CN115923291B - 一种耐酒精bopp镀铝膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐酒精BOPP镀铝膜及其制备方法,涉及包装材料的领域。其中,耐酒精BOPP镀铝膜包括依次设置的BOPP基底层、第一树脂层、铝层、第二树脂层以及氧化铝层;所述第一树脂层、第二树脂层均为改性水性聚氨酯,所述改性水性聚氨酯包括氯醋树脂、聚己内酯二元醇、苯酐聚酯多元醇、异氰酸酯、亲水扩链剂、催化剂、丙酮和去离子水,且氯醋树脂包括重量比为(1‑3):3的羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂。本申请中的耐酒精BOPP镀铝膜采用耐酒精的改性水性聚氨酯作为第一树脂层和第二树脂层,不仅有效提高了BOPP镀铝膜的耐酒精性能,且镀层与改性水性聚氨酯的界面结合力强,有效提高了BOPP镀铝膜的层间结合牢度。
Description
技术领域
本发明涉及包装材料的领域,尤其是涉及一种耐酒精BOPP镀铝膜及其制备方法。
背景技术
BOPP薄膜由于具有高透明度、材料无毒、分子结构稳定且对气味与水分有一定的阻隔功能等优点,常作为产品包装材料镀铝膜的基底材料。
目前,常见的BOPP镀铝膜通常包括依次设置的BOPP基底层、树脂层以及铝层。其中,树脂层能够吸收铝层释放出来的应力,从而预防铝层容易因应力而出现裂缝的问题,有利于提高铝层的稳定性。
为了兼顾环保要求,目前相关技术中的树脂层常采用水性聚氨酯。但是,目前相关技术中的水性聚氨酯通常不耐酒精或者仅酒精擦拭,无法达到耐酒精浸泡的效果,直接采用现有的水性聚氨酯来作为BOPP镀铝膜的树脂层时,BOPP镀铝膜的耐酒精浸泡性能不佳。
发明内容
为了改善相关技术中BOPP镀铝膜耐酒精浸泡性能不佳的问题,本申请提供一种耐酒精BOPP镀铝膜及其制备方法。
第一方面,本申请提供的一种耐酒精BOPP镀铝膜采用如下的技术方案:
一种耐酒精BOPP镀铝膜,包括依次设置的BOPP基底层、第一树脂层、铝层、第二树脂层以及氧化铝层;所述第一树脂层、第二树脂层均为改性水性聚氨酯,所述改性水性聚氨酯包括以下重量份的原料:
氯醋树脂:15-25份
聚己内酯二元醇:30-40份
苯酐聚酯多元醇:25-35份
二异氰酸酯:20-30份
亲水扩链剂:0.8-1.2份
催化剂:0.03-0.06份
丙酮:100份
去离子水:50份
所述氯醋树脂包括羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂,所述羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂的重量比为(1-3):3。
采用羟基氯醋树脂、羧基氯醋树脂、聚己内酯二元醇、苯酐聚酯多元醇与二异氰酸酯进行反应制得的改性水性聚氨酯不仅具有耐酒精浸泡的效果,且铝层或氧化铝层与改性水性聚氨酯的界面结合力强,有利于提高铝层或氧化铝层的附着牢度。
另外,本申请的BOPP镀铝膜采用BOPP基底层、第一树脂层、铝层、第二树脂层以及氧化铝层的复合形式,有利于将BOPP镀铝膜对氧气的透过率低于0.3cc/㎡.day,对水蒸气的透过率低于0.3g/㎡.day,有利于食品的保存。
可选的,所述羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂的重量比为2:3。
羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂的重量比为2:3时,改性水性聚氨酯的耐酒精性能以及铝层或氧化铝层与改性水性聚氨酯的附着牢度均进一步提高。
可选的,所述聚己内酯二元醇的分子量为2000-3000,所述苯酐聚酯多元醇的羟值为190-210mgKOH/g。
选用上述指标范围内的聚己内酯二元醇以及苯酐聚酯多元醇时,能够进一步提高改性水性聚氨酯的耐酒精性能,同时进一步改善铝层或氧化铝层与改性水性聚氨酯的附着牢度。
可选的,所述二异氰酸酯选用异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或两种的组合物。
二异氰酸酯选用异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或两种的组合物均可以获得耐酒精浸泡性能好的改性水性聚氨酯。
可选的,所述二异氰酸酯包括碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯,所述碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为4:1。
二异氰酸酯采用碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯两者4:1的组合物时,能够提高BOPP镀铝膜的耐高温蒸煮性能。
可选的,将氯醋树脂、聚己内酯二元醇、苯酐聚酯多元醇加热至70-80℃,抽真空,然后在氮气保护下加入二异氰酸酯与催化剂,缓慢升温至100-110℃,反应2-3h后,加入丙酮与亲水性扩链剂,搅拌均匀后,升温至65-70℃,继续恒温反应2-3h,减压除去丙酮,接着加入去离子水,均匀分散后得到改性水性聚氨酯。
可选的,所述改性水性聚氨酯还包括8-12重量份丙烯酸改性有机硅树脂。
往改性水性聚氨酯中加入丙烯酸改性有机硅树脂有利于提高BOPP镀铝膜的耐高温蒸煮性能。
可选的,所述丙烯酸改性有机硅树脂的粘度为20-30s。
丙烯酸改性有机硅树脂的粘度为20-30s不仅能够有效提高BOPP镀铝膜的耐高温蒸煮性能,还能够有效提高改性聚氨酯的耐酒精性能以及BOPP镀铝膜的层间结合牢度。
可选的,所述亲水扩链剂包括二羟甲基丙酸和1,2-丁二醇,所述二羟甲基丙酸和1,2-丁二醇的重量比为(3-4):1。
亲水扩链剂选用二羟甲基丙酸和1,2-丁二醇(3-4):1的组合物,能够进一步改善改性水性聚氨酯的耐酒精性能,有利于提高BOPP镀铝膜的耐酒精性能。
可选的,所述催化剂选用异辛酸铋、新癸酸铋中的任意一种或两种的组合物。
催化剂异辛酸铋、新癸酸铋的加入能够提高氯醋树脂、聚己内酯二元醇、苯酐聚酯多元醇与二异氰酸酯的反应速率。
第二方面,本申请提供的一种耐酒精BOPP镀铝膜的制备方法采用如下的技术方案:一种耐酒精BOPP镀铝膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、在BOPP基底层上涂布改性水性聚氨酯,干燥后,在BOPP基
底层上形成第一树脂层;
S2、将S1得到的膜材送入真空镀铝设备,加热铝丝,使气态铝沉积在
第一树脂层上形成铝层;
S3、在铝层上涂布改性水性聚氨酯,干燥后,在铝层上形成
第二树脂层;
S4、将S3得到的膜材送入真空镀铝设备,加热铝丝,在铝蒸发的过程中通入氧气,使氧气与气态铝反应生成氧化铝,并经过物理气相沉积的作用在第二树脂层上沉积得到氧化铝层。
综上所述,本申请的技术方案包括以下有益效果:
1.本申请的BOPP镀铝膜中,第一树脂层与第二树脂层采用改性水性聚氨酯,改性水性聚氨酯的耐酒精浸泡性能好,且铝层与氧化铝层与改性水性聚氨酯的界面结合力强,有利于提高铝层与氧化铝层与改性水性聚氨酯的结合牢度。
2.本申请中BOPP镀铝膜在150℃蒸煮不会产生明显变形和明显剥离。
附图说明
图1是本申请耐酒精BOPP镀铝膜的结构示意图。
附图标记说明:
1、BOPP基底层;2、第一树脂层;3、铝层;4、第二树脂层;5、氧化铝层。
具体实施方式
制备例
制备例1-2
制备例1-2改性水性聚氨酯各组分的配比如下表1。
表1制备例1-2中改性水性聚氨酯各组分的配比(kg)
组分 | 制备例1 | 制备例2 |
氯醋树脂 | 15 | 25 |
聚己内酯二元醇 | 30 | 40 |
苯酐聚酯多元醇 | 35 | 25 |
二异氰酸酯 | 20 | 30 |
亲水扩链剂 | 0.8 | 1.2 |
催化剂 | 0.06 | 0.03 |
丙酮 | 100 | 100 |
去离子水 | 50 | 50 |
其中,氯醋树脂包括7.5kg羟基氯醋树脂与7.5kg羧基氯醋树脂。
聚己内酯二元醇的分子量为1000。
苯酐聚酯多元醇的羟值为300mgKOH/g。
二异氰酸酯选用异佛尔酮二异氰酸酯。
亲水扩链剂选用二羟甲基丙酸。
催化剂选用异辛酸铋。
另外,制备例1-2中改性水性聚氨酯的制备方法如下:
将氯醋树脂、聚己内酯二元醇、苯酐聚酯多元醇加热至75℃,抽真空,然后在氮气保护下加入二异氰酸酯与催化剂,缓慢升温至105℃,反应3h后,加入丙酮与亲水性扩链剂,搅拌均匀后,升温至70℃,恒温反应2h后,减压除去丙酮,接着加入去离子水,均匀分散后得到改性水性聚氨酯。
制备例3
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
羟基氯醋树脂的重量为3.75kg,羧基氯醋树脂的重量为11.25kg。
制备例4
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
羟基氯醋树脂的重量为6kg,羧基氯醋树脂的重量为9kg。
制备例5
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
聚己内酯二元醇的分子量为2000,苯酐聚酯多元醇的羟值为200mgKOH/g。
制备例6
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
二异氰酸酯选用二苯基甲烷二异氰酸酯。
制备例7
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
二异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯,二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为4:1。
制备例8
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
二异氰酸酯选用碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯。
制备例9
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
二异氰酸酯包括碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯,碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为4:1。
制备例10
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
二异氰酸酯包括碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯,碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为1:4。
制备例11
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
加入丙酮的同时还加入了10kg丙烯酸改性有机硅树脂,丙烯酸改性有机硅树脂的25s。
制备例12
一种改性水性聚氨酯,与制备例11的区别在于:
加入丙酮的同时还加入了10kg丙烯酸改性有机硅树脂,丙烯酸改性有机硅树脂的粘度为40s。
制备例13
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
羧基氯醋树脂采用等量的羟基氯醋树脂代替。
制备例14
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
羟基氯醋树脂采用等量的羧基氯醋树脂代替。
制备例15
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
聚己内酯二元醇采用等量的分子量为1000的聚碳酸酯二元醇代替。
制备例16
一种改性水性聚氨酯,与制备例1的区别在于:
苯酐聚酯多元醇采用等量的羟基值为224mgKOH/g的聚碳酸酯二元醇代替。
实施例
实施例1
一种耐酒精BOPP镀铝膜,参照图1,包括依次设置的BOPP基底层1、第一树脂层2、铝层3、第二树脂层4以及氧化铝层5,其中,BOPP基底层1的厚度为18μm,第一树脂层2的厚度为1μm,铝层3的厚度为300埃,第二树脂层4的厚度为1μm,氧化铝层5的厚度为500埃。
其中,本实施例耐酒精BOPP镀铝膜的制备方法包括以下步骤:
S1、在BOPP基底层1上涂布制备例1制得的改性水性聚氨酯,干燥后,在BOPP基底层1上形成第一树脂层2;
S2、将S1得到的膜材送入真空镀铝设备,在1300℃加热铝丝,使气态铝沉积在第一树脂层2上形成铝层3;其中,铝丝的直径为1.5mm,铝丝的送丝速度为250mm/min;
S3、在铝层3上涂布制备例1制得的改性水性聚氨酯,干燥后,在铝层3上形成第二树脂层4;
S4、将S3得到的膜材送入真空镀铝设备,在1300℃加热铝丝,在铝蒸发的过程中通入氧气,使氧气与气态铝反应生成氧化铝,并经过物理气相沉积的作用在第二树脂层4上沉积得到氧化铝层5;其中,铝丝的直径为1.8mm,铝丝的送丝速度为250mm/min,氧气的流量为15000sccm。
实施例2
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例2中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例3
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例3中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例4
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例4中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例5
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例5中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例6
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例6中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例7
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例7中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例8
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例8中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例9
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例9中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例10
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例10中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例11
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例11中的制得的改性水性聚氨酯。
实施例12
一种耐酒精BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例12中的制得的改性水性聚氨酯。
对比例
对比例1
一种BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例13中的制得的改性水性聚氨酯。
对比例2
一种BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例14中的制得的改性水性聚氨酯。
对比例3
一种BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例15中的制得的改性水性聚氨酯。
对比例4
一种BOPP镀铝膜,与实施例1的区别在于:
S1与S3中采用的改性水性聚氨酯为制备例16中的制得的改性水性聚氨酯。
性能检测数据
1.改性水性聚氨酯的耐酒精性能:随机选取各实施例与对比例中步骤S1制得的膜材,将膜材裁成50mm*200mm的待测试样,将待测试样投入52度的酒精中浸泡24h,取出干燥后,采用3M公司Scotch牌610号压敏胶粘带,将宽度为25mm,长150mm的胶粘带贴在第一树脂层上并用手指压平,然后用一只手压住样品,另一只手以180°方向,以匀速剥离胶粘带,用带强光的灯箱检验第一树脂层脱落转移情况,并计算剥离面积,每个实施例和对比例分别取5个测试样品,测试结果取平均值,剥离面积不大于10%为合格。
2.铝层附着牢度:随机选取各实施例与对比例中步骤S2制得的膜材,将膜材裁成50mm*200mm的待测试样,将待测试样投入52度的酒精中浸泡24h,取出干燥后,采用3M公司Scotch牌610号压敏胶粘带,将宽度为25mm,长150mm的胶粘带贴在镀铝面上并用手指压平,然后用一只手压住样品,另一只手以180°方向,以匀速剥离胶粘带,用带强光的灯箱检验铝层脱落转移情况,计算剥离面积,每个实施例和对比例分别取5个测试样品,测试结果取平均值,剥离面积不大于10%为合格。
3.氧化铝层附着牢度:随机选取各实施例与对比例中制得的BOPP镀铝膜,将BOPP镀铝膜裁成50mm*200mm的待测试样,将待测试样投入52度的酒精中浸泡24h,取出干燥后,采用3M公司Scotch牌610号压敏胶粘带,将宽度为25mm,长150mm的胶粘带贴在镀氧化铝面上并用手指压平,然后用一只手压住样品,另一只手以180°方向,以匀速剥离胶粘带,用带强光的灯箱检验氧化铝层脱落转移情况,计算剥离面积,每个实施例和对比例分别取5个测试样品,测试结果取平均值,剥离面积不大于10%为合格。
4.耐蒸煮性能:将各实施例与对比例中的BOPP镀铝膜热封制成200mm×120mm的小袋,充入袋容积三分之二的水后排气密封好,放入高压灭菌锅中煮15min,高压灭菌锅的温度分别为150℃,15min后减压冷却至室温取出,检查小袋有无明显变形、层间剥离的异常现象。其中小袋面积变化率≤2%为未变形;2%<小袋面积变化率≤5%为轻微变形,小袋面积变化率>5%为明显变形。
表2
结果分析
结合实施例1与对比例1-4并结合表2中的数据可知:羧基氯醋树脂采用等量的羟基氯醋树脂代替或羟基氯醋树脂采用等量的羧基氯醋树脂代替或聚己内酯二元醇采用等量的聚碳酸酯多元醇代替或苯酐聚酯多元醇采用等量的聚碳酸酯多元醇代替时,均会显著降低改性水性聚氨酯的耐酒精性能,同时,铝层3以及氧化铝层5与改性水性聚氨酯的附着牢度也明显降低,不利于BOPP镀铝膜层间结合牢度的提高。
结合实施例1与实施例3-4并结合表2中的数据可知:其他条件相同,羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂的重量比为2:3时,更有利于改性水性聚氨酯耐酒精性能以及铝层3、氧化铝层5附着牢度的提高。
结合实施例1与实施例5并结合表2中的数据可知,其他条件相同时,聚己内酯二元醇的分子量在2000-3000范围内,苯酐聚酯多元醇的羟值在190-210mgKOH/g的范围内时,更有利于改性水性聚氨酯耐酒精性能以及铝层3、氧化铝层5附着牢度的提高。
结合实施例1与实施例6-10并结合表2中的数据可知,其他条件相同时,二异氰酸酯选用碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯4:1的组合物更有利于改性水性聚氨酯耐酒精性能以及铝层3、氧化铝层5附着牢度的提高,同时,还能够提高BOPP镀铝膜的耐热蒸煮性能。
结合实施例1与实施例11-12并结合表2中的数据可知,往改性水性聚氨酯中加入丙烯酸改性有机硅树脂能够改善BOPP镀铝膜的耐蒸煮性能,但丙烯酸改性有机硅树脂的粘度在20-30s范围内时,不经能够提高BOPP镀铝膜的耐蒸煮性能,还有利于改性水性聚氨酯的耐酒精性能以及BOPP镀铝膜的层间结合牢度的进一步提高。
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 (10)
1.一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:包括依次设置的BOPP基底层(1)、第一树脂层(2)、铝层(3)、第二树脂层(4)以及氧化铝层(5);所述第一树脂层(2)、第二树脂层(4)均为改性水性聚氨酯,所述改性水性聚氨酯包括以下重量份的原料:
氯醋树脂:15-25份
聚己内酯二元醇:30-40份
苯酐聚酯多元醇:25-35份
二异氰酸酯:20-30份
亲水扩链剂:0.8-1.2份
催化剂:0.03-0.06份
丙酮:100份
去离子水:50份
所述氯醋树脂包括羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂,所述羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂的重量比为(1-3):3。
2.根据权利要求1所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:所述羟基氯醋树脂与羧基氯醋树脂的重量比为2:3。
3.根据权利要求1所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:所述聚己内酯二元醇的分子量为2000-3000,所述苯酐聚酯多元醇的羟值为190-210mgKOH/g。
4.根据权利要求1所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:所述二异氰酸酯选用异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或两种的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:所述二异氰酸酯包括碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯,所述碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为4:1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:所述改性水性聚氨酯还包括8-12重量份丙烯酸改性有机硅树脂。
7.根据权利要求6所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:所述丙烯酸改性有机硅树脂的粘度为20-30s。
8.根据权利要求6所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:所述亲水扩链剂包括二羟甲基丙酸和1,2-丁二醇,所述二羟甲基丙酸和1,2-丁二醇的重量比为(3-4):1。
9.根据权利要求6所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜,其特征在于:所述催化剂选用异辛酸铋、新癸酸铋中的任意一种或两种的组合物。
10.权利要求1-9任一项所述的一种耐酒精BOPP镀铝膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、在BOPP基底层(1)上涂布改性水性聚氨酯,干燥后,在BOPP基
底层(1)上形成第一树脂层(2);
S2、将S1得到的膜材送入真空镀铝设备,加热铝丝,使气态铝沉积在
第一树脂层(2)上形成铝层(3);
S3、在铝层(3)上涂布改性水性聚氨酯,干燥后,在铝层(3)上形成
第二树脂层(4);
S4、将S3得到的膜材送入真空镀铝设备,加热铝丝,在铝蒸发的过程
中通入氧气,使氧气与气态铝反应生成氧化铝,并经过物理气相沉积的作用在第二树脂层(4)上沉积得到氧化铝层(5)。
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