一種微晶纖維素改性聚丙烯復(fù)合薄膜及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種印刷包裝用聚丙締薄膜，屬于包裝材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙締薄膜質(zhì)輕價(jià)廉，力學(xué)性能好、透明度高，因此是軟包裝復(fù)合膜主要的原料薄 膜之一，約占復(fù)合膜質(zhì)量的30%，它主要被用作軟包裝的印刷層和熱封層。雙向拉伸聚丙締 薄膜(BOPP)是一種主要的印刷材料，由于聚丙締的極性低，故印前需要對(duì)薄膜進(jìn)行電暈處 理，即使如此，油墨層與聚丙締間的附著力仍然很低，與油墨的附著力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于聚醋和尼龍 薄膜。不僅如此，聚丙締薄膜與其它薄膜間的復(fù)合性能也較差，制備成的復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度 很低。
[0003] 主要化學(xué)成分是纖維素的紙張具有很好的印刷性能，由此我們提出利用纖維素改 性聚丙締薄膜，W提高薄膜的極性，改善聚丙締與油墨間的附著力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 聚丙締為弱極性材料，與油墨和粘合劑間的相容性差，分子間作用力較弱，表現(xiàn)為 印后油墨附著力差，復(fù)合后剝離強(qiáng)度低。纖維素具有較高的極性，與油墨和粘合劑間的相容 性好，與它們之間的分子間作用力較高，將纖維素與聚丙締樹(shù)脂烙融共混，分散于聚丙締無(wú) 定形區(qū)的纖維素粒子會(huì)有機(jī)會(huì)與油墨或粘合劑中的極性成分接觸，增加改性了的聚丙締薄 膜與油墨或粘合劑間的分子間作用力，提高聚丙締的印刷和復(fù)合性能。
[0005] -種微晶纖維素改性聚丙締復(fù)合薄膜，其特征在于，至少包括兩層，其中至少一表 層為納米級(jí)微晶纖維素改性聚丙締層，其他為聚丙締層。
[0006] -種微晶纖維素改性聚丙締復(fù)合薄膜，其特征在于，為兩層，一層為納米級(jí)微晶纖 維素改性聚丙締層，另一層為聚丙締層。
[0007] -種微晶纖維素改性聚丙締復(fù)合薄膜，其特征在于，為=層，其中兩表層為納米級(jí) 微晶纖維素改性聚丙締層，中間忍層為聚丙締層。
[000引表層納米級(jí)微晶纖維素改性聚丙締層薄膜厚度為2-3微米。
[0009] 上述納米級(jí)微晶纖維素(NCC)，其長(zhǎng)度為100-400納米，直徑為10-30皿(優(yōu)選20皿） 的棒狀NCC。
[0010] 優(yōu)選納米級(jí)微晶纖維素采用酸解法由一種棉纖維得到。W市售棉纖維微晶纖維素 (MCC)為原料，采用酸水解法制備得到NCC，優(yōu)化的酸解的工藝條件為:將MCC原料與質(zhì)量百 分比濃度60%的硫酸混合，控制酸解溫度為50-60°C，酸解時(shí)間為120-150分鐘，得到長(zhǎng)度范 圍在100-400nm之間，平均長(zhǎng)度170-200納米，直徑為10-30nm(優(yōu)選20nm)的棒狀NCC。
[0011] 納米級(jí)微晶纖維素外層為丙締酸樹(shù)脂，與丙締酸樹(shù)脂形成母膠。
[0012] 納米微晶纖維素改性聚丙締復(fù)合薄膜的制備，其特征在于，包括W下步驟：
[001引 （1)制備N(xiāo)CC母料:將MCC原料與60%的硫酸混合后，于50-60°C酸解120-150分鐘； 然后將產(chǎn)物用透析袋處理，直至產(chǎn)物的PH為中性，說(shuō)明產(chǎn)物中的硫酸根離子已經(jīng)完全被除 去，得到長(zhǎng)度范圍在100-400皿之間，平均長(zhǎng)度170-200納米，直徑為10-30皿的棒狀NCC懸浮 液;將懸浮液與水性丙締酸樹(shù)脂乳液混合，干燥、切粒得到NCC改性母料;棒狀NCC懸浮液與 水性丙締酸樹(shù)脂乳液，對(duì)應(yīng)的干重質(zhì)量比為1:1。丙締酸樹(shù)脂作為聚丙締和NCC間的相容劑， 利于NCC在聚丙締中的分散。
[0014] (2)NCC改性聚丙締樹(shù)脂
[0015] 將步驟（1)得到的NCC母料，與一定比例的聚丙締樹(shù)脂混合，設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)的 各段溫度為170-230°C，模口溫度為230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為30化pm，水冷、風(fēng)干、切粒后得到改性 聚丙締樹(shù)脂；
[0016] (3)NCC改性聚丙締薄膜(CPP)制備
[0017] 在共擠流延設(shè)備中，設(shè)定流延設(shè)備的螺桿擠出段的溫度為230-270°C，?？跍囟葹?270°C，冷卻漉溫度為20-25°C，僅在需要改性的聚丙締薄膜對(duì)應(yīng)的表層的供料螺桿上加入 步驟(2)NCC改性聚丙締樹(shù)脂，其它層不需要改性的則采用聚丙締樹(shù)脂;控制各層的進(jìn)料速 率，得到納米微晶纖維素改性聚丙締復(fù)合薄膜。
[0018] 本發(fā)明制備出NCC改性聚丙締薄膜，優(yōu)選NCC在改性聚丙締薄膜層的含量為0.5-1.5%，在NCC含量為0.5%-1.5%的條件下，不但改性聚丙締薄膜的印刷和復(fù)合性能得到提 高，薄膜的楊氏模量、氣體阻隔性能、耐熱性能都有明顯改善。
[0019]力學(xué)性能分析
[0020]將改性聚丙締復(fù)合薄膜樣品裁剪為15cmX2cm的矩形樣條，每個(gè)樣品測(cè)試5次，結(jié) 果取其均值。采用5565A型號(hào)的INSTRON電子拉力機(jī)測(cè)試，拉伸速度為200mm/min。
[0021 ]改性聚丙締復(fù)合薄膜的耐熱性分析
[0022] 測(cè)試儀器:德國(guó)耐馳公司TG-209型熱重分析儀。升溫速率為lOr/min，測(cè)試溫度范 圍為室溫至550°C，保護(hù)氣為氮?dú)?，保護(hù)氣和吹掃氣流速分別為45ml/min和15ml/min。
[0023] 改性聚丙締復(fù)合薄膜的氣體阻隔性能分析：
[0024] 依照模具裁剪成面積為50cm2圓形薄膜樣品，水蒸氣透過(guò)率(WVTR)測(cè)試采用型號(hào) 為Model 3/33水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀(美國(guó)Mocon公司）；氧氣透過(guò)率(OTR)測(cè)試采用型號(hào)為 8001的氧氣透過(guò)率測(cè)試儀(美國(guó)Illinois公司）。
[0025] 改性聚丙締復(fù)合薄膜印刷性能測(cè)試：
[0026] 首先對(duì)改性聚丙締復(fù)合薄膜進(jìn)行電暈處理，將薄膜裁剪為5厘米寬的樣條，用印刷 適性?xún)x進(jìn)行打樣，待油墨干燥后，用3M-600膠帶與聚丙締薄膜壓合后，撕掉膠帶，測(cè)試沒(méi)有 被膠帶粘掉的油墨面積占印刷總面積的比例；
[0027] 改性聚丙締復(fù)合薄膜的剝離強(qiáng)度測(cè)試：
[0028] 首先對(duì)改性聚丙締薄膜進(jìn)行電暈處理，然后用軟包裝專(zhuān)用工業(yè)聚氨醋粘合劑對(duì)同 種(相同NCC添加比例）改性聚丙締薄膜進(jìn)行干法復(fù)合，將復(fù)合薄膜45-50°C熟化24小時(shí)后， 將薄膜裁剪為15毫米寬的樣條，用5565A型的INSTRON電子拉力機(jī)測(cè)試剝離強(qiáng)度(剝離力）， 拉伸速度為200mm/min。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的納米微晶纖維素改性聚丙締復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 1、改性聚丙締樹(shù)脂表層，2、聚丙締忍層。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于W下實(shí)施例。
[0032] 本發(fā)明=層結(jié)構(gòu)的納米微晶纖維素改性聚丙締復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)附圖1。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 將10克MCC原料與100克60% (質(zhì)量百分比）的硫酸混合后，于60°C酸解150分鐘，將 酸解產(chǎn)物裝入半透膜透析袋中密封，將透析袋置于蒸饋水中，每2小時(shí)換一次水，直至酸解 產(chǎn)物的PH = 6,說(shuō)明產(chǎn)物中的硫酸根離子已經(jīng)完全被除去，得到長(zhǎng)度范圍在100-300nm之 間，平均長(zhǎng)度170納米，直徑為20nm的棒狀NCC懸浮液;將懸浮液與水性丙締酸樹(shù)脂乳液W1: 1(干重比）的比例混合，干燥、切粒得到NCC改性母料。設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)的各段溫度為170-230°C，模口溫度為230°C，將NCC母料與聚丙締原料樹(shù)脂混合，其中NCC質(zhì)