一种环保型BOPP塑料薄膜及其制备方法与流程
本发明属于塑料薄膜，具体涉及一种环保型bopp塑料薄膜及其制备方法。
背景技术：
1、bopp薄膜即双向拉伸聚丙烯薄膜，凭借透明度高、防潮性好、机械强度优异的特性，广泛应用于食品零食包装、日化标签、纸品覆膜、胶带基材等民用与工业场景，是包装领域用量极大的功能性薄膜。
2、传统bopp薄膜以石油基聚丙烯为原料，存在难自然降解、回收利用率低、废弃后易产生微塑料污染的问题，契合当下限塑政策与双碳发展需求，环保型bopp薄膜的研发与应用成为行业主流趋势。行业普遍定义的环保型bopp薄膜，是指在保留原有使用性能的基础上，通过减薄薄膜厚度、提升原料利用率，降低生产能耗与物料损耗。
3、公开号为cn117586610a的中国发明专利申请公开了一种可降解型环保塑料薄膜及其制备方法和应用，该薄膜通过pbat、pla、纳米纤维素和氧化锆纳米纤维组成，纳米纤维素经锆酸酯偶联剂改性、氧化锆纳米纤维经聚乙二醇改性；通过双螺杆挤出造粒后吹膜成型制得，用于蔬菜大棚膜、食品或医疗包装领域，解决可降解薄膜力学性能不足的问题。
4、上述方案中的纳米纤维素和氧化锆纳米纤维的表面性质一疏水一亲水，在非极性熔融环境中，亲水性的氧化锆纳米纤维无法与疏水性基体有效相容，反而自聚集形成微米级团聚体，成为可见光的散射中心，限制了薄膜透明度的提升，削弱了产品在高光学要求包装场景中的市场竞争力。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种环保型bopp塑料薄膜及其制备方法，针对性解决现有专利中填料表面性质不一、在非极性熔体中自聚集导致透明度下降的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种环保型bopp塑料薄膜的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一：将双重接枝改性纳米纤维素晶须和改性中空二氧化硅与聚丙烯接枝马来酸酐熔融共混造粒，制成纳米填料预复合母粒，再与聚丙烯和助剂混合造粒，得到改性聚丙烯母粒。
5、步骤二：以纯聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐共混物为表层和底层、以改性聚丙烯母粒为芯层，经三层共挤流延工艺、双向拉伸和热定型，得到环保型bopp塑料薄膜。
6、进一步地，双重接枝改性纳米纤维素晶须是将微晶纤维素经酸水解制成纳米纤维素晶须，再接枝衣康酸和甲基丙烯酸酯化超支化聚酯得到。
7、进一步地，双重接枝改性纳米纤维素晶须通过如下步骤制备：
8、将超支化聚酯、丙烯酰氯和三乙胺加入二氯甲烷中，在0-5℃、300-400rpm下搅拌4-5h，过滤除去沉淀，滤液减压浓缩，得到甲基丙烯酸酯化超支化聚酯粗品；
9、将纳米纤维素晶须悬浮液和过硫酸铵加入反应釜中，在70-80℃、300-400rpm下引发10-15min，先滴加0.5mol/l衣康酸溶液，滴加30-40min后，再滴加甲基丙烯酸酯化超支化聚酯溶液，滴加30-35min后，继续反应60-70min，经去离子水渗析44-48h、离心10-15min，弃上清液，收集沉淀，转移至去离子水中，在25-30℃、200-300rpm下加入碳酸氢铵调节ph值为7，搅拌10-20min，离心10-15min，过滤，收集固体产物，洗涤产物，喷雾干燥至恒重，得到双重接枝改性纳米纤维素晶须。
10、进一步地，超支化聚酯、丙烯酰氯、三乙胺和二氯甲烷的用量比为20-24g：6.4-7.2ml：8.2-8.6ml：200-300ml。
11、进一步地，纳米纤维素晶须悬浮液、过硫酸铵、0.5mol/l衣康酸溶液、甲基丙烯酸酯化超支化聚酯溶液的用量比为320-360ml：2.72-3.26g：160-180ml：160-200ml。
12、进一步地，甲基丙烯酸酯化超支化聚酯溶液是由甲基丙烯酸酯化超支化聚酯粗品和无水乙醇按16-18g：160-200ml的用量比混合得到。
13、进一步地，纳米纤维素晶须悬浮液通过如下步骤制备：
14、将微晶纤维素加入64wt%的硫酸中，在55-60℃、200-300rpm下搅拌2-3h，反复离心洗涤至滤液呈中性，将沉淀转移至600-700ml容量瓶中，加水定容至刻度，超声分散，得到纳米纤维素晶须悬浮液。
15、进一步地，微晶纤维素和硫酸的用量比为20-26g：400-500ml。
16、进一步地，改性中空二氧化硅通过如下步骤制备：
17、将中空二氧化硅和硅烷偶联剂kh560加入95wt%的乙醇水溶液中，用冰乙酸调节ph至4-5，在60-70℃、300-500rpm下搅拌6-12h，离心10-15min，过滤，收集固体产物，洗涤，真空干燥至恒重，得到改性中空二氧化硅。
18、进一步地，中空二氧化硅、硅烷偶联剂kh560和95wt%的乙醇水溶液的用量比为6-8g：5-6ml：200-300ml。
19、进一步地，纳米填料预复合母粒通过如下步骤制备：
20、将双重接枝改性纳米纤维素晶须、改性中空二氧化硅和聚丙烯接枝马来酸酐加入小型双螺杆挤出机中，在170-180℃、100-200rpm下熔融共混10-20min，挤出造粒，得到纳米填料预复合母粒。
21、进一步地，双重接枝改性纳米纤维素晶须、改性中空二氧化硅和聚丙烯接枝马来酸酐的质量比为10-15：5-8：2-3.5。
22、进一步地，环保型bopp塑料薄膜通过如下步骤制备：
23、以纯聚丙烯和聚丙烯接枝马来酸酐按95-99：3-5的质量比制备的共混物作为表层和底层、以改性聚丙烯母粒作为芯层，采用三层共挤流延工艺后，将薄片在90-110℃预热后，于120-130℃下纵向拉伸3-5倍，再于150-160℃下横向拉伸3-6倍，拉伸后在155-165℃热定型10-30s，经冷却、切边、收卷，得到环保型bopp塑料薄膜。
24、进一步地，改性聚丙烯母粒是由聚丙烯、纳米填料预复合母粒、抗氧剂1010和硬脂酸钙按80-95：9-12：0.3-0.5：0.3-0.5的质量比制成。
25、进一步地，三层共挤流延工艺的具体操作如下：
26、控制表层和底层挤出温度为200-220℃、芯层挤出温度为190-210℃、共挤模头温度为210-230℃，使熔体在40-50℃的铸片辊上冷却铸成薄片。
27、进一步地，表层和底层各占薄膜总厚度的15-25%、芯层占50-70%。
28、本发明的有益效果：
29、1.本发明通过双重接枝改性纳米纤维素晶须和kh560改性中空二氧化硅的表面性质统一化设计，结合预复合母粒分散策略和三层共挤-双向拉伸成型工艺，实现了纳米填料在聚丙烯基体中的均匀分散与有序取向。该协同技术方案在提升薄膜力学性能的同时，通过折射率匹配的中空二氧化硅降低光散射、通过表层包覆结构减少表面散射，使薄膜保持较低雾度和较高透光率；中空结构填料与减薄设计的结合，使薄膜在相同使用性能下可减少原料消耗，实现包装轻量化。
30、2.本发明中的双重接枝改性纳米纤维素晶须，通过衣康酸和甲基丙烯酸酯化超支化聚酯的接枝聚合，在纳米纤维素表面形成共价键合的疏水性聚合物刷，将其表面性质从亲水转变为疏水，解决了未改性纳米纤维素与疏水性聚丙烯基体相容性差、易团聚的问题；同时，超支化聚酯的三维支化结构与聚丙烯基体形成物理缠结，聚丙烯接枝马来酸酐作为界面相容剂促进填料与基体的界面结合，改善了应力传递效率，使纳米纤维素的高比强度、高比模量增强优势得以发挥。
31、3.本发明中的改性中空二氧化硅，通过kh560改性将其表面由亲水转为疏水，与双重接枝改性纳米纤维素晶须的表面性质统一，避免了因表面性质差异导致的非极性熔融环境中的自聚集问题；kh560末端的环氧基可与聚丙烯接枝马来酸酐的酸酐基团反应，形成界面偶联，增强填料与基体的结合稳定性。其折射率与聚丙烯接近，可减少光散射，中空结构则赋予低密度特性和一定的冲击能量吸收能力，有利于轻量化设计。
32、双重接枝改性纳米纤维素晶须提供增强骨架，改性中空二氧化硅提供应力分散和轻量化效果，两者协同作用使薄膜在减薄的同时保持所需的力学性能和光学性能。