CN115216046B - 一种可降解抗静电复合bopp消光膜 - Google Patents

一种可降解抗静电复合bopp消光膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开可降解抗静电复合BOPP消光膜，其原料包括：聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油、二乙醇胺、丁二酸酐、端羟基长链脂肪烃、对甲苯磺酸。本发明公开上述可降解抗静电复合BOPP消光膜制备方法，将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油熔融挤出，然后双向拉伸得到BOPP复合膜；将二乙醇胺加入二甲基乙酰胺中搅拌，滴加丁二酸酐二甲基乙酰胺溶液，加入端羟基长链脂肪烃，再加入甲苯、对甲苯磺酸，加热至有回流产生得到复合消光抗静电剂；将BOPP复合膜浸没EDC水溶液中，取出，一次洗涤，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，取出，二次洗涤，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。

Description

一种可降解抗静电复合BOPP消光膜
技术领域
本发明涉及BOPP消光膜技术领域，尤其涉及一种可降解抗静电复合BOPP消光膜及其制备方法。
背景技术
在塑料的分子结构中，大部分分子链是由共价键构成的，不能电离也难于传递自由电子，电绝缘性高，通用塑料的表面电阻可高达1016-1020Ω。PP作为五大通用塑料之一，其原料来源丰富、价格便宜、易于加工成型，尤其双向拉伸BOPP膜的力学性能、耐热性能、综合性能优良，而且无毒、易于回收，因此BOPP膜及薄膜制品广泛应用于很多领域。
BOPP膜所具有的良好电绝缘性和高电阻率在某些场合是很好的优点，但是在另一些场合，聚丙烯是高分子聚合物材料中比较易产生静电荷积累，而一旦产生静电积累，其危害不容小觑，这会导致在BOPP膜生产或加工过程中，会因摩擦等原因使薄膜带上静电而很难通过传导消失，给薄膜的生产、加工、应用带来问题。由于自身积累的静电难以泄露，这就需要对BOPP膜进行抗静电改性。
对BOPP膜而言，其抗静电改性方法有多种，核心目的都是使BOPP膜尽量少产生静电荷或者一旦产生静电荷后能迅速地将其泄露出去。以不同途径获得的抗静电薄膜的抗静电作用机理不同，获得改性聚丙烯抗静电薄膜的方法归纳起来主要有添加导电填料(炭黑、金属等)、添加抗静电剂和表面处理。
现有技术中，通过添加抗静电剂来提升薄膜的抗静电性能，但抗静电剂对BOPP薄膜的力学性能都有一定的负面影响，而且现有BOPP薄膜的消光效果差，同时不易降解，亟待解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种可降解抗静电复合BOPP消光膜及其制备方法。
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜，其原料包括：聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油、二乙醇胺、丁二酸酐、端羟基长链脂肪烃、对甲苯磺酸，聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油、二乙醇胺、丁二酸酐、端羟基长链脂肪烃、对甲苯磺酸的质量比为60-100：10-30：1-2：1-2：1-2：5-15：4-10：8-16：0.1-1。
优选地，端羟基长链脂肪烃由氯代十二烷与二乙醇胺反应生成。
优选地，端羟基长链脂肪烃的具体制取步骤如下：将氯代十二烷加入至无水乙醇中，调节温度至60-70℃，搅拌状态下加入二乙醇胺，继续搅拌，加入氢氧化钠，升温至90-100℃，继续搅拌2-4h，减压蒸馏得到端羟基长链脂肪烃。
优选地，氯代十二烷、二乙醇胺、氢氧化钠的质量比为5-10：2-6：0.5-1。
上述可降解抗静电复合BOPP消光膜制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油混合后熔融挤出，然后双向拉伸得到BOPP复合膜；
S2、将二乙醇胺加入二甲基乙酰胺中搅拌均匀，搅拌过程中滴加含丁二酸酐的二甲基乙酰胺溶液，30-50℃搅拌1-2h，搅拌状态下加入端羟基长链脂肪烃，再加入甲苯、对甲苯磺酸，接上分水器，加热至有回流产生，继续搅拌1-2h，得到复合消光抗静电剂；
S4、将BOPP复合膜浸没EDC水溶液中，5-10℃静置10-20min，取出，一次洗涤，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，5-10℃静置5-10h，取出，二次洗涤，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
优选地，含丁二酸酐的二甲基乙酰胺溶液由丁二酸酐和二甲基乙酰胺按质量比为4-10：30-50组成。
优选地，EDC水溶液的浓度为5-8mg/mL。
优选地，一次洗涤为采用去离子水洗涤1-2次。
优选地，二次洗涤为水洗至洗涤液呈中性。
本发明的技术效果如下所示：
本发明采用氯代十二烷与二乙醇胺反应生成一端为羟基的端羟基长链脂肪烃，然后采用丁二酸酐与二乙醇胺反应后再与端羟基长链脂肪烃反应，生成一端为长链脂肪烃，另一端为端羟基的超支化结构产物。
由于聚丙烯表面没有可反应的官能团，本发明通过将BOPP复合膜浸没至EDC水溶液，在BOPP复合膜表面接枝并引入活性位点，复合消光抗静电剂上的端羟基与接枝的聚丙烯酸羧基进行反应，从而在BOPP复合膜表面接枝并覆盖一层超支化物层，从而提高薄膜表面的电导率，使原来的绝缘表面具有永久性的抗静电性能，而且薄膜消光效果好。而复合消光抗静电剂一端的脂肪烃结构，与BOPP膜具有很好的相容性，可有效附着在表层结构，在提高消光效果的前提下，提高复合BOPP消光膜的表面规整度。
本发明生产过程简单，复合消光抗静电剂分布均匀，消光效果好；同时本发明不仅具有极好的抗静电性能，而且力学性能好，并可降解，可替代现有技术的BOPP包装膜，解决我国BOPP包装膜不易降解的问题。
附图说明
图1为实施例5与对比例1-2制品拉伸性能测试对比图。
图2为实施例5与对比例1-2制品表面电阻率测试对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜，其原料包括：聚丙烯树脂60kg、聚乳酸10kg、防粘连剂1kg、爽滑剂1kg、石蜡油1kg、二乙醇胺5kg、丁二酸酐4kg、端羟基长链脂肪烃8kg、对甲苯磺酸0.1kg。
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油混合后熔融挤出，然后与聚丙烯树脂共同进行双向拉伸，得到BOPP复合膜；
S2、端羟基长链脂肪烃的具体制取步骤如下：将5kg氯代十二烷加入至40kg无水乙醇中，调节温度至60℃，搅拌状态下加入2kg二乙醇胺，以1000r/min的速度搅拌1h，加入0.5kg氢氧化钠，升温至90℃，继续搅拌2h，减压蒸馏，得到端羟基长链脂肪烃；
将丁二酸酐溶解于30kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，得到丁二酸酐溶液；将二乙醇胺加入至40kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，搅拌速度为2000r/min，搅拌过程中滴加上述丁二酸酐溶液，30℃搅拌1h，降低速度至100r/min，搅拌状态下向其中加入端羟基长链脂肪烃搅拌均匀，加入20kg甲苯、对甲苯磺酸，接上分水器，加热至有回流产生，继续搅拌1h，得到复合消光抗静电剂；
S3、将BOPP复合膜浸没至浓度为5mg/mL的EDC水溶液中，5℃静置10min，取出，用去离子水一次洗涤1次，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，5℃静置5h，取出，然后采用水二次洗涤至洗涤液呈中性，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
实施例2
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜，其原料包括：聚丙烯树脂100kg、聚乳酸30kg、防粘连剂2kg、爽滑剂2kg、石蜡油2kg、二乙醇胺15kg、丁二酸酐10kg、端羟基长链脂肪烃16kg、对甲苯磺酸1kg。
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油混合后熔融挤出，然后与聚丙烯树脂共同进行双向拉伸，得到BOPP复合膜；
S2、端羟基长链脂肪烃的具体制取步骤如下：将10kg氯代十二烷加入至60kg无水乙醇中，调节温度至70℃，搅拌状态下加入6kg二乙醇胺，以1200r/min的速度搅拌2h，加入1kg氢氧化钠，升温至100℃，继续搅拌4h，减压蒸馏，得到端羟基长链脂肪烃；
将丁二酸酐溶解于50kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，得到丁二酸酐溶液；将二乙醇胺加入至80kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，搅拌速度为4000r/min，搅拌过程中滴加上述丁二酸酐溶液，50℃搅拌2h，降低速度至200r/min，搅拌状态下向其中加入端羟基长链脂肪烃搅拌均匀，加入50kg甲苯、对甲苯磺酸，接上分水器，加热至有回流产生，继续搅拌2h，得到复合消光抗静电剂；
S3、将BOPP复合膜浸没至浓度为8mg/mL的EDC水溶液中，10℃静置20min，取出，用去离子水一次洗涤2次，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，10℃静置10h，取出，然后采用水二次洗涤至洗涤液呈中性，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
实施例3
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜，其原料包括：聚丙烯树脂70kg、聚乳酸25kg、防粘连剂1.3kg、爽滑剂1.8kg、石蜡油1.3kg、二乙醇胺12kg、丁二酸酐6kg、端羟基长链脂肪烃14kg、对甲苯磺酸0.2kg。
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油混合后熔融挤出，然后与聚丙烯树脂共同进行双向拉伸，得到BOPP复合膜；
S2、端羟基长链脂肪烃的具体制取步骤如下：将8kg氯代十二烷加入至45kg无水乙醇中，调节温度至66℃，搅拌状态下加入3kg二乙醇胺，以1150r/min的速度搅拌1.3h，加入0.8kg氢氧化钠，升温至94℃，继续搅拌3.5h，减压蒸馏，得到端羟基长链脂肪烃；
将丁二酸酐溶解于35kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，得到丁二酸酐溶液；将二乙醇胺加入至70kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，搅拌速度为2500r/min，搅拌过程中滴加上述丁二酸酐溶液，45℃搅拌1.3h，降低速度至180r/min，搅拌状态下向其中加入端羟基长链脂肪烃搅拌均匀，加入30kg甲苯、对甲苯磺酸，接上分水器，加热至有回流产生，继续搅拌1.7h，得到复合消光抗静电剂；
S3、将BOPP复合膜浸没至浓度为6mg/mL的EDC水溶液中，8℃静置12min，取出，用去离子水一次洗涤2次，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，7℃静置8h，取出，然后采用水二次洗涤至洗涤液呈中性，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
实施例4
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜，其原料包括：聚丙烯树脂90kg、聚乳酸15kg、防粘连剂1.7kg、爽滑剂1.2kg、石蜡油1.65kg、二乙醇胺8kg、丁二酸酐8kg、端羟基长链脂肪烃10kg、对甲苯磺酸0.7kg。
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油混合后熔融挤出，然后与聚丙烯树脂共同进行双向拉伸，得到BOPP复合膜；
S2、端羟基长链脂肪烃的具体制取步骤如下：将6kg氯代十二烷加入至55kg无水乙醇中，调节温度至64℃，搅拌状态下加入5kg二乙醇胺，以1050r/min的速度搅拌1.7h，加入0.6kg氢氧化钠，升温至98℃，继续搅拌2.5h，减压蒸馏，得到端羟基长链脂肪烃；
将丁二酸酐溶解于45kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，得到丁二酸酐溶液；将二乙醇胺加入至50kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，搅拌速度为3500r/min，搅拌过程中滴加上述丁二酸酐溶液，35℃搅拌1.7h，降低速度至120r/min，搅拌状态下向其中加入端羟基长链脂肪烃搅拌均匀，加入40kg甲苯、对甲苯磺酸，接上分水器，加热至有回流产生，继续搅拌1.3h，得到复合消光抗静电剂；
S3、将BOPP复合膜浸没至浓度为7mg/mL的EDC水溶液中，6℃静置18min，取出，用去离子水一次洗涤1次，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，9℃静置6h，取出，然后采用水二次洗涤至洗涤液呈中性，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
实施例5
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜，其原料包括：聚丙烯树脂80kg、聚乳酸20kg、防粘连剂1.5kg、爽滑剂1.5kg、石蜡油1.5kg、二乙醇胺10kg、丁二酸酐7kg、端羟基长链脂肪烃12kg、对甲苯磺酸0.5kg。
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油混合后熔融挤出，然后与聚丙烯树脂共同进行双向拉伸，得到BOPP复合膜；
S2、端羟基长链脂肪烃的具体制取步骤如下：将7kg氯代十二烷加入至50kg无水乙醇中，调节温度至65℃，搅拌状态下加入4kg二乙醇胺，以1100r/min的速度搅拌1.5h，加入0.7kg氢氧化钠，升温至96℃，继续搅拌3h，减压蒸馏，得到端羟基长链脂肪烃；
将丁二酸酐溶解于40kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，得到丁二酸酐溶液；将二乙醇胺加入至60kg二甲基乙酰胺中搅拌均匀，搅拌速度为3000r/min，搅拌过程中滴加上述丁二酸酐溶液，40℃搅拌1.5h，降低速度至150r/min，搅拌状态下向其中加入端羟基长链脂肪烃搅拌均匀，加入35kg甲苯、对甲苯磺酸，接上分水器，加热至有回流产生，继续搅拌1.5h，得到复合消光抗静电剂；
S3、将BOPP复合膜浸没至浓度为6.5mg/mL的EDC水溶液中，7℃静置15min，取出，用去离子水一次洗涤2次，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，8℃静置7h，取出，然后采用水二次洗涤至洗涤液呈中性，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
对比例1
一种可降解抗静电复合BOPP消光膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将80kg聚丙烯树脂、20kg聚乳酸、1.5kg防粘连剂、1.5kg爽滑剂、1.5kg石蜡油混合后熔融挤出，然后与聚丙烯树脂共同进行双向拉伸，得到BOPP复合膜；
S2、将BOPP复合膜浸没至浓度为6.5mg/mL的EDC水溶液中，7℃静置15min，取出，用去离子水一次洗涤2次，干燥后浸没至质量分数为17.93％的壳聚糖酸性溶液中，8℃静置7h，取出，然后采用水二次洗涤至洗涤液呈中性，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
对比例2
一种BOPP复合膜的制备方法，包括如下步骤：将80kg聚丙烯树脂、20kg聚乳酸、1.5kg防粘连剂、1.5kg爽滑剂、1.5kg石蜡油混合后熔融挤出，然后与聚丙烯树脂共同进行双向拉伸得到。
将实施例5和对比例1所得可降解抗静电复合BOPP消光膜、以及对比例2所得BOPP复合膜进行对比实验，其结果如下：
1、机械性能
依据GB/T1040.3-2006塑料拉伸性能的测定第3部分：薄塑和薄片的试验条件对各组试样的拉伸强度和断裂伸长率进行测试，其结果如图1所示。
由图1可知：实施例5所得BOPP膜的拉伸强度和断裂伸长率均优于对比例。这一方面是由于对比例2中采用聚乳酸直接对聚丙烯树脂进行改性，而聚乳酸本身性质较为脆硬，导致对比例2所得BOPP膜的性质发生变化，薄膜较为脆硬，难以拉伸；另一方面本发明通过复合消光抗静电剂在BOPP复合膜表面接枝，并形成一层超支化膜覆盖在其表面，而复合消光抗静电剂的端脂肪烃结构能与BOPP膜具有很好的相容性，使超支化膜紧紧贴附在BOPP复合膜表面，提升实施例5所得BOPP膜的机械性能。
2、表面电阻率
依据GB/T 1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法对各组试样的表面电阻率进行测试，其结果如图2所示。
由图2可知：实施例5所得BOPP膜的表面电阻率远低于对比例，说明实施例5的电导率极高，证实本发明采用复合消光抗静电剂能有效提高永久性的抗静电性能。
3、抗静电性能
依据GB/T 14447-1993塑料薄膜静电性测试方法半衰期法对各组试样的抗静电性进行测试，再将各组试样放入水溶液中超声清洗30min后再次测量半衰期值。其结果如下所示：
静电压峰值，V 半衰期，s 超声清洗后半衰期，s
实施例5 322 29 34
对比例1 816 40 48
对比例2 3314 ＞99min ＞99min
上表证实本发明所得BOPP膜的抗静电性能优异。由对比例2的数据可知：原膜的静电峰值电压和半衰期都很高，当薄膜表面积累静电荷后是很难消散的。而实施例5和对比例1所得BOPP膜的半衰期均＜60s，说明两组处理能够达到一定的抗静电效果；同时实施例5所得BOPP膜在超声清洗前后半衰期只有很小的变化，是由于复合消光抗静电剂能够紧密贴合BOPP膜形成一层超支化膜，不易损失，具有持久的抗静电性能，能够克服现有抗静电剂因擦洗而导致流失的缺点。
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 (8)

1.一种可降解抗静电复合BOPP消光膜，其特征在于，其原料包括：聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油、二乙醇胺、丁二酸酐、端羟基长链脂肪烃、对甲苯磺酸；
其中聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油、二乙醇胺、丁二酸酐、端羟基长链脂肪烃、对甲苯磺酸的质量比为60-100：10-30：1-2：1-2：1-2：5-15：4-10：8-16：0.1-1；
其中，端羟基长链脂肪烃由氯代十二烷与二乙醇胺反应生成；
所述可降解抗静电复合BOPP消光膜制备方法包括如下步骤：
S1、将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油混合后熔融挤出，然后双向拉伸得到BOPP复合膜；
S2、将二乙醇胺加入二甲基乙酰胺中搅拌均匀，搅拌过程中滴加含丁二酸酐的二甲基乙酰胺溶液，30-50℃搅拌1-2h，搅拌状态下加入端羟基长链脂肪烃，再加入甲苯、对甲苯磺酸，接上分水器，加热至有回流产生，继续搅拌1-2h，得到复合消光抗静电剂；
S4、将BOPP复合膜浸没EDC水溶液中，5-10℃静置10-20min，取出，一次洗涤，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，5-10℃静置5-10h，取出，二次洗涤，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
2.根据权利要求1所述可降解抗静电复合BOPP消光膜，其特征在于，端羟基长链脂肪烃的具体制取步骤如下：将氯代十二烷加入至无水乙醇中，调节温度至60-70℃，搅拌状态下加入二乙醇胺，继续搅拌，加入氢氧化钠，升温至90-100℃，继续搅拌2-4h，减压蒸馏得到端羟基长链脂肪烃。
3.根据权利要求1或2所述可降解抗静电复合BOPP消光膜，其特征在于，氯代十二烷、二乙醇胺、氢氧化钠的质量比为5-10：2-6：0.5-1。
4.一种如权利要求1-3任一项所述可降解抗静电复合BOPP消光膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯树脂、聚乳酸、防粘连剂、爽滑剂、石蜡油混合后熔融挤出，然后双向拉伸得到BOPP复合膜；
S2、将二乙醇胺加入二甲基乙酰胺中搅拌均匀，搅拌过程中滴加含丁二酸酐的二甲基乙酰胺溶液，30-50℃搅拌1-2h，搅拌状态下加入端羟基长链脂肪烃，再加入甲苯、对甲苯磺酸，接上分水器，加热至有回流产生，继续搅拌1-2h，得到复合消光抗静电剂；
S4、将BOPP复合膜浸没EDC水溶液中，5-10℃静置10-20min，取出，一次洗涤，干燥后浸没至复合消光抗静电剂中，5-10℃静置5-10h，取出，二次洗涤，真空干燥得到可降解抗静电复合BOPP消光膜。
5.根据权利要求4所述可降解抗静电复合BOPP消光膜制备方法，其特征在于，含丁二酸酐的二甲基乙酰胺溶液由丁二酸酐和二甲基乙酰胺按质量比为4-10：30-50组成。
6.根据权利要求4所述可降解抗静电复合BOPP消光膜制备方法，其特征在于，EDC水溶液的浓度为5-8mg/mL。
7.根据权利要求4所述可降解抗静电复合BOPP消光膜制备方法，其特征在于，一次洗涤为采用去离子水洗涤1-2次。
8.根据权利要求4所述可降解抗静电复合BOPP消光膜制备方法，其特征在于，二次洗涤为水洗至洗涤液呈中性。
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