CN114161797A - 一种消光涂布基膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消光涂布基膜，依次由上表层、芯层和下表层构成；所述上表层由下述质量份的原料组成：消光母料90‑95份、松香树脂4‑7份、抗粘剂1‑3份，所述消光母料由下述质量份的原料制成：聚丙烯82.5‑90.5份、硅烷改性二氧化硅消光粉5‑10份、引发剂0.001‑0.002份。本发明还公开了消光涂布基膜的制备方法。本发明无需预涂底胶即可直接进行PVDC涂布，节约成本、安全环保，而且具备良好的消光性能和机械性能，是一种新型、绿色、性能优越的包装基材。

Description

一种消光涂布基膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，尤其涉及一种消光涂布基膜及其制备方法。
背景技术
随着技术的发展，包装材料的性能得到进一步提升。对于水分敏感度高的食品、医药等包装领域，为了延长商品的保质期，对包装材料的阻隔性能提出了更高的要求。聚偏二氯乙烯(PVDC)对水和氧气具有很强的阻隔性，现有的包装材料常以BOPP基膜为载体，以PVDC为面涂料，在基膜上涂布形成PVDC涂布膜，广泛应用于各种产品的包装，尤其是对食品、药品的保质性能良好。
传统的PVDC涂布膜在生产过程中，为解决面涂料聚偏二氯乙烯难以牢固附着于薄膜基材上的问题，通常采用先对薄膜表面电晕处理，然后再预涂溶剂型聚氨酯等粘合剂，经烘干后再涂布聚偏二氯乙烯面涂涂料。工艺流程如下：基材表面电晕处理-预涂底胶-烘干-面涂-烘干。这种预涂底胶的生产工艺存在以下缺点：(1)溶剂型底胶所使用的甲苯、乙酸乙酯等溶剂在生产过程中的挥发污染周围环境，也危害操作人员健康；(2)在涂布薄膜上的溶剂残留，对被包装的食品、药品等会造成污染,危及消费者的身体健康；(3)这些溶剂均属于易燃易爆物品，溶剂的储放存在较大的安全隐患；(4)预涂底胶需要与之相匹配的干燥设备，加大了能源的消耗，生产成本也较高。虽然近年来随着水性胶粘剂的发展,环保问题得到一些改善，但成本仍然较高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种消光涂布基膜及其制备方法，该消光涂布基膜无需预涂底胶即可直接进行PVDC涂布，节约成本、安全环保，而且具备良好的消光性能和机械性能，是一种新型、绿色、性能优越的包装基材。
本发明提出的一种消光涂布基膜，依次由上表层、芯层和下表层构成；所述上表层由下述质量份的原料组成：消光母料90-95份、松香树脂4-7份、抗粘剂1-3份，所述消光母料由下述质量份的原料制成：聚丙烯90-95份、硅烷改性二氧化硅消光粉5-10份、抗氧剂0.1-0.5份，所述硅烷改性二氧化硅消光粉是以含氟硅烷偶联剂和乙烯基硅烷偶联剂对二氧化硅消光粉进行表面接枝改性得到。
优选地，所述二氧化硅消光粉、含氟硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂的质量比为100：(1-2)：(2-5)。
优选地，所述二氧化硅消光粉为粒径为2-4μm的二氧化硅微球。
优选地，所述含氟硅烷偶联剂为三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷或其组合。
优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或其组合。
优选地，所述硅烷改性二氧化硅消光粉的制备方法为：将含氟硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂和二氧化硅消光粉加入甲苯中，分散均匀，然后在80-100℃下反应2-6h，过滤、干燥，即得。
优选地，所述消光母料的制备方法为：将聚丙烯、硅烷改性二氧化硅消光粉、抗氧剂混合后，在180-220℃下熔融挤出，即得。
优选地，所述芯层由下述质量份的原料制成：聚丙烯45-55份，聚乙烯40-45份，抗静电剂1.1-6.3份；所述下表层由下述质量份的原料制成：聚丙烯95-99份，抗粘剂1-5份。
优选地，所述聚丙烯为二元或三元聚丙烯共聚物，在230℃、2.16kg下的熔融指数为3-4g/10min。
优选地，所述高密度聚乙烯的密度为0.920-0.961g/cm3，在230℃、2.16kg下的熔融指数为0.03-0.08g/10min。
优选地，所述抗粘剂为康斯坦普AB6018PP.
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168或其组合，优选为抗氧剂1010、抗氧剂168按质量比为(1-2)：1组成。
优选地，所述抗静电剂为抗静电剂PBT。
优选地，所述消光涂布基膜的厚度为15-50μm，上表层的厚度为2.1-7.0μm，下表层的厚度为0.8-2.7μm。
一种所述的消光涂布基膜的制备方法，包括：将芯层的原料加入主挤出机中加热熔融，得到芯层熔体，分别将上表层、下表层的原料加入两台辅挤出机中加热熔融，得到上表层熔体、下表层熔体，将所述芯层熔体、上表层熔体、下表层熔体在模头中汇合挤出，得到铸片，所述铸片依次经过冷却、纵向拉伸、横向拉伸，然后对上表层的表面进行电晕处理至达因值为38-45，得到消光涂布基膜。
优选地，所述芯层的原料加热熔融温度为247-252℃，上表层的原料加热熔融温度为250-258℃，下表层的原料加热熔融温度为220-250℃，模头温度为248-255℃。
优选地，所述纵向拉伸包括：先在120-134℃下预热，然后在温度为120-128℃、拉伸倍率为4.7-5.0倍的条件下拉伸，再在126-136℃下定型。
优选地，所述横向拉伸包括：先在168-172℃下预热，然后温度为在152-156℃、拉伸倍率为8.5-9.5倍的条件下拉伸，再在162-168℃下定型，然后室温冷却。
本发明的有益效果如下：
本发明消光涂布基膜的上表层为消光层，添加适量的松香树脂，可以提高消光层与聚偏二氯乙烯涂料以及芯层的粘结性，添加含氟硅烷偶联剂和乙烯基硅烷偶联剂改性得到的硅烷改性二氧化硅消光粉，其中含氟硅烷可以起到润滑作用，避免消光层粘结性过高而引起粘辊，而乙烯基硅烷可以显著提高消光粉与聚丙烯的相容性以及消光粉在聚丙烯中的分散性，避免由于消光粉分散不好导致的薄膜成膜性差甚至破膜；芯层原料由聚丙烯、聚乙烯按一定比例复配，使芯层表面具有一定的粗糙度，有利于进一步提高消光层与芯层的结合牢度；因此，本发明通过对消光涂布基膜的消光层、芯层原料的优化，使消光层能够同时与聚偏二氯乙烯涂料以及芯层具有很好的结合牢度，并且不粘辊，加工性能好，无需预涂底胶即可直接进行聚偏二氯乙烯涂料的涂布，节约成本、安全环保，而且具备良好的消光性能和机械性能，是一种新型、绿色、性能优越的包装基材。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种消光涂布基膜，依次由上表层、芯层和下表层构成；所述上表层由下述质量份的原料组成：消光母料92份、松香树脂6份、抗粘剂2份，消光母料由下述质量份的原料制成：聚丙烯92份、硅烷改性二氧化硅消光粉8份、抗氧剂0.4份。
消光母料的制备方法为：将聚丙烯、硅烷改性二氧化硅消光粉、抗氧剂混合后，在180-220℃下熔融挤出，即得；硅烷改性二氧化硅消光粉的制备方法为：将三氟丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和二氧化硅消光粉加入甲苯中，分散均匀，然后在90℃下反应5h，过滤、干燥，即得，二氧化硅消光粉、三氟丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为100：1.5：3，二氧化硅消光粉与甲苯的比例为1g：10mL，二氧化硅消光粉为粒径为2-4μm的二氧化硅微球。
芯层各原料组成及重量比例如下：聚丙烯50份，聚乙烯42份，抗静电剂5份；下表层各原料组成及重量比例如下：聚丙烯97份，抗粘剂3份。
聚丙烯在230℃、2.16kg下的熔融指数为3.15g/10min,高密度聚乙烯的密度为0.920-0.961g/cm3，在230℃、2.16kg下的熔融指数为0.05g/10min,抗粘剂为康斯坦普AB6018PP，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168按质量比为2：1组成，抗静电剂为抗静电剂PBT。
消光涂布基膜的厚度为15μm，上表层的厚度为2.1μm，下表层的厚度为0.8μm。
消光涂布基膜的制备方法包括：将芯层的原料加入主挤出机中在250℃下加热熔融，得到芯层熔体，将上表层的原料加入一台辅挤出机中在255℃下加热熔融，得到上表层熔体，将下表层的原料加入另一台辅挤出机中在240℃下加热熔融，得到下表层熔体，将芯层熔体、上表层熔体、下表层熔体在250℃的模头中汇合挤出，得到铸片，铸片冷却后，先在130℃下预热，然后在温度为125℃、拉伸倍率为4.8倍的条件下纵向拉伸，再在130℃下定型，然后在170℃下预热，在温度为155℃、拉伸倍率为9倍的条件下横向拉伸，再在165℃下定型，然后室温冷却，然后对上表层的表面进行电晕处理至达因值为40，得到消光涂布基膜。
实施例2
一种消光涂布基膜，依次由上表层、芯层和下表层构成；所述上表层由下述质量份的原料组成：消光母料90份、松香树脂7份、抗粘剂3份，所述消光母料由下述质量份的原料制成：聚丙烯90份、硅烷改性二氧化硅消光粉10份、抗氧剂0.1份。
消光母料的制备方法为：将聚丙烯、硅烷改性二氧化硅消光粉、抗氧剂混合后，在180-220℃下熔融挤出，即得；硅烷改性二氧化硅消光粉的制备方法为：将三氟丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和二氧化硅消光粉加入甲苯中，分散均匀，然后在80℃下反应6h，过滤、干燥，即得，二氧化硅消光粉、三氟丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为100：1：2，二氧化硅消光粉与甲苯的比例为1g：10mL，二氧化硅消光粉为粒径为2-4μm的二氧化硅微球。
芯层各原料组成及重量比例如下：聚丙烯45份，聚乙烯40份，抗静电剂1.1份；下表层各原料组成及重量比例如下：聚丙烯95份，抗粘剂5份。
聚丙烯在230℃、2.16kg下的熔融指数为3.15g/10min,高密度聚乙烯的密度为0.920-0.961g/cm3，在230℃、2.16kg下的熔融指数为0.05g/10min,抗粘剂为康斯坦普AB6018PP，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168按质量比为2：1组成，抗静电剂为抗静电剂PBT。
消光涂布基膜的厚度为15μm，上表层的厚度为2.1μm，下表层的厚度为0.8μm。
实施例2的消光涂布基膜制备方法同实施例1。
实施例3
一种消光涂布基膜，依次由上表层、芯层和下表层构成；所述上表层由下述质量份的原料组成：消光母料95份、松香树脂4份、抗粘剂1份，所述消光母料由下述质量份的原料制成：聚丙烯95份、硅烷改性二氧化硅消光粉5份、抗氧剂0.5份。
消光母料的制备方法为：将聚丙烯、硅烷改性二氧化硅消光粉、抗氧剂混合后，在180-220℃下熔融挤出，即得；硅烷改性二氧化硅消光粉的制备方法为：将三氟丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和二氧化硅消光粉加入甲苯中，分散均匀，然后在100℃下反应2h，过滤、干燥，即得，二氧化硅消光粉、三氟丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为100：2：5，二氧化硅消光粉与甲苯的比例为1g：10mL，二氧化硅消光粉为粒径为2-4μm的二氧化硅微球。
芯层各原料组成及重量比例如下：聚丙烯55份，聚乙烯45份，抗静电剂6.3份；下表层各原料组成及重量比例如下：聚丙烯99份，抗粘剂1份。
聚丙烯在230℃、2.16kg下的熔融指数为3.15g/10min,高密度聚乙烯的密度为0.920-0.961g/cm3，在230℃、2.16kg下的熔融指数为0.05g/10min,抗粘剂为康斯坦普AB6018PP，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168按质量比为2：1组成，抗静电剂为抗静电剂PBT。
消光涂布基膜的厚度为15μm，上表层的厚度为2.1μm，下表层的厚度为0.8μm。
实施例3的消光涂布基膜制备方法同实施例1。
对比例1
一种消光涂布基膜，依次由上表层、芯层和下表层构成；所述上表层由下述质量份的原料组成：消光母料98份、抗粘剂2份，消光母料由下述质量份的原料制成：聚丙烯92份、硅烷改性二氧化硅消光粉8份、抗氧剂0.4份。
消光母料的制备方法为：将聚丙烯、硅烷改性二氧化硅消光粉、抗氧剂混合后，在180-220℃下熔融挤出，即得；硅烷改性二氧化硅消光粉的制备方法为：将三乙烯基三甲氧基硅烷和二氧化硅消光粉加入甲苯中，分散均匀，然后在90℃下反应5h，过滤、干燥，即得，二氧化硅消光粉、三乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为100：4.5，二氧化硅消光粉与甲苯的比例为1g：10mL，二氧化硅消光粉为粒径为2-4μm的二氧化硅微球。
芯层各原料组成及重量比例如下：聚丙烯50份，聚乙烯42份，抗静电剂5份；下表层各原料组成及重量比例如下：聚丙烯97份，抗粘剂3份。
聚丙烯在230℃、2.16kg下的熔融指数为3.15g/10min,高密度聚乙烯的密度为0.920-0.961g/cm3，在230℃、2.16kg下的熔融指数为0.05g/10min,抗粘剂为康斯坦普AB6018PP，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168按质量比为2：1组成，抗静电剂为抗静电剂PBT。
消光涂布基膜的厚度为15μm，上表层的厚度为2.1μm，下表层的厚度为0.8μm。
对比例1的消光涂布基膜制备方法同实施例1。
试验例
将实施例1-3制备的消光涂布基膜和对比例1的消光涂布基膜进行性能测试，检测参照国标GB/T10003-2008，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003326282400000081
Figure BDA0003326282400000091
在实施例1-3和对比例1的消光涂布基膜制备的纵向拉伸过程中观察是否存在粘辊现象，观察结果如表2所示：
表2
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
是否存在粘辊 未出现粘辊 未出现粘辊 未出现粘辊 未出现粘辊
采用PVDC涂料分别对实施例1-3制备的消光涂布基膜和对比例1的消光涂布基膜进行涂布制成消光涂布膜，涂布量为0.5-0.7g/m2，然后进行附着力测试，测试方法为：取涂布完成后的消光涂布膜分别放在玻璃板上，有涂层的一面向上，取3M600胶带贴于涂层上，用大拇指按压，均匀贴好，然后以相反方向迅速剥离，重复粘贴-剥离的过程3次，观察涂层脱落情况。测试结果如表3所示：
表3
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
涂层脱落情况 未脱落 未脱落 未脱落 脱落
以实施例1为例，考察本发明制备的消光涂布基膜在涂布PVDC涂料后形成的涂布膜的阻隔性能，涂布量为0.67g/m2。根据其在高湿度条件下的OTR(氧气透过率值)判断涂布膜阻隔性能。测试结果如表4所示。
表4
Figure BDA0003326282400000092
Figure BDA0003326282400000101
结合表1-4的测试结果，可以看出，本发明的消光涂布基膜对PVDC面涂涂料的结合力明显优于普通消光涂布基膜，其可以在无底涂的前提下，满足PVDC涂料的附着力要求，使涂层不发生脱落；具有良好的机械性能，机械性能与普通消光涂布基膜相当；加工性能好，加工过程中不粘辊，适合实际生产的需求；其涂布PVDC涂料后形成的涂布膜具有优良的阻隔性能，能满足食品、药品等对于高阻隔性能的要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消光涂布基膜，其特征在于，依次由上表层、芯层和下表层构成；所述上表层由下述质量份的原料组成：消光母料90-95份、松香树脂4-7份、抗粘剂1-3份，所述消光母料由下述质量份的原料制成：聚丙烯90-95份、硅烷改性二氧化硅消光粉5-10份、抗氧剂0.1-0.5份，所述硅烷改性二氧化硅消光粉是以含氟硅烷偶联剂和乙烯基硅烷偶联剂对二氧化硅消光粉进行表面接枝改性得到。
2.根据权利要求1所述的消光涂布基膜，其特征在于，所述二氧化硅消光粉、含氟硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂的质量比为100：(1-2)：(2-5)；优选地，所述二氧化硅消光粉为粒径为2-4μm的二氧化硅微球；优选地，所述含氟硅烷偶联剂为三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷或其组合；优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或其组合。
3.根据权利要求1或2所述的消光涂布基膜，其特征在于，所述硅烷改性二氧化硅消光粉的制备方法为：将含氟硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂和二氧化硅消光粉加入甲苯中，分散均匀，然后在80-100℃下反应2-6h，过滤、干燥，即得。
4.根据权利要求1-3任一项所述的消光涂布基膜，其特征在于，所述消光母料的制备方法为：将聚丙烯、硅烷改性二氧化硅消光粉、抗氧剂混合后，在180-220℃下熔融挤出，即得。
5.根据权利要求1-4任一项所述的消光涂布基膜，其特征在于，所述芯层由下述质量份的原料制成：聚丙烯45-55份，聚乙烯40-45份，抗静电剂1.1-6.3份；所述下表层由下述质量份的原料制成：聚丙烯95-99份，抗粘剂1-5份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的消光涂布基膜，其特征在于，所述聚丙烯为二元或三元聚丙烯共聚物，在230℃、2.16kg下的熔融指数为3-4g/10min；所述高密度聚乙烯的密度为0.920-0.961g/cm3，在230℃、2.16kg下的熔融指数为0.03-0.08g/10min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的消光涂布基膜，其特征在于，所述抗粘剂为康斯坦普AB6018PP，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168或其组合，所述抗静电剂为抗静电剂PBT。
8.根据权利要求1-7任一项所述的消光涂布基膜，其特征在于，所述消光涂布基膜的厚度为15-50μm，上表层的厚度为2.1-7.0μm，下表层的厚度为0.8-2.7μm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的消光涂布基膜的制备方法，其特征在于，包括：将芯层的原料加入主挤出机中加热熔融，得到芯层熔体，分别将上表层、下表层的原料加入两台辅挤出机中加热熔融，得到上表层熔体、下表层熔体，将所述芯层熔体、上表层熔体、下表层熔体在模头中汇合挤出，得到铸片，所述铸片依次经过冷却、纵向拉伸、横向拉伸，然后对上表层的表面进行电晕处理至达因值为38-45，得到消光涂布基膜。
10.根据权利要求9所述的消光涂布基膜的制备方法，其特征在于，所述芯层的原料加热熔融温度为247-252℃，上表层的原料加热熔融温度为250-258℃，下表层的原料加热熔融温度为220-250℃，模头温度为248-255℃；
所述纵向拉伸包括：先在120-134℃下预热，然后在温度为120-128℃、拉伸倍率为4.7-5.0倍的条件下拉伸，再在126-136℃下定型；
所述横向拉伸包括：先在168-172℃下预热，然后温度为在152-156℃、拉伸倍率为8.5-9.5倍的条件下拉伸，再在162-168℃下定型，然后室温冷却。
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