一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法
技术领域
1.本发明涉及bopp消光膜技术领域，尤其涉及一种可降解高阻隔复合bopp消光膜及其制备方法。
背景技术：2.食品的包装是为了保证食品在被消费者购买之前，食品不会发生不可逆的变质。随着材料科学和包装技术的不断创新，包装材料也在不断发展来满足消费者的需求。目前，在市场经济中，消费者对包装材料的要求包括天然、安全、价格低、延长食品保质期、即开即食等。
3.纳米复合包装材料是采用纳米颗粒与其他包装材料复合制成的新型包装材料。目前已有多种纳米复合包装材料面市，如pe/纳米ag类、pp/tio2类、pa/纳米蒙脱石粉类等，并开始规模化应用在食品包装工业中，取得较好的包装效果。在食品包装领域引入纳米技术大大解决了食品质量、安全和稳定性等方面的问题，以纳米材料为基础的食品包装拥有更好的阻隔性能、机械性能以及食品保鲜的能力。因此，纳米复合包装材料有着强劲的发展动力和广阔的应用前景。
4.水滑石材料属于阴离子型层状化合物，层状化合物是指具有层状结构、层间离子，具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。典型的水滑石化合物是镁铝碳酸根型水滑石：mg6al2(oh)
16
co3·
4h2o，结构非常类似于水镁石[mg(oh)2]，由mgo6八面体共用棱形成单元层，位于层上的mg
2+
可在一定的范围内被al
3+
同晶取代，使层板带正电荷，层间有可交换的co
32-与层板上的正电荷平衡，使得ldhs的整体结构呈电中性。
[0005]
目前，将纳米晶镁铝碳酸根型水滑石加入bopp消光膜中以提升bopp消光膜的阻隔性能，不仅阻隔性能提升有限，而且对bopp消光膜的力学性能有一定的负面影响，这是由于纳米晶镁铝碳酸根型水滑石与聚丙烯树脂存在相容性问题，现亟待解决。
技术实现要素：[0006]
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高阻隔复合bopp消光膜及其制备方法。
[0007]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]
s1、向单片层镁铝水滑石胶体中加入单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌1-3h，与聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，180-200℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；
[0009]
s2、将复合聚丙烯树脂、聚羟基丁酸酯、聚乳酸、交联剂共混，流延成型得到厚度为0.1-1mm的基膜坯料；将消光料、爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；
[0010]
s3、将消光坯料80-90℃双向拉伸，拉伸速度为40-70mm/s，拉伸比为4-10，氮气氛
中将拉伸坯料采用电子束辐照，辐照剂量为50-100kgy，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。
[0011]
优选地，s1中，单片层镁铝水滑石胶体、单宁酸、聚丙烯的质量比为20-40：1-2：50-100。
[0012]
优选地，s1中，单片层镁铝水滑石胶体为采用硝酸根层间交换纳米镁铝碳酸根型水滑石中碳酸根离子，使水滑石结构发生分层，在甲酰胺的作用下形成单片层镁铝水滑石胶体。
[0013]
优选地，s1中，单片层镁铝水滑石胶体采用如下具体步骤制取：氮气保护下将去离子水加热至100℃，加入纳米镁铝碳酸根型水滑石搅拌均匀，加入硝酸、硝酸钠搅拌20-30h，降至室温，离心，清洗，干燥，研磨，加入甲酰胺中，氮气保护下搅拌10-20h，得到单片层镁铝水滑石胶体。
[0014]
优选地，s1中，纳米镁铝碳酸根型水滑石、硝酸、硝酸钠、甲酰胺的质量比为5-15：1-2：0.1-0.5：15-25。
[0015]
优选地，s1中，离心速度为5000-6000r/min。
[0016]
优选地，s1中，依次采用水与丙酮清洗离心产物。
[0017]
优选地，s2中，复合聚丙烯树脂、聚羟基丁酸酯、聚乳酸、交联剂、消光料、爽滑剂的质量比为50-100：10-20：5-15：1-2：10-20：1-2。
[0018]
优选地，s2中，交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中至少一种。
[0019]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜，采用上述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法制得。
[0020]
本发明技术效果如下所示：
[0021]
由于镁铝碳酸根型水滑石与聚丙烯很难结合，因此在复合聚丙烯树脂中，通过硝酸与硝酸钠复配，采用硝酸根层间交换纳米镁铝水滑石中碳酸根离子，促使纳米镁铝碳酸根型水滑石发生分层，然后在甲酰胺的作用下形成单片层镁铝水滑石胶体。
[0022]
本发明中单宁酸既可作为氢键供体，又能作为氢键受体，碱性环境一方面可抑制单宁酸自缔合，另一方面可在单片层镁铝水滑石胶体形成氢键位点，然后与聚丙烯熔融挤出，相互间分散均匀性高，同时经过单宁酸改性后，单宁酸可以作为桥梁，三者形成氢键网络；再与聚羟基丁酸酯、聚乳酸复配，由于水滑石纳米片良好的二维有序性，及与有机聚合物基体间的高度均匀分散性和高方向性，经过双向拉伸后，其阻隔性能极为优异。但在4-10拉伸比下，所形成的薄膜极易出现裂纹缺陷结构，导致拉伸后薄膜的阻隔能力显著下降。
[0023]
本发明进一步采用辐照处理，促使聚羟基丁酸酯、聚乳酸与交联剂形成三维聚合物网络，配合双向拉伸与辐照促使高度交联的大分子链降解，综合作用可有效促使裂纹恢复，可在保证制品拉伸强度的基础上，有效提升其抗冲击性能，产品力学性能优异。
附图说明
[0024]
图1为实施例5和对比例1-2所得可降解高阻隔复合bopp消光膜的拉伸强度和阻隔性能的对比图。
具体实施方式
[0025]
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
[0026]
实施例1
[0027]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，包括如下步骤：
[0028]
s1、向20kg单片层镁铝水滑石胶体中加入1kg单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌1h，与50kg聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，180℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；
[0029]
单片层镁铝水滑石胶体采用如下具体步骤制取：氮气保护下将50kg去离子水加热至100℃，加入5kg纳米镁铝碳酸根型水滑石搅拌均匀，加入1kg硝酸、0.1kg硝酸钠搅拌20h，降至室温，离心，离心速度为5000r/min，依次采用水与丙酮清洗，干燥，研磨，加入至15kg甲酰胺中，氮气保护下搅拌10h，搅拌速度为50r/min，得到单片层镁铝水滑石胶体；
[0030]
s2、将50kg复合聚丙烯树脂、10kg聚羟基丁酸酯、5kg聚乳酸、1kg三烯丙基异氰脲酸酯共混，经过流延成型，得到厚度为0.1mm的基膜坯料；将10kg消光料、1kg爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；
[0031]
s3、将消光坯料80℃双向拉伸，拉伸速度为40mm/s，拉伸比为4，氮气氛中将拉伸坯料采用电子束辐照，辐照剂量为50kgy，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。
[0032]
实施例2
[0033]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，包括如下步骤：
[0034]
s1、向40kg单片层镁铝水滑石胶体中加入2kg单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌3h，与100kg聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，200℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；
[0035]
单片层镁铝水滑石胶体采用如下具体步骤制取：氮气保护下将100kg去离子水加热至100℃，加入15kg纳米镁铝碳酸根型水滑石搅拌均匀，加入2kg硝酸、0.5kg硝酸钠搅拌30h，降至室温，离心，离心速度为6000r/min，依次采用水与丙酮清洗，干燥，研磨，加入至25kg甲酰胺中，氮气保护下搅拌20h，搅拌速度为100r/min，得到单片层镁铝水滑石胶体；
[0036]
s2、将100kg复合聚丙烯树脂、20kg聚羟基丁酸酯、15kg聚乳酸、2kg三聚氰酸三烯丙酯共混，经过流延成型，得到厚度为1mm的基膜坯料；将20kg消光料、2kg爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；
[0037]
s3、将消光坯料90℃双向拉伸，拉伸速度为70mm/s，拉伸比为10，氮气氛中将拉伸坯料采用电子束辐照，辐照剂量为100kgy，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。
[0038]
实施例3
[0039]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，包括如下步骤：
[0040]
s1、向25kg单片层镁铝水滑石胶体中加入1.7kg单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌1.5h，与80kg聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，185℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；
[0041]
单片层镁铝水滑石胶体采用如下具体步骤制取：氮气保护下将80kg去离子水加热至100℃，加入8kg纳米镁铝碳酸根型水滑石搅拌均匀，加入1.7kg硝酸、0.2kg硝酸钠搅拌28h，降至室温，离心，离心速度为5200r/min，依次采用水与丙酮清洗，干燥，研磨，加入至22kg甲酰胺中，氮气保护下搅拌12h，搅拌速度为90r/min，得到单片层镁铝水滑石胶体；
[0042]
s2、将70kg复合聚丙烯树脂、17kg聚羟基丁酸酯、8kg聚乳酸、1.7kg三羟甲基丙烷三丙烯酸酯共混，经过流延成型，得到厚度为0.3mm的基膜坯料；将17kg消光料、1.2kg爽滑
剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；
[0043]
s3、将消光坯料88℃双向拉伸，拉伸速度为50mm/s，拉伸比为8，氮气氛中将拉伸坯料采用电子束辐照，辐照剂量为70kgy，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。
[0044]
实施例4
[0045]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，包括如下步骤：
[0046]
s1、向35kg单片层镁铝水滑石胶体中加入1.3kg单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌2.5h，与60kg聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，195℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；
[0047]
单片层镁铝水滑石胶体采用如下具体步骤制取：氮气保护下将60kg去离子水加热至100℃，加入12kg纳米镁铝碳酸根型水滑石搅拌均匀，加入1.3kg硝酸、0.4kg硝酸钠搅拌22h，降至室温，离心，离心速度为5800r/min，依次采用水与丙酮清洗，干燥，研磨，加入至18kg甲酰胺中，氮气保护下搅拌18h，搅拌速度为70r/min，得到单片层镁铝水滑石胶体；
[0048]
s2、将90kg复合聚丙烯树脂、13kg聚羟基丁酸酯、12kg聚乳酸、1.3kg三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯共混，经过流延成型，得到厚度为0.6mm的基膜坯料；将13kg消光料、1.8kg爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；
[0049]
s3、将消光坯料82℃双向拉伸，拉伸速度为60mm/s，拉伸比为6，氮气氛中将拉伸坯料采用电子束辐照，辐照剂量为90kgy，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。
[0050]
实施例5
[0051]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，包括如下步骤：
[0052]
s1、向30kg单片层镁铝水滑石胶体中加入1.5kg单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌2h，与70kg聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，190℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；
[0053]
单片层镁铝水滑石胶体采用如下具体步骤制取：氮气保护下将70kg去离子水加热至100℃，加入10kg纳米镁铝碳酸根型水滑石搅拌均匀，加入1.5kg硝酸、0.3kg硝酸钠搅拌25h，降至室温，离心，离心速度为5500r/min，依次采用水与丙酮清洗，干燥，研磨，加入至20kg甲酰胺中，氮气保护下搅拌15h，搅拌速度为80r/min，得到单片层镁铝水滑石胶体；
[0054]
s2、将80kg复合聚丙烯树脂、15kg聚羟基丁酸酯、10kg聚乳酸、1.5kg三羟甲基丙烷三丙烯酸酯共混，经过流延成型，得到厚度为0.5mm的基膜坯料；将15kg消光料、1.5kg爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；
[0055]
s3、将消光坯料85℃双向拉伸，拉伸速度为55mm/s，拉伸比为7，氮气氛中将拉伸坯料采用电子束辐照，辐照剂量为80kgy，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。
[0056]
对比例1
[0057]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，包括如下步骤：
[0058]
s1、向30kg单片层镁铝水滑石胶体中加入1.5kg单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌2h，与70kg聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，190℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；
[0059]
单片层镁铝水滑石胶体采用如下具体步骤制取：氮气保护下将70kg去离子水加热至100℃，加入10kg纳米镁铝碳酸根型水滑石搅拌均匀，加入1.5kg硝酸、0.3kg硝酸钠搅拌25h，降至室温，离心，离心速度为5500r/min，依次采用水与丙酮清洗，干燥，研磨，加入至20kg甲酰胺中，氮气保护下搅拌15h，搅拌速度为80r/min，得到单片层镁铝水滑石胶体；
[0060]
s2、将80kg复合聚丙烯树脂、15kg聚羟基丁酸酯、10kg聚乳酸、1.5kg三羟甲基丙烷
三丙烯酸酯共混，经过流延成型，得到厚度为0.5mm的基膜坯料；将15kg消光料、1.5kg爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；
[0061]
s3、将消光坯料85℃双向拉伸，拉伸速度为55mm/s，拉伸比为7，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。
[0062]
对比例2
[0063]
一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，包括如下步骤：
[0064]
s1、向30kg纳米镁铝水滑石中加入70kg聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，190℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；
[0065]
s2、将80kg复合聚丙烯树脂、15kg聚羟基丁酸酯、10kg聚乳酸、1.5kg三羟甲基丙烷三丙烯酸酯共混，经过流延成型，得到厚度为0.5mm的基膜坯料；将15kg消光料、1.5kg爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；
[0066]
s3、将消光坯料85℃双向拉伸，拉伸速度为55mm/s，拉伸比为7，氮气氛中将拉伸坯料采用电子束辐照，辐照剂量为80kgy，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。
[0067]
采用实施例5和对比例1-2所得可降解高阻隔复合bopp消光膜进行对比实验，具体如下：
[0068]
根据gb/t 16928-1997包装材料试验方法透湿率，采用w3/60型水蒸气透过率测试系统测试各组透湿系数。根据gb/t1040.3-2006塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄条的试验条件，采用50mm/min的拉伸速率测试各组纵/横向拉伸强度。
[0069]
其结果如图1所示，实施例5所得可降解高阻隔复合bopp消光膜的纵/横向拉伸强度均远优于对比例，而透湿率低于对比例，说明实施例5所得可降解高阻隔复合bopp消光膜的阻隔性能优于对比例。
[0070]
通过对比例2和实施例5之间的对比发现：两者采用单片层镁铝水滑石胶体经单宁酸改性，与聚丙烯熔融挤出，再与聚羟基丁酸酯、聚乳酸复配，由于水滑石纳米片良好的二维有序性，及与有机聚合物基体间的高度均匀分散性和高方向性，经过双向拉伸后，其阻隔性能极为优异。
[0071]
但对比例2在拉伸比为4-10时，所得薄膜极易出现裂纹缺陷结构，导致拉伸后薄膜的阻隔能力显著下降。而实施例5采用辐照处理，促使聚羟基丁酸酯、聚乳酸与交联剂形成三维聚合物网络，配合双向拉伸与辐照促使高度交联的大分子链降解，综合作用可有效促使裂纹恢复，可在保证制品拉伸强度的基础上，有效提升其抗冲击性能，产品力学性能优异。
[0072]
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。
技术特征：1.一种可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、向单片层镁铝水滑石胶体中加入单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌1-3h，与聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，180-200℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；s2、将复合聚丙烯树脂、聚羟基丁酸酯、聚乳酸、交联剂共混，流延成型得到厚度为0.1-1mm的基膜坯料；将消光料、爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；s3、将消光坯料80-90℃双向拉伸，拉伸速度为40-70mm/s，拉伸比为4-10，氮气氛中将拉伸坯料采用电子束辐照，辐照剂量为50-100kgy，得到可降解高阻隔复合bopp消光膜。2.根据权利要求1所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，s1中，单片层镁铝水滑石胶体、单宁酸、聚丙烯的质量比为20-40：1-2：50-100。3.根据权利要求1所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，s1中，单片层镁铝水滑石胶体为采用硝酸根层间交换纳米镁铝碳酸根型水滑石中碳酸根离子，使水滑石结构发生分层，在甲酰胺的作用下形成单片层镁铝水滑石胶体。4.根据权利要求3所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，s1中，单片层镁铝水滑石胶体采用如下具体步骤制取：氮气保护下将去离子水加热至100℃，加入纳米镁铝碳酸根型水滑石搅拌均匀，加入硝酸、硝酸钠搅拌20-30h，降至室温，离心，清洗，干燥，研磨，加入甲酰胺中，氮气保护下搅拌10-20h，得到单片层镁铝水滑石胶体。5.根据权利要求4所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，s1中，纳米镁铝碳酸根型水滑石、硝酸、硝酸钠、甲酰胺的质量比为5-15：1-2：0.1-0.5：15-25。6.根据权利要求4所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，s1中，离心速度为5000-6000r/min。7.根据权利要求4所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，s1中，依次采用水与丙酮清洗离心产物。8.根据权利要求1所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，s2中，复合聚丙烯树脂、聚羟基丁酸酯、聚乳酸、交联剂、消光料、爽滑剂的质量比为50-100：10-20：5-15：1-2：10-20：1-2。9.根据权利要求1所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法，其特征在于，s2中，交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中至少一种。10.一种可降解高阻隔复合bopp消光膜，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述可降解高阻隔复合bopp消光膜的制备方法制得。
技术总结本发明公开了一种可降解高阻隔复合BOPP消光膜。本发明公开了上述可降解高阻隔复合BOPP消光膜的制备方法，向单片层镁铝水滑石胶体中加入单宁酸，调节体系呈碱性，继续搅拌1-3h，与聚丙烯混合均匀，然后加入至挤出机中，180-200℃熔融挤出得到复合聚丙烯树脂；将复合聚丙烯树脂、聚羟基丁酸酯、聚乳酸、交联剂共混，流延成型得到厚度为0.1-1mm的基膜坯料；将消光料、爽滑剂混合均匀后熔融挤出后成型，然后加入基膜坯料混合得到消光坯料；将消光坯料80-90℃双向拉伸，拉伸速度为40-70mm/s，拉伸比为4-10，氮气氛中将拉伸坯料采用电子束辐照，得到可降解高阻隔复合BOPP消光膜。得到可降解高阻隔复合BOPP消光膜。
技术研发人员：管玉成 管闯 林少鸟 潘良洁 杨登塔
受保护的技术使用者：启明新材料股份有限公司
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
