一种双向拉伸聚合物薄膜及其制备方法与应用技术

一种双向拉伸聚合物薄膜，包括烯烃聚合物形成的基体膜层、多元共聚聚烯烃形成的表面膜层，所述的基体膜层为所述的聚合物薄膜的中间层，所述的聚合物薄膜的α晶的110晶面具有赤道方向和子午线方向的两个方向的取向，赤道方向的片晶长周期为28～42，子午线方向的片晶长周期为37～46；优选，表面膜层的多元共聚聚烯烃的熔点小于基体膜层的烯烃聚合物。本发明专利技术还公开了该聚合物薄膜的制备方法，该聚合物薄膜具有较高的透明度、高刚韧性、抗撕裂、耐低温、尺寸稳定的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚合物薄膜领域，特别涉及一种双向拉伸聚合物薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜具有质轻、透明、无毒、防潮、透气性低、机械强度高等优点，广泛用于食品、医药、日用轻工、香烟等产品的包装，并大量用作复合膜的基材。自1957年聚丙烯(PP)树脂工业化生产后，世界各公司竞相开发BOPP薄膜，1958年意大利Montecatini公司首创BOPP薄膜生产技术，1959年和1962年欧美及日本相继开始生产，目前全世界BOPP薄膜年生产能力已达282万吨，年产量超过155万吨，而且产量每年还在以15％左右的速率递增。目前薄膜加工方式有两种，管膜法和平膜法。管膜法设备便宜，无边料损失，难宽幅化，生产速度低；变更条件范围狭窄；纵横向性能均衡，厚度均匀性差，热收缩率大，表面易擦伤；适于各种热塑性塑料，可制热收缩膜，难制较厚的膜。平膜法又分双向二步拉伸法和双向一步拉伸法。其中双向二步拉伸法设备贵、边料损失较多，易实现高速化，效率高；变更条件范围宽；纵横向性能有不均衡，但是薄膜厚度均匀，尺寸稳定性好；能制极薄到极厚的膜，亦可制高强度膜。是目前最为通用商业化最好的加工方式。双向一步拉伸法设备昂贵，边料损失多，难于实现高速化；且拉伸倍率变化自由度小，制品厚度受限制，优点是纵横向性能均衡。目前未被大规模采用。其中，双向二步拉伸法的工艺流程为：原料→挤出→流延→纵向拉伸→横向拉伸→切边→电晕处理→收卷→陈化→分切→成品。BOPP薄膜一般为3-5层的共挤出多层结构，分步拉伸生产工艺主要由以下工序组成：配料、混料、挤出、通过T型模头挤出厚片、厚片急冷、对厚片通过加热辊预热、厚片纵向拉伸、热定型、再预热、横向拉伸、热定型、冷却、电晕处理、收卷、分切和入库。公开号CN101160209A公开了一种双向拉伸层压聚丙烯薄膜，其在由向丙烯系聚合物(a1)中添加无机化合物粉末(a2)形成的丙烯系聚合物组合物(A)得到的双向拉伸聚丙烯薄膜基材层(B)的两面，具备含有丙烯系聚合物(a1)的表面层及背面层，表、背面层的表面粗糙度(三维中心面平均粗糙度SRa)小于0.08μm，光泽度(入射角60度)为114％以上，且双向拉伸层压聚丙烯薄膜的总光线透射率为20％以下，密度为0.40～0.65g/cm3的范围，所述薄膜通过以下方法得到：将形成基材层的丙烯系聚合物通过共挤成型方法得到多层片材，采用同时双向拉伸法或顺次双向拉伸法等双向拉伸薄膜成型方法拉伸至面倍率(纵向×横向)45～65倍而得到。以采用顺次双向拉伸法为例，可通过在纵向70～140℃的温度下以4.5～7.5倍的范围拉伸后，然后在横向120～190℃的温度范围下在7～12倍下且面倍率(纵向×横向)拉伸至45～65倍后，在110～180℃的温度范围热固定而得到。公开号CN102198748A公开了一种适合浅网印刷的BOPP薄膜，该薄膜由多层共挤出双向拉伸工艺形成具有印刷面层、芯层和底层的三层结构，其中印刷面层除含有主料聚丙烯树脂外，还含有粒径为1.5～2μ的球形无机抗粘连母料和粒径为2.5～3μ的球形有机抗连母料，无机抗粘连母料在印刷面层中的重量百分比为1.5％～2.0％，有机抗连母料在印刷面层中的重量百分比为0.5～1.0％。本专利技术还提供了一种上述适合浅网印刷BOPP薄膜的生产方法，该方法包括配料、混料、熔融挤出、铸片、纵向拉伸、横向拉伸和牵引收卷等工序，通过对挤出机模头和急冷辊温度的控制，进一步提高薄膜表面的结晶度。公开号CN105235336A公开了一种耐低温的双向拉伸聚丙烯薄膜及其制作工艺，该聚丙烯薄膜由外到内由耐低温抗粘层、耐低温芯层和耐低温电晕处理层构成，其中耐低温芯层是由均聚聚丙烯30～70％、热塑性弹性母料10～40％、耐低温母料20～50％制成，耐低温抗粘层和耐低温电晕处理层均是由共聚改性聚丙烯50～70％、耐低温母料25-40％、二氧化硅抗粘连剂2～10％制成，本专利技术的制备方法复杂，且耐低温只能到-30℃。以上现有技术中的BOPP薄膜的拉伸强度高、透明性好，但是耐低温性能、耐撕裂和挺度满足不了现有的要求，随着我国食品、医药、烟草、电子电器、印刷业和高端用途的发展，国内对BOPP薄膜的需求量将不断增加，同时对其产品质量也将提出更高的要求。目前国内BOPP薄膜的厚度范围通常低于50um，目前技术通常难于制备厚度超过50um的厚膜。且国内BOPP薄膜专用料仍有80％依赖进口，有许多专用膜也仍需进口。期待提出新的研究思路解决BOPP薄膜高透明性和高挺度 但同时又具有耐低温性能、高撕裂强度的需求。鉴于以上原因，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有双取向特征的、高透明、抗撕裂、尺寸稳定的、厚度较大的聚合物薄膜，应用在印刷领域。为达到以上本专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一目的是提供一种双向拉伸聚合物薄膜，包括烯烃聚合物形成的基体膜层、多元共聚聚烯烃形成的表面膜层，所述的基体膜层为所述的聚合物薄膜的中间层，所述的聚合物薄膜的α晶的110晶面具有赤道方向和子午线方向的两个方向的取向，赤道方向的片晶长周期为28～42，子午线方向的片晶长周期为37～46；优选的，表面膜层的多元共聚聚烯烃的熔点小于基体膜层的烯烃聚合物。由于在相同的温度下，低熔点的材料的拉伸性能要易于高熔点的材料，选择较低熔点的表面膜层的聚烯烃，可以在生产过程中有效调整表面层的厚度，得到厚度均匀性更好的聚合物薄膜。优选的，所述的聚合物薄膜的在入射角60度测定光泽度为93％以上；本专利技术的聚合物薄膜还具有适当的表面粗糙度。粗糙度影响到光泽度的大小，光泽度过低，色泽晦暗，表面不美观；表面的粗糙程度还会影响油墨的转移速度和，如果油墨转移不充分，印品的表面会产生图像浓淡斑。由于表面粗糙度主要受到加工温度、生产速度、电晕强度等工艺条件的影响，本专利技术调整工艺控制薄膜的表面结晶和固化状态，控制薄膜的光泽度在一定范围内。优选，厚度为60～90um；现有技术的中的厚度一般低于50um，而本专利技术制备的聚合物薄膜为60～90um。优选，雾度为1.30％以下；雾度影响了薄膜的光泽度以及透明度，尤其是成像度下降，本专利技术选择合适的雾度，从而聚合物薄膜具有更好的透明度。优选，结晶度为35～77％；本专利技术的聚合物薄膜树脂具有较高的结晶度，结晶度在35～77％范围。由于材料的结晶度影响薄膜的透明性，结晶度高，透明性就会变差，且结晶度高的材料的表面自由能低，导致印刷后表面层油墨和胶黏剂的附着力差。同时，高结晶状态的高分子较未结晶部分，分子链排列规整，致密性高，表面的粘合剂分子难以向基体表面内扩散。但是结晶度过低会使薄膜刚性低。因此，为了平衡薄膜的透明性、印刷性和刚度等力学性能的综合优异性能，需要控制薄膜 加工过程中的结晶度和晶粒尺寸在一定范围内，同时控制双取向的程度解决纵横向力学性能不均匀的问题，调控力学性能的平衡。优选，玻璃化转变温度为-65～-35℃。本专利技术的聚合物薄膜具有较低的玻璃化转变温度，表面在低温下聚合物薄膜结构稳定，保持良好的柔韧性能，具有较好的耐低温性能。优选的，所述的烯烃聚合物包括聚丙烃、聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、α烯烃或α烯烃共聚物中的一种或多种，所述的表面层还包括无机纳米颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向拉伸聚合物薄膜，其特征在于，包括烯烃聚合物形成的基体膜层、多元共聚聚烯烃形成的表面膜层，所述的基体膜层为所述的聚合物薄膜的中间层，所述的聚合物薄膜的α晶的110晶面具有赤道方向和子午线方向的两个方向的取向，赤道方向的片晶长周期为28～42，子午线方向的片晶长周期为37～46；优选，表面膜层的多元共聚聚烯烃的熔点小于基体膜层的烯烃聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种双向拉伸聚合物薄膜，其特征在于，包括烯烃聚合物形成的基体膜层、多元共聚聚烯烃形成的表面膜层，所述的基体膜层为所述的聚合物薄膜的中间层，所述的聚合物薄膜的α晶的110晶面具有赤道方向和子午线方向的两个方向的取向，赤道方向的片晶长周期为28～42，子午线方向的片晶长周期为37～46；优选，表面膜层的多元共聚聚烯烃的熔点小于基体膜层的烯烃聚合物。2.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述的聚合物薄膜的在入射角60度测定光泽度为93％以上；优选，厚度为60～90um；优选，雾度为1.30％以下；优选，结晶度为35～77％；优选，玻璃化转变温度为-65～-35℃。3.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述的烯烃聚合物包括聚丙烃、聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、α烯烃或α烯烃共聚物中的一种或多种，所述的表面层还包括无机纳米颗粒、耐低温材料或消光剂，所述的无机纳米颗粒为脂肪酸金属盐、碳酸钙或煅烧硅石，优选玻璃微珠、玻璃微粉、纳米二氧化硅，所述的耐低温材料为无规共聚物，优选丁二烯-苯乙烯无规共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯无规共聚物。4.根据权利要求1-3任意一项所述的聚合物薄膜，其特征在于，以质量百分比计所述的烯烃聚合物75～99％，无机纳米颗粒1～12％，耐低温材料0～8％，消光剂0～7％。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董侠，王笃金，王峰，阳明书，赵莹，周勇，张建伟，张德清，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11