本發(fā)明涉及高速包裝生產(chǎn)線用易切斷包裝膜,具體為一種易切斷的十一層共擠出高阻隔包裝膜及制備方法。
背景技術(shù):
1、在工業(yè)化自動(dòng)包裝生產(chǎn)線上,由于薄膜的牽引速度很快,所以對于在高速生產(chǎn)線上用來包裝食品、雜志、紡織品、衛(wèi)生用品等產(chǎn)品的薄膜的開口性能和爽滑性能要求較高。聚乙烯薄膜具有優(yōu)良的抗撕裂強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度及抗穿刺性,廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)藥包裝、文化用品包裝、重包裝袋、購物袋及農(nóng)用薄膜等方面。由于聚乙烯分子極性小,在吹塑成膜過程中,膜與膜間易形成真空密合下的粘合,難以分開,導(dǎo)致在包裝生產(chǎn)線上不容易被切斷,易于產(chǎn)生粘連。
2、為了改善聚乙烯薄膜的開口性,通常在生產(chǎn)吹塑薄膜前添加開口劑來提高開口性。開口劑可分為無機(jī)開口劑和有機(jī)開口劑,市面上常見的無機(jī)開口劑有滑石粉、水合硅酸鎂、二氧化硅、硅藻土、碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸氫鈉、磷酸氫鈣、水滑石、膨潤土等,常見的有機(jī)開口劑有高碳數(shù)的酯、酰胺、氧化銨等。當(dāng)無機(jī)開口劑均勻分散在塑料薄膜中時(shí),能在薄膜表面形成許多凹凸不平點(diǎn),減少了薄膜間的接觸面積,使塑料薄膜易于開口;當(dāng)有機(jī)開口劑均勻分散在塑料薄膜中時(shí),有機(jī)開口劑從塑料薄膜內(nèi)部逐漸遷移到薄膜的表面,在薄膜表面聚集成保護(hù)膜,使薄膜表面光滑,可以降低薄膜間的摩擦系數(shù),使薄膜間易于滑動(dòng),阻礙分子鏈相互纏繞,以達(dá)到聚乙烯薄膜抗黏連的目的。通常需要有機(jī)開口劑和無機(jī)開口劑共同作用,達(dá)到最佳的開口性目的。
3、另外,尼龍(聚酰胺,pa)的使用溫度范圍廣,從-60℃~200℃都可以耐受,乙烯-乙烯醇共聚物一直是應(yīng)用最多的高阻隔性材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明研發(fā)了一種非常適合在工業(yè)化自動(dòng)高速包裝生產(chǎn)線上使用的十一層共擠出包裝膜,該包裝膜不僅易于切斷,不會產(chǎn)生粘連,而且具有優(yōu)異的阻隔性能和熱封強(qiáng)度。
2、一種易切斷的十一層共擠出高阻隔包裝膜的制備方法,包括以下步驟:
3、步驟一:制備有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑,該有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑為有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑ⅰ或有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑ⅱ,其具體過程為:
4、制備含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑、含有醛基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑和含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷交聯(lián)劑;
5、制備有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑ⅰ的方法為:
6、將含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑修飾在羥基官能團(tuán)化的零維無機(jī)開口劑sio2表面,得到酚羥基化零維無機(jī)開口劑sio2;
7、酚羥基化零維無機(jī)開口劑sio2通過氫鍵作用與有機(jī)開口劑硬脂酸酰胺進(jìn)行復(fù)合,制備得到有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑?。?/p>
8、制備有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑ⅱ的方法為:
9、將含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑和含有醛基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑同時(shí)修飾在羥基官能團(tuán)化的零維無機(jī)開口劑sio2表面,得到醛基化酚羥基化零維無機(jī)開口劑sio2;
10、將硅烷偶聯(lián)劑kh540和含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷交聯(lián)劑同時(shí)修飾在富含羥基官能團(tuán)的二維無機(jī)開口劑mgal-ldh表面,得到氨基化酚羥基化二維無機(jī)開口劑mgal-ldh;
11、醛基化酚羥基化零維無機(jī)開口劑sio2與氨基化酚羥基化二維無機(jī)開口劑mgal-ldh通過發(fā)生席夫堿反應(yīng)實(shí)現(xiàn)復(fù)合,制備得到復(fù)合型無機(jī)開口劑;
12、復(fù)合型無機(jī)開口劑通過氫鍵作用與有機(jī)開口劑硬脂酸酰胺進(jìn)行復(fù)合,制備得到有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑ⅱ;
13、步驟二:設(shè)置十一層共擠膜的膜結(jié)構(gòu),將有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑引入至十一層共擠膜的第十一層,第十一層為pe層,采用十一層共擠吹塑成膜工藝,制備得到易切斷的十一層共擠出高阻隔包裝膜。
14、優(yōu)選的,所述有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑ⅰ的配方為:含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑、無機(jī)開口劑sio2和有機(jī)開口劑的質(zhì)量比為(0.1~2):1:(0.1~2);
15、優(yōu)選的,所述醛基化酚羥基化零維無機(jī)開口劑sio2的配方為:含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑、含有醛基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑和無機(jī)開口劑sio2的質(zhì)量比為(0.1~1):(0.1~1):1;
16、優(yōu)選的,所述氨基化酚羥基化二維無機(jī)開口劑mgal-ldh的配方為:硅烷偶聯(lián)劑kh540、含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷交聯(lián)劑和無機(jī)開口劑mgal-ldh的質(zhì)量比為(0.1~1):(0.1~1):1;
17、優(yōu)選的,所述復(fù)合型無機(jī)開口劑的配方為:無機(jī)開口劑sio2和無機(jī)開口劑mgal-ldh的質(zhì)量比為1:(0.5~2);
18、優(yōu)選的,所述有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑ⅱ的配方為:復(fù)合型無機(jī)開口劑與有機(jī)開口劑的質(zhì)量比為1:(0.1~2)。
19、優(yōu)選的,所述十一層共擠出高阻隔包裝膜為非對稱結(jié)構(gòu)、其各膜層的配方及用量,具體如下:
20、第一層為pe層:其原料配方為40~80wt%ldpe和20~60wt%lldpe、其用量為5~15重量份;
21、第二層為pe層:其原料配方為20~60wt%hdpe和40~80wt%lldpe、其用量為3~10重量份;
22、第三層為pe層:其原料配方為20~60wt%ldpe和40~80wt%lldpe、其用量為5~15重量份;
23、第四層為粘結(jié)層:其原料配方為100wt%pe-g-mah、其用量為2~8重量份;
24、第五層為pa層:其原料配方為100wt%pa、其用量為5~15重量份;
25、第六層為阻隔層:其原料配方為100wt%evoh、其用量為5~15重量份;
26、第七層為pa層:其原料配方為100wt%pa、其用量為5~15重量份;
27、第八層為粘結(jié)層:其原料配方為100wt%pe-g-mah、其用量為2~8重量份;
28、第九層為pe層:其原料配方為20~60wt%ldpe和40~80wt%lldpe、其用量為5~15重量份;
29、第十層為pe層:其原料配方為20~60wt%hdpe和40~80wt%lldpe、其用量為3~10重量份;
30、第十一層為pe層:其原料配方為40~70wt%ldpe、20~40wt%lldpe和5~20wt%有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑、其用量為10~30重量份。
31、優(yōu)選的,所述含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑的制備方法為:利用親核取代反應(yīng)機(jī)理,對甲苯磺酸催化高香草酸的羧基官能團(tuán)和3-巰丙基三甲氧基硅烷的巰基官能團(tuán)發(fā)生硫酯化反應(yīng),制備得到含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑。
32、優(yōu)選的,所述含有醛基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑的制備方法為:
33、基于烯烴親電加成取向反應(yīng)的markovnikov規(guī)則,強(qiáng)酸催化劑催化高香草酸與香茅醛發(fā)生加成反應(yīng),生成酚羥基醛基單體;
34、以酚羥基醛基單體為親核試劑,通過3-溴丙基三甲氧基硅烷的溴官能團(tuán)與酚羥基醛基單體的酚羥基官能團(tuán)發(fā)生親核取代反應(yīng),制備得到含有醛基官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑。
35、優(yōu)選的,所述強(qiáng)酸催化劑為硫酸、對甲苯磺酸、氟硼酸中的一種。
36、優(yōu)選的,所述含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷交聯(lián)劑的制備方法為:利用親核取代反應(yīng)機(jī)理,在活化劑的促進(jìn)作用下,通過有機(jī)堿催化高香草酸的羧基官能團(tuán)和二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺的仲胺基團(tuán)發(fā)生酰基化反應(yīng),制備得到含有酚羥基官能團(tuán)的硅烷交聯(lián)劑。
37、優(yōu)選的,所述活化劑為n,n'-二環(huán)己基碳二亞胺(dcc)、1-羥基苯并三唑(hobt)、n-羥基-7-氮雜苯并三氮唑(hoat)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳化二亞胺鹽酸鹽(edc)中的一種。
38、優(yōu)選的,所述有機(jī)堿為吡啶、三乙胺、三丁基胺、咪唑中的一種。
39、根據(jù)上述方法制備得到的一種易切斷的十一層共擠出高阻隔包裝膜應(yīng)用在工業(yè)化自動(dòng)高速包裝生產(chǎn)線上。
40、有益效果:本發(fā)明首先以生物基化合物高香草酸和香茅醛及硅烷偶聯(lián)劑為原料,設(shè)計(jì)并合成了醛基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑、酚羥基二(三甲氧基)硅烷交聯(lián)劑、酚羥基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑;
41、之后,本發(fā)明一方面利用酚羥基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑對零維無機(jī)開口劑進(jìn)行表面改性處理,之后通過氫鍵作用與有機(jī)開口劑進(jìn)行復(fù)合,制備得到第一種有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑;
42、另一方面利用酚羥基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑和醛基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑同時(shí)對零維無機(jī)開口劑進(jìn)行表面改性處理,利用硅烷偶聯(lián)劑kh540和酚羥基二(三甲氧基)硅烷交聯(lián)劑同時(shí)對二維無機(jī)開口劑進(jìn)行表面改性處理,零維無機(jī)開口劑通過表面修飾得到的醛基官能團(tuán)與二維無機(jī)開口劑表面修飾得到的氨基官能團(tuán)發(fā)生席夫堿反應(yīng),制備得到復(fù)合型無機(jī)開口劑,該復(fù)合型無機(jī)開口劑通過氫鍵作用與有機(jī)開口劑進(jìn)行復(fù)合,制備得到第二種有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑;
43、在生產(chǎn)聚乙烯包裝膜時(shí)添加有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑,利用有機(jī)-無機(jī)雜化型開口劑來改善聚乙烯材料的開口性能,采用十一層共擠吹塑成膜工藝,制備得到十一層共擠出高阻隔包裝膜;
44、實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):本發(fā)明制備得到的十一層共擠出高阻隔包裝膜不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的抗粘連性能,屬于高爽滑、易切斷材料,并且具有優(yōu)異的阻隔性能和較好的熱封強(qiáng)度。