CN116001398B - 一种能替代铝塑膜的烯烃膜及其制备方法与包装袋 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能替代铝塑膜的烯烃膜及其制备方法与包装袋，属于包装膜的制备技术领域，其包括膜本体，特征在于：所述膜本体自外至内依次由反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层构成；反光层由三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、抗氧剂和润滑剂构成，第一遮光层和第二遮光层由茂金属聚乙烯和黑色母料构成，阻隔层由乙烯与乙烯醇共聚物形成；第一粘合层和第二粘合层由乙烯和丙烯酸共聚物形成；热合层由聚乙烯形成。此烯烃膜能够在简化制备工艺的前提下，满足铝塑膜同等以上的包装需求，并在同等厚度的前提下，提高了拉伸和撕裂强度。
Description
技术领域
本发明属于包装膜的制备技术领域，具体涉及一种能替代铝塑膜的烯烃膜及其制备方法与包装袋。
背景技术
由于铝塑复合膜具有避光和高阻隔等优良特性，作为一种极好的软包装材料，被广泛应用于食品包装、医药包材、电子、新能源等行业。目前的铝塑复合膜大多采用在功能层的基础上粘结铝箔层，然后再在铝箔层上粘结表面防护层，中国发明专利公开号为CN106042568 A和CN 105691943 A都是采用了此种结构。此种结构的铝箔虽然满足了避光、阻氧的包装性能需求，但也存在一些问题：
1、铝箔的使用需要消耗铝材，一方面增大了资源型矿产的消耗，提高了生产成本；另一方面在回收时，需要将铝箔与塑料分离后才能实现各自的再利用，增大了回收利用的难度，致使大部分处于废弃状态，不仅污染环境，还造成资源浪费，不符合可持续发展的理念。
2、铝塑复合膜在复合过程中所使用的胶黏剂，也会造成一定的环境污染，危害生产工人的身体健康。
3、铝塑复合膜容易撕裂，抗断裂性能有待提高。
于是，中国发明专利CN 108749161 A公布了一种用于液体食品包装的复合塑料片材，其复合塑料片材由最上层、中间层、最下层经热压复合而成，最上层为双向拉伸聚丙烯薄膜基层，中间层为聚偏二氯乙烯阻隔层，由聚偏二氯乙烯层和高效遮光的黑色内衬底膜复合而成，最下层为低密度聚乙烯热封层，由壳聚糖包裹L-抗坏血酸的微胶囊分散于低密度聚乙烯中而成。该复合塑料通过在中间层复合有高效遮光的黑色内衬底膜，并在热封层中分散有壳聚糖包裹L-抗坏血酸的微胶囊，缓释出L-抗坏血酸使得L-抗坏血酸不易被氧化，从而达到显著改善包装酱油色泽稳定性的目的。此复合塑料片材虽然通过附加黑色内衬底膜具有一定的遮光性，但一方面阻隔性较差，仍需要添加L-抗坏血酸来增强其抗氧化性，另一方面不具有反光性，还需要将最上层、中间层和最下层热压复合在一起，生产工艺比较复杂的同时，降低了复合塑料片材的整体性，影响其整体性能。
因此，需要研发一款铝塑复合膜的替代品，不仅环保、不易撕裂，还便于循环利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能替代铝塑膜的烯烃膜及其制备方法与包装袋，能够在简化制备工艺的前提下，满足铝塑膜同等以上的包装需求，并在同等厚度的前提下，提高了拉伸和撕裂强度。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：设计一种能替代铝塑膜的烯烃膜，包括膜本体，其特征在于：所述膜本体自外至内依次由反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层构成；
反光层的原料由三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、第一抗氧剂和润滑剂构成，三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、第一抗氧剂与润滑剂的依次质量比为90～110:1.5～2.5:0.15～0.25:0.05～0.15，预处理云母珠光粉由云母珠光原粉和表面活性剂混合而得，云母珠光原粉与表面活性剂的质量比为100:10～20；
第一遮光层和第二遮光层的原料由茂金属聚乙烯和黑色母料构成，茂金属聚乙烯与黑色母料的质量比为100:5～15，黑色母料由低密度聚乙烯、炭黑和第二抗氧剂构成，低密度聚乙烯、炭黑与第二抗氧剂的依次质量比为95～105:18～22:2；
阻隔层的原料为乙烯与乙烯醇共聚物；
第一粘合层和第二粘合层的原料为乙烯和丙烯酸共聚物；
热合层的原料为聚乙烯。
进一步的，所述膜本体的厚度为0.07～0.12mm。
进一步的，反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层的厚度比依次为30:20:5:10:5:20:50。
进一步的，所述云母珠光原粉为云母珠光纳米粉，所述表面活性剂为硬脂酸。
本发明还提供了能制备上述烯烃膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备反光专用料：先将云母珠光原粉与表面活性剂按质量比100:10～20混合得到预处理云母珠光粉，再将三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、第一抗氧剂和润滑剂依次按质量比90～110:1.5～2.5:0.15～0.25:0.05～0.15混合得第一混合料，将第一混合料造粒制得反光专用料；
（2）制备遮光专用料：先将低密度聚乙烯、炭黑与第二抗氧剂依次按质量比95～105:18～22:2混合得第二混合料，将第二混合料混炼造粒成黑色母料，再将茂金属聚乙烯与黑色母料按质量比100:5～15混合，制得遮光专用料；
（3）共挤成膜：经步骤（1）制得的反光专用料、步骤（2）制得的遮光专用料、乙烯和丙烯酸共聚物、乙烯与乙烯醇共聚物、乙烯和丙烯酸共聚物、步骤（2）制得的遮光专用料和聚乙烯经多层共挤吹制，形成烯烃膜自外至内依次排布的反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层，共挤温度为180～210℃。
进一步的，步骤（3）中，所制烯烃膜的厚度为0.07～0.12mm。
进一步的，步骤（3）中反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层的依次厚度比为30:20:5:10:5:20:50。
进一步的，步骤（1）中，云母珠光原粉与表面活性剂的混合温度为45～55℃，反光专用料的造粒温度为170～190℃；步骤（2）中第二混合料的混炼温度为170～190℃。
进一步的，所述云母珠光原粉为云母珠光纳米粉，所述表面活性剂为硬脂酸。
进一步的，所述抗氧剂为B245。
进一步的，所述润滑剂为芥酸酰胺。
本发明还提供了一种包装袋，包括袋体，所述袋体由烯烃膜热合制得，其特征在于：所述烯烃膜为上述能替代铝塑膜的烯烃膜，或者经上述制备方法制得的烯烃膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过原料复配能够采用挤出成型方式，然后经多层共挤技术一次成型，省却了铝塑膜生产中层层粘合的工序，简化了生产工艺，避免了使用胶黏剂所带来的环境污染。
2、本发明通过反光层、第一遮光层、阻隔层、第二遮光层和热合层的原料配方以及它们之间的配合，不仅一方面具有反光、避光的特性，达到阻挡紫外线继而隔热的效果，另一方面提高了阻隔性能，能够阻气隔水，利于维持包装时的真空效果，可以代替现有技术中的铝塑膜使用；还能在相同厚度的前提下增大烯烃膜的拉伸和撕裂强度，还可以将使用后的烯烃膜进行整体回收利用，大大降低了铝塑膜的回收成本，使得再利用切实可行。
3、本发明利用乙烯和丙烯酸共聚物具有乙烯基团和羧基基团的化学结构，其中的乙烯基团能与聚乙烯相融，而羧基基团则能与乙烯与乙烯醇共聚物相融，从而将非极性的聚乙烯和极性的乙烯与乙烯醇共聚物连接在一起，实现粘合的效果。
4、本发明构想独特，不仅通过原料的配伍实现各功能层，还兼顾各功能层间的结合性能，使其成为紧密结合的一体式结构，使其整体性能明显优于铝塑膜，增大了应用领域，便于在行业内推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参考本发明处于使用状态时，将靠近被包装物的一侧定义为内侧，相应地将远离被包装物的另一侧定义为外侧。
实施例一
经由以下步骤制得烯烃膜：
（1）制备反光专用料：先将云母珠光纳米粉与硬脂酸按质量比100:10混合，在温度为45℃的环境中，搅拌混合均匀得到预处理云母珠光粉，再将三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、B245和芥酸酰胺依次按质量比90: 2.5:0.15:0.05混合均匀得第一混合料，将第一混合料造粒制得反光专用料，反光专用料的造粒温度为粒温度为170℃；
（2）制备遮光专用料：先将低密度聚乙烯、炭黑与B245依次按质量比95: 22:2混合均匀得第二混合料，第二混合料经混炼造粒成黑色母料，第二混合料的混炼造粒温度为190℃，再将茂金属聚乙烯与黑色母料按质量比100:5混合，制得遮光专用料；
（3）共挤成膜：经步骤（1）制得的反光专用料、步骤（2）制得的遮光专用料、乙烯和丙烯酸共聚物、乙烯与乙烯醇共聚物、乙烯和丙烯酸共聚物、步骤（2）制得的遮光专用料和聚乙烯经多层共挤，吹制成膜，形成烯烃膜自外至内依次排布的反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层，共挤温度为180℃。
如此制得厚度为0.07mm的烯烃膜，其中第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层的依次厚度比为30:20:5:10:5:20:50。
上述云母珠光纳米粉是指粒径为纳米级别的云母珠光原粉，如此除采用云母珠光纳米粉外，还可以采用其它粒径的微粉，例如粒径为微米级的等，只是纳米级的粒径较细，能够增强混匀效果，利于制得反光效果均匀的反光层。除采用上述B245作为具体的第一抗氧剂和第二抗氧剂外，还可以采用塑料行业的其它抗氧剂，例如抗氧剂1010、1076、264或者168等。同理，除采用上述芥酸酰胺作为润滑剂外，还可采用其它的润滑剂，例如硬脂酸钙等。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（1）中，将云母珠光纳米粉与硬脂酸按质量比100:18混合，混合温度为55℃；三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、抗氧剂和润滑剂依次按质量比110:1.5:0.25:0.15混合得第一混合料，反光专用料的造粒温度为190℃。
步骤（2）中，低密度聚乙烯、炭黑与抗氧剂依次按质量比105:18:2混合得第二混合料，第二混合料的混炼温度为170℃，茂金属聚乙烯与黑色母料按质量比100:15混合，制得遮光专用料。
步骤（3）中，共挤温度为210℃，所得烯烃膜的厚度为0.12mm 。
其余均同实施例一。
实施例三
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（1）中，将云母珠光纳米粉与硬脂酸按质量比100:15混合，混合温度为50℃；三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、抗氧剂和润滑剂依次按质量比100:2:0.2:0.1混合得第一混合料，反光专用料的造粒温度为180℃。
步骤（2）中，低密度聚乙烯、炭黑与抗氧剂依次按质量比100:20:2混合得第二混合料，第二混合料的混炼温度为180℃，茂金属聚乙烯与黑色母料按质量比100:10混合，制得遮光专用料。
步骤（3）中，共挤温度为200℃，所得烯烃膜的厚度为0.1mm。
其余均同实施例一。
实施例四
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（1）中，将云母珠光纳米粉与硬脂酸的质量比100:20混合，混合温度为52℃；三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、抗氧剂和润滑剂依次按质量比90:2.5:0.25:0.15混合得第一混合料，反光专用料的造粒温度为185℃。
步骤（2）中，低密度聚乙烯、炭黑与抗氧剂依次按质量比105:22:2混合得第二混合料，第二混合料的混炼温度为185℃，茂金属聚乙烯与黑色母料按质量比100:12混合，制得遮光专用料。
步骤（3）中，共挤温度为190℃，所得烯烃膜的厚度为0.08mm。
其余均同实施例一。
实施例五
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（1）中，将云母珠光纳米粉与硬脂酸按质量比100:12混合，混合温度为48℃；三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、抗氧剂和润滑剂依次按质量比110:1.5:0.15:0.05混合得第一混合料，反光专用料的造粒温度为175℃。
步骤（2）中，低密度聚乙烯、炭黑与抗氧剂依次按质量比95:18:2混合得第二混合料，第二混合料的混炼温度为175℃，茂金属聚乙烯与黑色母料按质量比100:8混合，制得遮光专用料。
步骤（3）中，共挤温度为190℃，所得烯烃膜的厚度为0.09mm。
其余均同实施例一。
对上述实施例制得的烯烃膜进行厚度、阻氧、阻水蒸汽、透光率、拉伸强度、撕裂强度、耐穿刺性和延伸率等方面的性能测试，并与铝塑膜和传统聚乙烯膜进行了对比测试。其中，阻氧测试是遵照国标《GB/T19789-2005 包装材料塑料薄膜和薄片氧气透过性试验库仑计检测法》进行的，阻水蒸汽测试是遵照国标《GB/T1037-2020 塑料薄膜与薄片水蒸气透过性能的测定杯式增重与减重法》进行的，透光率测试是遵照国标《GB/T2410-2008 透明塑料透光率和雾度的测定》进行的，拉伸强度测试是遵照ASTM标准《D 882-02 塑料薄板材抗拉特性的试验方法》进行的，撕裂强度测试是遵照ASTM标准《D 1004-13 美国材料与试验标准》进行的，耐穿刺性测试是遵照国准《GB/T37841-2019 塑料薄膜和薄片耐穿刺性测试方法》进行的。测试结果如下：
可见，本发明制得的70μm烯烃膜在阻氧、阻水蒸汽和透光率方面的性能，与120μm的铝塑膜相当，所用铝塑膜为4层复合结构，拉伸强度、撕裂强度、耐穿刺性和延伸率方面则明显优于铝塑膜，耐穿刺性和延伸率尤为突出，完全可以代替铝塑膜使用。
还可以将制得烯烃膜经热合成包装袋，便于包装使用。
本发明中封闭式表达的原料构成是指主要原料，即在原料总质量中百分占比达98.5%以上的原料和，还可以包含其它的微量辅料。也就是说，在本发明封闭式表达原料构成的基础上，若增加的辅料在原料总质量中的占比不超过1.5%，仍属于本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种能替代铝塑膜的烯烃膜，包括膜本体，其特征在于：所述膜本体自外至内依次由反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层构成；
反光层的原料由三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、第一抗氧剂和润滑剂构成，三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、第一抗氧剂与润滑剂的依次质量比为90～110:1.5～2.5:0.15～0.25:0.05～0.15，预处理云母珠光粉由云母珠光原粉和表面活性剂混合而得，云母珠光原粉与表面活性剂的质量比为100:10～20；
第一遮光层和第二遮光层的原料由茂金属聚乙烯和黑色母料构成，茂金属聚乙烯与黑色母料的质量比为100:5～15，黑色母料由低密度聚乙烯、炭黑和第二抗氧剂构成，低密度聚乙烯、炭黑与第二抗氧剂的依次质量比为95～105:18～22:2；
阻隔层的原料为乙烯与乙烯醇共聚物；
第一粘合层和第二粘合层的原料为乙烯和丙烯酸共聚物；
热合层的原料为聚乙烯。
2.按照权利要求1所述的能替代铝塑膜的烯烃膜，其特征在于：所述膜本体的厚度为0.07～0.12mm。
3.按照权利要求1或2所述的能替代铝塑膜的烯烃膜，其特征在于：反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层的厚度比依次为30:20:5:10:5:20:50。
4.按照权利要求3所述的能替代铝塑膜的烯烃膜，其特征在于：所述云母珠光原粉为云母珠光纳米粉，所述表面活性剂为硬脂酸。
5.一种能替代铝塑膜的烯烃膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备反光专用料：先将云母珠光原粉与表面活性剂按质量比100:10～20混合得到预处理云母珠光粉，再将三元聚丙烯、预处理云母珠光粉、第一抗氧剂和润滑剂依次按质量比90～110:1.5～2.5:0.15～0.25:0.05～0.15混合得第一混合料，将第一混合料造粒制得反光专用料；
（2）制备遮光专用料：先将低密度聚乙烯、炭黑与第二抗氧剂依次按质量比95～105:18～22:2混合得第二混合料，将第二混合料混炼造粒成黑色母料，再将茂金属聚乙烯与黑色母料按质量比100:5～15混合，制得遮光专用料；
（3）共挤成膜：经步骤（1）制得的反光专用料、步骤（2）制得的遮光专用料、乙烯和丙烯酸共聚物、乙烯与乙烯醇共聚物、乙烯和丙烯酸共聚物、步骤（2）制得的遮光专用料和聚乙烯经多层共挤吹制，形成烯烃膜自外至内依次排布的反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层，共挤温度为180～210℃。
6.按照权利要求5所述能替代铝塑膜的烯烃膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所制烯烃膜的厚度为0.07～0.12mm。
7.按照权利要求6所述的能替代铝塑膜的烯烃膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中反光层、第一遮光层、第一粘合层、阻隔层、第二粘合层、第二遮光层和热合层的依次厚度比为30:20:5:10:5:20:50。
8.按照权利要求5至7任一所述的能替代铝塑膜的烯烃膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，云母珠光原粉与表面活性剂的混合温度为45～55℃，反光专用料的造粒温度为170～190℃；步骤（2）中第二混合料的混炼温度为170～190℃。
9.按照权利要求8所述的能替代铝塑膜的烯烃膜的制备方法，其特征在于：所述云母珠光原粉为云母珠光纳米粉，所述表面活性剂为硬脂酸。
10.一种包装袋，包括袋体，所述袋体由烯烃膜热合制得，其特征在于：所述烯烃膜为权利要求1至4任一所述的能替代铝塑膜的烯烃膜，或者权利要求5至9任一制备方法制得的烯烃膜。
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