：85～88％，防粘剂C：2～5％，抗静电剂C：3～5％。聚乳酸：2～10％。本发明通过改性聚乳酸与改性聚丙烯复合，薄膜的纵向断裂伸长率(MD)保持在120％以上，横向断裂伸长率(TD)保持在170％以上。热封强度在80℃时在0.35N/15mm以上，表面粗糙度在0.2以下，在满足可降解的同时，薄膜的其他性能也大大满足现有烟用包装膜的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明中双向拉伸可降解薄膜的制备工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种双向拉伸可降解薄膜，包括依次接触的A层、B层和C层，
A层包括以下质量分数的原料：
热封母料A：83～85％，爽滑剂：2～3％，防粘剂A：2～3％，抗静电剂A：3～5％，聚乳酸：4～10％；
B层包括以下质量分数的原料：
聚乳酸：80～90％，引发剂：1～5％，马来酸酐：5～15％；
C层包括以下质量分数的原料：
热封母料C：85～88％，防粘剂C：2～5％，抗静电剂C：3～5％。聚乳酸：2～10％。
在本发明中，所述A层中的热封母料A优选聚丙烯和丁二烯二元共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、低密度线乙烯(LDPE)和流延聚丙烯(CPP)中的一种或几种，具体的，可以是中石化FS5612热封料；所述热封母料A的质量分数优选为83～85％，更优选为84～85％；所述爽滑剂优选为硅酮类爽滑剂，优选为SAB06554PPR爽滑剂或PSE-5099RP爽滑剂；所述爽滑剂的质量分数优选为2～3％；所述防粘剂A优选为玻璃微珠类防粘剂，如ABVT22SC防粘剂；所述防粘剂A的质量分数优选为2～3％；所述抗静电剂A优选为乙氧基硼类抗静电剂，如FASPS2955抗静电剂；所述抗静电剂A的质量分数优选为3～5％，更优选为4～5％。
为保证A层与B层之间的界面相容性，本发明在A层中加入少量聚乳酸，所述聚乳酸的质量分数优选为4～10％，优选为5～9％，如4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述B层中聚乳酸的质量分数优选为83～85％，如83％、84％、85％，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；所述引发剂优选为为酯类过氧化物和/或酮类过氧化物，如过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮和过氧化环己酮中的一种或几种。所述引发剂的作用为引发聚乳酸类聚酯与马来酸酐接枝，增强B层与A、C层相容性。
所述B层中马来酸酐的质量分数优选为5～15％，如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。所述马来酸酐为被接枝物，提升聚酯与聚酯之间的相容性。
在本发明中，所述C层中的热封母料C优选聚丙烯和丁二烯二元共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、低密度线乙烯(LDPE)、流延聚丙烯(CPP)等中的一种或几种，具体的，可以是中石化FS5612热封料；所述热封母料C的质量分数优选为85～88％，如85％、86％、87％、88％，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；所述防粘剂C优选为玻璃微珠类防粘剂，如ABS04S防粘剂；所述防粘剂C的质量分数优选为2～5％，如2％、3％、4％、5％，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；所述抗静电剂C优选为乙氧基硼类抗静电剂，如DS126T抗静电剂；所述抗静电剂C的质量分数优选为3～5％，更优选为4～5％。
为保证C层与B层之间的界面相容性，本发明在C层中加入少量聚乳酸，所述聚乳酸的质量分数优选为2～10％，优选为3～9％，如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述A层和C层的总厚度为整个薄膜总厚度的1/20左右。
本发明还提供了一种上文所述的双向拉伸可降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
A)按照原料配比将A层、B层和C层的原料分别挤出共混，得到A层共混料、B层共混料和C层共混料；
B)将A层共混料、B层共混料和C层共混料进行三层共挤出，再经过流延、纵向拉伸和横向拉伸，得到双向拉伸可降解薄膜。
在本发明中，所述A层、B层和C层的原料配方与上文所述的A层、B层和C层的原料配方一致，在此不再赘述。
本发明将上述各组分按照配比在双螺杆挤出机中共混挤出，得到A层共混料、B层共混料和C层共混料。
在本发明中，所述A层各成分挤出共混的温度优选为180～200℃，更优选为190～195℃；本发明优选先将所述防粘剂A、爽滑剂、抗静电剂A和聚乳酸共混，然后再与热封母料A进行挤出共混。
在本发明中，所述B层各成分挤出共混的温度优选为170～190℃，更优选为175～185℃，最优选为180℃；
所述C层各成分挤出共混的温度优选为180～200℃，更优选为190～195℃；本发明优选先将所述防粘剂C、抗静电剂C和聚乳酸共混，然后再与热封母料C进行挤出共混。
得到上述三层的共混料之后，本发明将上述三层共混料进行共挤出，制备三层结构流延板材，经水冷后，再在95℃～115℃温度下软化，先纵向拉伸，再横向拉伸，牵引收卷，大分切，小分切后制备双向拉伸可降解薄膜成品。
在本发明中，所述共挤出的温度优选为190～195℃；所述流延为本领域的常用成膜方法，在此不再赘述，
在本发明中，所述软化的温度优选为95～115℃，更优选为100～110℃；所述纵向拉伸的拉伸比优选为3.5～4.5，更优选为4.0～4.5，所述横向拉伸的拉伸比优选为4.0～5.0，更优选为4.5～5.0。
本发明中的双向拉伸可降解薄膜可作为烟膜使用，具有可降解、断裂伸长率高、热封强度高和表面光滑度优异的优点。
本发明提供了一种双向拉伸可降解薄膜，包括依次接触的A层、B层和C层，A层包括以下质量分数的原料：热封母料A：83～85％，爽滑剂：2～3％，防粘剂A：2～3％，抗静电剂A：3～5％，聚乳酸：4～10％；B层包括以下质量分数的原料：聚乳酸：80～90％，引发剂：1～5％，马来酸酐：5～15％；C层包括以下质量分数的原料：热封母料C：85～88％，防粘剂C：2～5％，抗静电剂C：3～5％。聚乳酸：2～10％。本发明在A层和C层两个表层中将非降解的热封料与聚乳酸改性添加剂共混后，再与聚乳酸为主要成分的B层复合，不仅相容性好，界面结合强度高，而且在保证了降解性能的同时，还保证了薄膜本身的断裂伸长率，热封强度与表面光滑度。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种双向拉伸可降解薄膜及其制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
各层成分如表1所示：
表1
A层组成成分 质量分数/％
热封母料FS5612 85
爽滑剂SAB06554PPR 2
防粘剂ABVT22SC 3
抗静电剂FASPS2955 5
聚乳酸 5
B层组成成分 质量分数/％
聚乳酸 80
引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯) 5
马来酸酐 15
C层组成成分 质量分数/％
热封母料FS5612 88
防粘剂ABS04S 5
抗静电剂DS126T 5
聚乳酸 2
A层：将防粘剂ABVT22SC、爽滑剂SAB06554PPR、抗静电剂FASPS2955与聚乳酸的共混料在190℃的双螺杆挤出机中与热封母料FS5612共混；
B层：引发剂的作用下，将聚乳酸与马来酸酐在190℃的双螺杆挤出机中共混；
C层：将防粘剂ABS04S、抗静电剂DS126T与聚乳酸的共混料与聚丙烯和丁二烯二元共聚物(热封料FS5612)共混；
在得到三层共混料后，然后采用三层共挤，制备三层结构流延板材，经水冷后，再在95℃温度下软化，先纵向拉伸(控制拉伸比例在3.5)，再横向拉伸(拉伸比控制在4.5)，牵引收卷，大分切，小分切后制备双向拉伸可降解薄膜成品。
实施例2
表2
A层组成成分 质量分数/％
热封母料FS5612 84
爽滑剂SAB06554PPR 3
防粘剂ABVT22SC 3
抗静电剂FASPS2955 3
聚乳酸 6
B层组成成分 质量分数/％
聚乳酸 85
引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯) 3
马来酸酐 12
C层组成成分 质量分数/％
热封母料FS5612 87
防粘剂ABS04S 4
抗静电剂DS126T 4
聚乳酸 5
A层：将防粘剂ABVT22SC、爽滑剂SAB06554PPR、抗静电剂FASPS2955与聚乳酸的共混料在190℃的双螺杆挤出机中与热封母料FS5612共混；
B层：引发剂的作用下，将聚乳酸与马来酸酐在190℃的双螺杆挤出机中共混；
C层：将防粘剂ABS04S、抗静电剂DS126T与聚乳酸的共混料与聚丙烯和丁二烯二元共聚物(热封料FS5612)共混；
在得到三层共混料后，然后采用三层共挤，制备三层结构流延板材，经水冷后，再在95℃温度下软化，先纵向拉伸(控制拉伸比例在3.5)，再横向拉伸(拉伸比控制在4.5)，牵引收卷，大分切，小分切后制备双向拉伸可降解薄膜成品。
实施例3
表3
Figure BDA0003084854320000071
Figure BDA0003084854320000081
A层：将防粘剂ABVT22SC、爽滑剂SAB06554PPR、抗静电剂FASPS2955与聚乳酸的共混料在190℃的双螺杆挤出机中与热封母料FS5612共混；
B层：引发剂的作用下，将聚乳酸与马来酸酐在190℃的双螺杆挤出机中共混；
C层：将防粘剂ABS04S、抗静电剂DS126T与聚乳酸的共混料与聚丙烯和丁二烯二元共聚物(热封料FS5612)共混；
在得到三层共混料后，然后采用三层共挤，制备三层结构流延板材，经水冷后，再在95℃温度下软化，先纵向拉伸(控制拉伸比例在3.5)，再横向拉伸(拉伸比控制在4.5)，牵引收卷，大分切，小分切后制备双向拉伸可降解薄膜成品。
对比例1
A层组成成分 质量分数/％
热封母料FS5612 10
爽滑剂SAB06554PPR 2
防粘剂ABVT22SC 2
抗静电剂FASPS2955 3
聚乳酸 83
B层组成成分 质量分数/％
聚乳酸 90
引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯) 5
马来酸酐 5
C层组成成分 质量分数/％
热封母料FS5612 86
防粘剂ABS04S 2
抗静电剂DS126T 3
聚乳酸 9
A层：将防粘剂ABVT22SC、爽滑剂SAB06554PPR、抗静电剂FASPS2955与聚乳酸的共混料在190℃的双螺杆挤出机中与热封母料FS5612共混；
B层：引发剂的作用下，将聚乳酸与马来酸酐在190℃的双螺杆挤出机中共混；
C层：将防粘剂ABS04S、抗静电剂DS126T与聚乳酸的共混料与聚丙烯和丁二烯二元共聚物(热封料FS5612)共混；
在得到三层共混料后，然后采用三层共挤，制备三层结构流延板材，经水冷后，再在95℃温度下软化，先纵向拉伸(控制拉伸比例在3.5)，再横向拉伸(拉伸比控制在4.5)，牵引收卷，大分切，小分切后制备双向拉伸可降解薄膜成品。
对比例2
A层组成成分 质量分数/％
热封母料FS5612 83
爽滑剂SAB06554PPR 2
防粘剂ABVT22SC 2
抗静电剂FASPS2955 3
聚乳酸 10
B层组成成分 质量分数/％
聚乳酸 100
C层组成成分 质量分数/％
热封母料FS5612 86
防粘剂ABS04S 2
抗静电剂DS126T 3
聚乳酸 9
A层：将防粘剂ABVT22SC、爽滑剂SAB06554PPR、抗静电剂FASPS2955与聚乳酸的共混料在190℃的双螺杆挤出机中与热封母料FS5612共混；
B层：将聚乳酸在190℃的双螺杆挤出机中共混；
C层：将防粘剂ABS04S、抗静电剂DS126T与聚乳酸的共混料与聚丙烯和丁二烯二元共聚物(热封料FS5612)共混；
在得到三层共混料后，然后采用三层共挤，制备三层结构流延板材，经水冷后，再在95℃温度下软化，先纵向拉伸(控制拉伸比例在3.5)，再横向拉伸(拉伸比控制在4.5)，牵引收卷，大分切，小分切后制备双向拉伸可降解薄膜成品。
对实施例和比较例得到的薄膜进行性能检测，结果如表4所示：
表4
Figure BDA0003084854320000091
Figure BDA0003084854320000101
比较例2制备的产品还存在界面相容性较差的缺陷，也就是后续存在上下表层与芯层界面粘接存在剥落的风险，这个隐患导致在烟用包装膜里面走机的时候完全没法进行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双向拉伸可降解薄膜，包括依次接触的A层、B层和C层，
A层包括以下质量分数的原料：
热封母料A：83～85％，爽滑剂：2～3％，防粘剂A：2～3％，抗静电剂A：3～5％，聚乳酸：4～10％；
B层包括以下质量分数的原料：
聚乳酸：80～90％，引发剂：1～5％，马来酸酐：5～15％；
C层包括以下质量分数的原料：
热封母料C：85～88％，防粘剂C：2～5％，抗静电剂C：3～5％，聚乳酸：2～10％。
2.根据权利要求1所述的双向拉伸可降解薄膜，其特征在于，所述热封母料A和热封母料C独立的选自聚丙烯和丁二烯二元共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物、低密度线乙烯和流延聚丙烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的双向拉伸可降解薄膜，其特征在于，所述爽滑剂为硅酮类爽滑剂；
所述防粘剂A和防粘剂C为玻璃微珠类防粘剂；
所述抗静电剂A和抗静电剂C为乙氧基硼类抗静电剂。
4.根据权利要求1所述的双向拉伸可降解薄膜，其特征在于，所述引发剂为酯类过氧化物和/或酮类过氧化物。
5.如权利要求1～4任意一项所述的双向拉伸可降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
A)按照原料配比将A层、B层和C层的原料分别挤出共混，得到A层共混料、B层共混料和C层共混料；
B)将A层共混料、B层共混料和C层共混料进行三层共挤出，再经过流延、纵向拉伸和横向拉伸，得到双向拉伸可降解薄膜。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述A层挤出共混的温度为180～200℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述B层挤出共混的温度为170～190℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述C层挤出共混的温度为180～200℃。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述纵向拉伸的拉伸比为3.5～4.5；所述横向拉伸的拉伸比为4.0～5.0。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述在纵向拉伸之前先对薄膜在95～115℃下软化。
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