一种双向拉伸聚乙烯防雾膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及薄膜生产技术领域，尤其涉及一种双向拉伸聚乙烯防雾膜及其制备方法。


背景技术：

2.双向拉伸聚乙烯薄膜具有很高的拉伸强度，良好的耐低温性、耐穿刺，不易撕裂等特性，越来越受到市场的喜爱。相比双向拉伸聚丙烯薄膜，聚乙烯薄膜在低温下不容易撕裂，非常适合做冷冻包装。相比流延及吹塑的聚乙烯薄膜，拉伸强度大，更适合重物的包装。
3.薄膜能起到延长食品存放时间，是一种常用的食品包装材料。雾度作为薄膜的核心光学性能，降低雾度可以提升人们对食品的观感，因此，雾度对食品级包装薄膜的包装效果起到至关重要的影响。普通薄膜在包装时，表面容易出现水雾和水滴，影响了包装的美观，也减少了食品的保存周期。防雾膜是通过在薄膜内部添加一定量的防雾原料制得，在不影响食品安全的前提下，能极大减少水雾在薄膜表面凝结为水珠，实现了生鲜食品包装的美观和保鲜作用，是一种非常实用的产品。因此，提供一种具有防雾功能的双向拉伸聚乙烯薄膜，具有十分重要的实际意义。


技术实现要素：

4.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种双向拉伸聚乙烯防雾膜及其制备方法。
5.本发明提出的一种双向拉伸聚乙烯防雾膜，依次包括表层i、芯层和表层ii，所述芯层由下述质量百分比的原料制成：防雾母粒3-5％、包覆型纳米二氧化钛1-2％、余量为线性低密度聚乙烯；
6.所述包覆型纳米二氧化钛的制备方法包括：
7.s1、采用乙烯基硅烷偶联剂对纳米二氧化钛进行接枝改性，得到改性纳米二氧化钛；
8.s2、将苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯和所述改性纳米二氧化钛在表面活性剂、引发剂的存在下，在水中进行乳液聚合，得到包覆型纳米二氧化钛。
9.优选地，s1中，将纳米二氧化钛均匀分散在无水乙醇、氨水、水混合得到的混合溶剂中，然后加入乙烯基硅烷偶联剂，在60-80℃下反应1-3h，得到改性纳米二氧化钛。
10.优选地，s1中，纳米二氧化钛与乙烯基硅烷偶联剂的质量比为10：(0.1-0.3)；优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂为硅烷偶联剂a151、硅烷偶联剂a171或其组合。
11.优选地，s1中，所述混合溶剂是由无水乙醇、氨水、水按质量比为1：(0.02-0.05)：(0.2-1)混合得到；优选地，所述氨水的质量浓度为20-25wt％。
12.优选地，s1中，所述纳米二氧化钛与混合溶剂的质量比为1：(5-10)。
13.优选地，s2中，将苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯、改性纳米二氧化钛和表面活性剂加入水中，分散均匀，然后加入引发剂，在50-80℃下反应2-5h，得到包覆型纳米二氧化钛。
14.优选地，s2中，所述苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯和改性纳米二氧化钛的质量比为(0.1-0.2)：(0.02-0.1)：1。
15.优选地，s2中，所述表面活性剂的用量为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯质量之和的8-15％；优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。
16.优选地，s2中，所述引发剂的用量为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯质量之和的2-5％；优选地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。
17.优选地，s2中，所述改性纳米二氧化钛与水的质量比为1:(4-6)。
18.优选地，所述防雾母粒由线性低密度聚乙烯和防雾剂组成，其中防雾剂的质量百分比为30-40％；优选地，所述防雾剂为山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单棕榈酸酯、山梨糖醇酐单油酸酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯中的至少一种。
19.优选地，所述表层i由下述质量百分比的原料制成：线性低密度聚乙烯95-97％、抗粘剂3-5％；所述表层ii由下述质量百分比的原料制成：线性低密度聚乙烯95-97％，抗粘剂3-5％。
20.优选地，所述抗粘剂由线性低密度聚乙烯和二氧化硅组成，其中二氧化硅的质量百分比为3-6％。
21.优选地，所述芯层的厚度为16-22μm，表层i的厚度为1-2μm，表层ii的厚度为3-4μm。
22.一种所述的双向拉伸聚乙烯防雾膜的制备方法，包括下述步骤：
23.(1)分别将表层i、芯层、表层ii的原料熔融挤出，得到表层i熔体、芯层熔体和表层ii熔体，经过模头共挤出，用激冷辊冷却固化形成厚片；
24.(2)将厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸，然后冷却，经过电晕处理，得到双向拉伸聚乙烯防雾膜。
25.优选地，步骤(1)中，激冷辊冷却的温度为30-35℃。
26.优选地，步骤(2)中，所述纵向拉伸的预热温度为110-120℃，拉伸温度为80-90℃，拉伸倍率为4.8-5.3，定型温度为100-110℃；所述横向拉伸的预热温度为120-130℃，拉伸温度为110-120℃，拉伸倍率为8-9，定型温度为120-130℃。
27.其中，电晕处理的原理是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电，而产生等离子体，使塑料表面产生游离基，使聚合物发生氧化和极化，增加承印物表面的附着力。
28.本发明的有益效果如下：
29.本发明先以含乙烯基的硅烷偶联剂对纳米二氧化钛进行表面改性，然后将改性纳米二氧化钛与苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯聚合单体进行乳液聚合反应，形成表面由苯乙烯-甲基丙烯酸月桂酯共聚物包覆的包覆型纳米二氧化钛，共聚物中的苯乙烯部分可以对聚乙烯的结晶产生阻力，避免结晶生长过快、晶粒尺寸过大，从而降低薄膜的雾度，改善薄膜的均匀性和成膜性，共聚物中的甲基丙烯酸月桂酯部分可以与薄膜芯层中防雾剂的疏水部分产生作用力，因此，将上述包覆型纳米二氧化钛加入并均匀分散在聚乙烯防雾膜的芯层中，既能改善防雾剂在薄膜中的分散均匀性，提高薄膜的防雾效果，又能延缓防雾剂向表层的
迁移，从而提高薄膜的防雾持久性，还可以降低薄膜的雾度，赋予薄膜优良的外观特性。本发明能显著降低薄膜的雾度，提高防雾效果，赋予薄膜优良的外观特性，而且薄膜具有较为优良的机械性能，是一种性能更为优越的食品包装材料。
具体实施方式
30.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
31.下述实施例和对比例中，采用的线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为3.8g/10min，密度为0.903g/cm3。
32.实施例1
33.一种双向拉伸聚乙烯防雾膜，依次包括表层i、芯层和表层ii，所述芯层由下述质量百分比的原料制成：防雾母粒4.5％、包覆型纳米二氧化钛1.5％、余量为线性低密度聚乙烯；
34.包覆型纳米二氧化钛的制备方法包括：
35.s1、将纳米二氧化钛均匀分散在无水乙醇、质量浓度为25wt％的氨水、水混合按质量比为1：0.03：0.3混合得到的混合溶剂中，然后加入硅烷偶联剂a171，在70℃下反应2h，得到改性纳米二氧化钛，其中，纳米二氧化钛与硅烷偶联剂a171的质量比为10：0.2，纳米二氧化钛与混合溶剂的质量比为1：8；
36.s2、将苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯、改性纳米二氧化钛和十二烷基硫酸钠加入水中，分散均匀，然后加入过硫酸铵，在60℃下反应4h，得到包覆型纳米二氧化钛，其中，苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯和改性纳米二氧化钛的质量比为0.15：0.05：1，十二烷基硫酸钠的用量为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯质量之和的10％，过硫酸铵的用量为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯质量之和的3％，改性纳米二氧化钛与水的质量比为1:5。
37.防雾母粒由线性低密度聚乙烯和山梨糖醇酐单硬脂酸酯组成，其中山梨糖醇酐单硬脂酸酯的质量百分比为35％。
38.表层i由下述质量百分比的原料制成：线性低密度聚乙烯96％、抗粘剂4％；所述表层ii由下述质量百分比的原料制成：线性低密度聚乙烯96％，抗粘剂4％；芯层的厚度为20μm，表层i的厚度为1.5μm，表层ii的厚度为3.5μm。
39.抗粘剂由线性低密度聚乙烯和二氧化硅组成，其中二氧化硅的质量百分比为5％。
40.上述双向拉伸聚乙烯防雾膜的制备方法，包括下述步骤：
41.(1)分别将表层i、芯层、表层ii的原料熔融挤出，得到表层i熔体、芯层熔体和表层ii熔体，经过模头共挤出，用激冷辊在30℃下冷却固化形成厚片；
42.(2)将厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸，然后冷却，经过电晕处理，得到双向拉伸聚乙烯防雾膜，其中纵向拉伸的预热温度为115℃，拉伸温度为85℃，拉伸倍率为5.0，定型温度为105℃；横向拉伸的预热温度为125℃，拉伸温度为115℃，拉伸倍率为8.5，定型温度为125℃。
43.实施例2
44.一种双向拉伸聚乙烯防雾膜，依次包括表层i、芯层和表层ii，所述芯层由下述质量百分比的原料制成：防雾母粒3％、包覆型纳米二氧化钛1％、余量为线性低密度聚乙烯；
45.包覆型纳米二氧化钛的制备方法包括：
46.s1、将纳米二氧化钛均匀分散在无水乙醇、质量浓度为25wt％的氨水、水混合按质量比为1：0.03：0.3混合得到的混合溶剂中，然后加入硅烷偶联剂a171，在60℃下反应3h，得到改性纳米二氧化钛，其中，纳米二氧化钛与硅烷偶联剂a171的质量比为10：0.1，纳米二氧化钛与混合溶剂的质量比为1：8；
47.s2、将苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯、改性纳米二氧化钛和十二烷基硫酸钠加入水中，分散均匀，然后加入过硫酸铵，在50℃下反应5h，得到包覆型纳米二氧化钛，其中，苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯和改性纳米二氧化钛的质量比为0.1：0.02：1，十二烷基硫酸钠的用量为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯质量之和的8％，过硫酸铵的用量为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯质量之和的2％，改性纳米二氧化钛与水的质量比为1:5。
48.防雾母粒由线性低密度聚乙烯和山梨糖醇酐单硬脂酸酯组成，其中山梨糖醇酐单硬脂酸酯的质量百分比为40％。
49.表层i由下述质量百分比的原料制成：线性低密度聚乙烯97％、抗粘剂3％；所述表层ii由下述质量百分比的原料制成：线性低密度聚乙烯97％，抗粘剂3％；芯层的厚度为20μm，表层i的厚度为1.5μm，表层ii的厚度为3.5μm。
50.抗粘剂由线性低密度聚乙烯和二氧化硅组成，其中二氧化硅的质量百分比为3％。
51.双向拉伸聚乙烯防雾膜的制备方法同实施例1。
52.实施例3
53.一种双向拉伸聚乙烯防雾膜，依次包括表层i、芯层和表层ii，所述芯层由下述质量百分比的原料制成：防雾母粒5％、包覆型纳米二氧化钛2％、余量为线性低密度聚乙烯；
54.包覆型纳米二氧化钛的制备方法包括：
55.s1、将纳米二氧化钛均匀分散在无水乙醇、质量浓度为25wt％的氨水、水混合按质量比为1：0.03：0.3混合得到的混合溶剂中，然后加入硅烷偶联剂a171，在80℃下反应1h，得到改性纳米二氧化钛，其中，纳米二氧化钛与硅烷偶联剂a171的质量比为10：0.3，纳米二氧化钛与混合溶剂的质量比为1：8；
56.s2、将苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯、改性纳米二氧化钛和十二烷基硫酸钠加入水中，分散均匀，然后加入过硫酸铵，在80℃下反应2h，得到包覆型纳米二氧化钛，其中，苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯和改性纳米二氧化钛的质量比为0.2：0.1：1，十二烷基硫酸钠的用量为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯质量之和的15％，过硫酸铵的用量为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯质量之和的5％，改性纳米二氧化钛与水的质量比为1:5。
57.防雾母粒由线性低密度聚乙烯和山梨糖醇酐单硬脂酸酯组成，其中山梨糖醇酐单硬脂酸酯的质量百分比为30％。
58.表层i由下述质量百分比的原料制成：线性低密度聚乙烯95％、抗粘剂5％；所述表层ii由下述质量百分比的原料制成：线性低密度聚乙烯95％，抗粘剂5％；芯层的厚度为20μm，表层i的厚度为1.5μm，表层ii的厚度为3.5μm。
59.抗粘剂由线性低密度聚乙烯和二氧化硅组成，其中二氧化硅的质量百分比为6％。
60.双向拉伸聚乙烯防雾膜的制备方法同实施例1。
61.对比例1
62.对比例1与实施例1的区别仅为：芯层由下述质量百分比的原料制成：防雾母粒4.5％、余量为线性低密度聚乙烯。
63.双向拉伸聚乙烯防雾膜的制备方法同实施例1。
64.试验例
65.将实施例1-3和对比例1制得的薄膜进行性能测试，其中拉伸强度和断裂标称应变的测试方法参见gb/t 1040.3-2006，雾度的测试方法参见gb/t2410-2008，防雾等级的测试方法参见gbt 31726-2015，测试结果如表1所示：
66.表1薄膜性能测试结果
[0067][0068]
从表1可以看出，本发明能显著降低薄膜的雾度，提高防雾效果，赋予薄膜优良的外观特性，而且薄膜具有较为优良的机械性能。
[0069]
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。