CN114213984B - 一种bopp预涂膜及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及聚丙烯薄膜材料领域，具体公开了一种BOPP预涂膜及其生产工艺，一种BOPP预涂膜，包括基层和热熔胶层，基层由包括以下重量份数的原料制成：聚丙烯树脂100份；抗氧剂0.5‑1份；抗静电剂1‑1.2份；爽滑剂2‑5份；分散剂1‑3份；改性玄武岩纤维10‑15份；改性玄武岩纤维的制备方法如下：等离子体处理，得到等离子体处理的玄武岩纤维；碱性处理，将等离子体处理的玄武岩纤维于氢氧化钠溶液内浸泡10‑20min，取出后水洗至中性，烘干；表面处理，将烘干后的玄武岩纤维浸泡在水中，调节pH为碱性，加入硅烷偶联剂，加热反应，过滤，干燥，得到改性玄武岩纤维。本申请提高了预涂膜中BOPP薄膜的耐热性和韧性。

Description

一种BOPP预涂膜及其生产工艺
技术领域
本发明涉及聚丙烯薄膜材料领域，尤其是涉及一种BOPP预涂膜及其生产工艺。
背景技术
预涂膜由基材和黏合剂胶层构成，预先将塑料薄膜上胶、复卷后，再与纸张印品复合。基材通常为聚酯薄膜和双向拉伸聚丙烯薄膜。双向拉伸聚丙烯薄膜具有透明度高、光亮度好、无毒无味、耐水、耐热、价廉、质地柔软等特点，是覆膜工艺中较理想的材料，其厚度为12-20um左右，因此，从材料成本和加工工艺的角度考虑，绝大部分预涂膜基材采用BOPP薄膜。
相关技术中公开了一种预涂膜，包括基层和热熔胶层，基层是BOPP薄膜，BOPP薄膜由聚丙烯和适量助剂制成，将热熔胶层复合在基层的一面，即可得到预涂膜。
针对上述中的相关技术，发明人认为相关技术中的BOPP薄膜存在耐热性和韧性较差的缺陷。
发明内容
为了提高预涂膜中BOPP薄膜的耐热性和韧性，本申请提供一种BOPP预涂膜及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种BOPP预涂膜，采用如下的技术方案：
一种BOPP预涂膜，包括基层和热熔胶层，所述基层由包括以下重量份数的原料制成：
聚丙烯树脂100份；
抗氧剂0.5-1份；
抗静电剂1-1.2份；
爽滑剂2-5份；
分散剂1-3份；
改性玄武岩纤维10-15份；
改性玄武岩纤维的制备方法如下：
等离子体处理，将10-15份玄武岩纤维放置于真空条件下，在温度为160-180℃下处理5-7min，功率为300-400w，得到等离子体处理的玄武岩纤维；
碱性处理，配置摩尔浓度为0.02-0.05mol/L的氢氧化钠溶液，将等离子体处理的玄武岩纤维于氢氧化钠溶液内浸泡10-20min，取出后水洗至中性，烘干；
表面处理，将烘干后的玄武岩纤维浸泡在水中，调节pH为碱性，加入硅烷偶联剂，加热反应，过滤，干燥，得到改性玄武岩纤维。
通过采用上述技术方案，玄武岩纤维价格低廉，表面光滑且化学性能呈惰性，申请人将玄武岩纤维加入BOPP薄膜时，虽然对耐热性和拉伸强度有一定提升，但是提升幅度较小。申请人进一步研究发现，采用等离子体处理后，玄武岩纤维表面出现明显的刻蚀，生成较多小凸起，提高比表面积，有利于与有机成分结合；经过氢氧化钠碱性处理后，玄武岩纤维表面粗糙度增加，比表面积进一步增加，低浓度的氢氧化钠溶液可以降低对玄武岩纤维的损伤；表面处理步骤中，硅烷偶联剂水解形成羟基经脱水缩合形成硅氧键，然后再与玄武岩纤维表面的羟基加热脱水缩合形成共价键，从而改善玄武岩纤维的界面性能，改性玄武岩纤维加入BOPP薄膜后，显著提高预涂膜中BOPP薄膜的耐热性和韧性。
可选的，在所述干燥步骤后，玄武岩纤维还经过接枝处理：将干燥后的玄武岩纤维、0.5-1份的柠檬酸、0.2-0.4份氯化亚砜和60-80份乙醇混合，搅拌均匀，反应30-40min后，抽滤，水洗，干燥，得到改性玄武岩纤维。
通过采用上述技术方案，碱性处理引入活性官能团，有利于接枝处理时发生接枝反应；玄武岩纤维在柠檬酸乙醇溶液内，经过氯化亚砜的催化作用，发生酯化反应，使得玄武岩纤维表面接枝柠檬酸分子，改善玄武岩纤维和聚丙烯材料之间的相容性，提高附着力和界面结合强度，而且玄武岩纤维在BOPP薄膜内形成三维网络结构，进一步提高预涂膜中BOPP薄膜的耐热性和韧性。
可选的，所述表面处理步骤中，pH为8-8.5。
通过采用上述技术方案，pH太低或太高不利于反应的进行。
可选的，所述表面处理步骤中，加热温度为80-90℃，反应时间为0.5-1小时。
通过采用上述技术方案，加热温度过低，反应较慢且硅烷偶联剂负载量低，加热温度太高，不利于反应的进行。
可选的，所述硅烷偶联剂为A1160。
通过采用上述技术方案，A1160活性较高，甲氧基或乙氧基很容易发生水解和交联反应，有利于提高预涂膜中BOPP薄膜的耐热性和韧性。
可选的，所述硅烷偶联剂的加入量为0.8-1.2份。
通过采用上述技术方案，加入量太少，对玄武岩纤维的表面改性效果较差，加入量太多，性能提升不明显，导致成本增加。
可选的，所述等离子体处理步骤中的玄武岩纤维的长度为2-4mm，直径为5-8μm。
第二方面，本申请提供一种BOPP预涂膜的制备方法，采用如下的技术方案：
一种BOPP预涂膜的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一，将聚丙烯树脂、抗氧剂、抗静电剂、爽滑剂、分散剂、改性玄武岩纤维混合，搅拌均匀，经熔融塑化后，挤出厚片，经冷却成型后双向拉伸成BOPP薄膜；
步骤二，将BOPP薄膜放卷，电晕处理，将热熔胶层原料加热融化，挤出复合在BOPP薄膜的一面，烘干，修边，收卷，得到BOPP预涂膜。
通过采用上述技术方案，玄武岩纤维经过多重改性后，表面活性显著增加，改性玄武岩纤维加入BOPP薄膜后，显著提高预涂膜中BOPP薄膜的耐热性和韧性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请将玄武岩纤维经过多重改性后，表面活性显著增加，改性玄武岩纤维加入BOPP薄膜后，显著提高预涂膜中BOPP薄膜的耐热性和韧性。
2、本申请中优选对玄武岩纤维进行接枝处理，玄武岩纤维在柠檬酸乙醇溶液内，经过氯化亚砜的催化作用，发生酯化反应，使得玄武岩纤维表面接枝柠檬酸分子，改善玄武岩纤维和聚丙烯材料之间的相容性，提高附着力和界面结合强度，而且玄武岩纤维在BOPP薄膜内形成三维网络结构，进一步提高预涂膜中BOPP薄膜的耐热性和韧性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
改性玄武岩纤维的制备例
制备例1
改性玄武岩纤维，由如下步骤制备得到：
等离子体处理，玄武岩纤维的长度为2mm，直径为5微米，将10kg玄武岩纤维放置于真空条件下，真空度为2Pa，在温度为160℃下处理7min，功率为300w，得到等离子体处理的玄武岩纤维；
碱性处理，配置摩尔浓度为0.02mol/L的氢氧化钠溶液，将等离子体处理的玄武岩纤维于氢氧化钠溶液内浸泡10min，取出后水洗至中性，烘干；
表面处理，将烘干后的玄武岩纤维浸泡在水中，调节pH为碱性，pH为7.8，加入0.5kg硅烷偶联剂A1160，加热至75℃反应1h，过滤，干燥，得到改性玄武岩纤维。
制备例2
改性玄武岩纤维，由如下步骤制备得到：
等离子体处理，玄武岩纤维的长度为3mm，直径为6微米，将12kg玄武岩纤维放置于真空条件下，真空度为2Pa，在温度为170℃下处理6min，功率为350w，得到等离子体处理的玄武岩纤维；
碱性处理，配置摩尔浓度为0.04mol/L的氢氧化钠溶液，将等离子体处理的玄武岩纤维于氢氧化钠溶液内浸泡15min，取出后水洗至中性，烘干；
表面处理，将烘干后的玄武岩纤维浸泡在水中，调节pH为碱性，pH为7.8，加入0.5kg硅烷偶联剂A1160，加热至75℃反应1h，过滤，干燥，得到改性玄武岩纤维。
制备例3
改性玄武岩纤维，由如下步骤制备得到：
等离子体处理，玄武岩纤维的长度为4mm，直径为8微米，将15kg玄武岩纤维放置于真空条件下，真空度为3Pa，在温度为180℃下处理5min，功率为400w，得到等离子体处理的玄武岩纤维；
碱性处理，配置摩尔浓度为0.05mol/L的氢氧化钠溶液，将等离子体处理的玄武岩纤维于氢氧化钠溶液内浸泡20min，取出后水洗至中性，烘干；
表面处理，将烘干后的玄武岩纤维浸泡在水中，调节pH为碱性，pH为7.8，加入0.5kg硅烷偶联剂A1160，加热至75℃反应1h，过滤，干燥，得到改性玄武岩纤维。
制备例4
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例2的不同之处在于，pH调节为8。
制备例5
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例2的不同之处在于，pH调节为8.2。
制备例6
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例2的不同之处在于，pH调节为8.5。
制备例7
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例2的不同之处在于，pH调节为9。
制备例8
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例5的不同之处在于，表面处理步骤中加热至80℃。
制备例9
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例5的不同之处在于，表面处理步骤中加热至85℃，反应时间0.75h。
制备例10
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例5的不同之处在于，表面处理步骤中加热至90℃，反应时间0.5h。
制备例11
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例5的不同之处在于，表面处理步骤中加热至100℃。
制备例12
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例9的不同之处在于，表面处理步骤中加入0.8kg硅烷偶联剂。
制备例13
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例9的不同之处在于，表面处理步骤中加入1.2kg硅烷偶联剂。
制备例14
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例9的不同之处在于，表面处理步骤中加入1.8kg硅烷偶联剂。
制备例15
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例13的不同之处在于，在干燥步骤后，玄武岩纤维还经过接枝处理：将干燥后的玄武岩纤维、0.5kg的柠檬酸、0.2kg氯化亚砜和60kg无水乙醇混合，搅拌均匀，反应30min后，抽滤，水洗，干燥，得到改性玄武岩纤维。
制备例16
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例13的不同之处在于，在干燥步骤后，玄武岩纤维还经过接枝处理：将干燥后的玄武岩纤维、1kg的柠檬酸、0.4kg氯化亚砜和80kg无水乙醇混合，搅拌均匀，反应40min后，抽滤，水洗，干燥，得到改性玄武岩纤维。
对比制备例1
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例2的不同之处在于，玄武岩纤维没有经过等离子体处理。
对比制备例2
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例2的不同之处在于，玄武岩纤维没有经过碱性处理。
对比制备例3
改性玄武岩纤维的制备方法，与制备例2的不同之处在于，玄武岩纤维没有经过表面处理。
实施例
实施例1
一种BOPP预涂膜，包括基层和热熔胶层，基层厚度为20微米，热熔胶层厚度为15微米，基层是BOPP薄膜，热熔胶层为市售的EVA热熔胶，基层由包括以下重量份数的原料制成：
聚丙烯树脂100kg；
抗氧剂330 0.5kg；
抗静电剂1kg，抗静电剂是单硬脂酸甘油酯；
爽滑剂2kg，爽滑剂是油酸酰胺；
分散剂1kg，分散剂是棕榈蜡；
改性玄武岩纤维10kg，改性玄武岩纤维由制备例1制得；
BOPP预涂膜的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一，将聚丙烯树脂、抗氧剂、抗静电剂、爽滑剂、分散剂、改性玄武岩纤维混合，搅拌均匀，经熔融塑化后，挤出厚片，经冷却成型后双向拉伸成BOPP薄膜；
步骤二，将BOPP薄膜放卷，电晕处理，将热熔胶层原料加热融化，挤出复合在BOPP薄膜的一面，烘干，修边，收卷，得到BOPP预涂膜
实施例2-16
一种BOPP预涂膜，与实施例1的不同之处在于，改性玄武岩纤维依次由制备例2-16制得。
实施例17
一种BOPP预涂膜，与实施例2的不同之处在于，基层由包括以下重量份数的原料制成：
聚丙烯树脂100kg；
抗氧剂0.8kg；
抗静电剂1.1kg；
爽滑剂3kg；
分散剂2kg；
改性玄武岩纤维12kg。
实施例18
一种BOPP预涂膜，与实施例2的不同之处在于，基层由包括以下重量份数的原料制成：
聚丙烯树脂100kg；
抗氧剂1kg；
抗静电剂1.2kg；
爽滑剂5kg；
分散剂3kg；
改性玄武岩纤维15kg。
对比例
对比例1-3
一种BOPP预涂膜，与实施例2的不同之处在于，改性玄武岩纤维依次由对比制备例1-3制得。
对比例4
一种BOPP预涂膜，与实施例2的不同之处在于，改性玄武岩纤维加入量为5kg。
对比例5
一种BOPP预涂膜，与实施例2的不同之处在于，改性玄武岩纤维加入量为20kg。
对比例6
一种BOPP预涂膜，与实施例2的不同之处在于，改性玄武岩纤维替换为等重量的普通未改性的玄武岩纤维。
对比例7
一种BOPP预涂膜，与实施例2的不同之处在于，未加入改性玄武岩纤维。
性能检测试验
检测方法
(1)热收缩率测试：实施例1-18和对比例1-7中的BOPP薄膜的热收缩率按ASTMD2732进行测试，每个实施例或对比例随机取5个样品，每个测试2次，共测试10次，取平均值。
(2)力学性能测试：参照GB/T 1040.3-2006的标准，采用INSTRON 3367型万能拉伸仪对实施例1-18和对比例1-7中的BOPP薄膜的强度进行测试。样品被裁成15mm×100mm的长方形，拉伸采用25mm/min拉伸速率，样品之间的夹离为60mm，测试环境为20℃，相对湿度为65％，每个实施例或对比例随机取5个样品，每个测试2次，共测试10次，取平均值。
表1测试结果
Figure BDA0003450801200000071
Figure BDA0003450801200000081
结合实施例1-3和对比例1-7并结合表1可以看出，对比例6加入普通未改性的玄武岩纤维后，薄膜的热收缩率略微降低，拉伸强度略微升高，说明玄武岩纤维能够提高薄膜的耐热性和韧性，对比例1-3分别对玄武岩纤维进行改性后，薄膜的热收缩率进一步降低，拉伸强度进一步升高，说明等离子体处理、碱性处理、表面处理均可以提高薄膜的耐热性和韧性。实施例2在对玄武岩纤维同时进行等离子体处理、碱性处理、表面处理后，薄膜的热收缩率显著降低，拉伸强度显著升高，说明等离子体处理、碱性处理、表面处理互相配合，能够显著提高薄膜的耐热性和韧性，实施例1和3的热收缩率略大于实施例2，拉伸强度略小于实施例2。
结合实施例2、4-7并结合表1可以看出，与实施例2相比，实施例4-6在表面处理步骤中pH控制在8-8.5之间时，薄膜的热收缩率进一步降低，拉伸强度进一步升高，实施例7中pH为9时，薄膜的热收缩率高于实施例5，拉伸强度低于实施例5，说明pH会影响玄武岩纤维的表面处理效果，表面处理步骤中pH优选为8-8.5，进一步优选为8.2。
结合实施例5、8-11并结合表1可以看出，与实施例5相比，实施例8-10在表面处理步骤中控制温度为80-90℃，反应时间在0.5-1h之间时，薄膜的热收缩率进一步降低，拉伸强度进一步升高，实施例11中温度为100℃，薄膜的热收缩率高于实施例9，拉伸强度低于实施例9，说明温度和时间会影响玄武岩纤维的表面处理效果，表面处理步骤中温度优选为80-90℃，进一步优选为85℃，时间优选为0.5-1h，进一步优选为0.75h。
结合实施例9、12-18并结合表1可以看出，与实施例9相比，实施例12-13在表面处理步骤中控制硅烷偶联剂加入量为0.8-1.2kg时，薄膜的热收缩率进一步降低，拉伸强度进一步升高，实施例14中加入过量时，薄膜的热收缩率高于实施例13，拉伸强度低于实施例13，说明硅烷偶联剂的加入量会玄武岩纤维的表面处理效果，表面处理步骤中硅烷偶联剂的加入量优选为0.8-1.2kg，进一步优选为1.2kg。制备例15和16进一步对干燥后的玄武岩纤维进行接枝处理后，薄膜的热收缩率进一步降低，拉伸强度进一步升高，说明玄武岩纤维接枝处理后能够提高薄膜的耐热性和韧性，其中优选采用实施例16中的改性玄武岩纤维，进一步优选采用实施例17中的改性玄武岩纤维。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种BOPP预涂膜，包括基层和热熔胶层，其特征在于：所述基层由包括以下重量份数的原料制成：
聚丙烯树脂100份；
抗氧剂0.5-1份；
抗静电剂1-1.2份；
爽滑剂2-5份；
分散剂1-3份；
改性玄武岩纤维10-15份；
改性玄武岩纤维的制备方法如下：
等离子体处理，将10-15份玄武岩纤维放置于真空条件下，在温度为160-180℃下处理5-7min，功率为300-400w，得到等离子体处理的玄武岩纤维；
碱性处理，配置摩尔浓度为0.02-0.05mol/L的氢氧化钠溶液，将等离子体处理的玄武岩纤维于氢氧化钠溶液内浸泡10-20min，取出后水洗至中性，烘干；
表面处理，将烘干后的玄武岩纤维浸泡在水中，调节pH为碱性，加入硅烷偶联剂，加热反应，过滤，干燥，将干燥后的玄武岩纤维、0.5-1份的柠檬酸、0.2-0.4份氯化亚砜和60-80份乙醇混合，搅拌均匀，反应30-40min后，抽滤，水洗，干燥，得到改性玄武岩纤维。
2.根据权利要求1所述的一种BOPP预涂膜，其特征在于：所述表面处理步骤中，pH为8-8.5。
3.根据权利要求2所述的一种BOPP预涂膜，其特征在于：所述表面处理步骤中，加热温度为80-90℃，反应时间为0.5-1小时。
4.根据权利要求1所述的一种BOPP预涂膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为A1160。
5.根据权利要求4所述的一种BOPP预涂膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂的加入量为0.8-1.2份。
6.根据权利要求1所述的一种BOPP预涂膜，其特征在于：所述等离子体处理步骤中的玄武岩纤维的长度为2-4mm，直径为5-8μm。
7.权利要求1-6任一项所述的BOPP预涂膜的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将聚丙烯树脂、抗氧剂、抗静电剂、爽滑剂、分散剂、改性玄武岩纤维混合，搅拌均匀，经熔融塑化后，挤出厚片，经冷却成型后双向拉伸成BOPP薄膜；
步骤二，将BOPP薄膜放卷，电晕处理，将热熔胶层原料加热融化，挤出复合在BOPP薄膜的一面，烘干，修边，收卷，得到BOPP预涂膜。
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