一种高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜及制备方法与用途技术

本发明专利技术属于包装材料技术领域，具体地说，涉及一种高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜及制备方法与用途。所述高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，采用包括长碳链聚酰胺材料的原料制备而成，所述长碳链聚酰胺为主链上相邻酰胺基团之间的亚甲基数目大于等于10的聚酰胺，高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜的表面张力为32mN/m～45mN/m。所述长碳链聚酰胺材料为长碳链聚酰胺、含添加剂的长碳链聚酰胺、长碳链聚酰胺合金或长碳链聚酰胺纳米复合材料中的一种或几种。本发明专利技术的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜具有优异的力学性能、尺寸稳定性好、耐油性好、气体阻隔性好，并且在不进行电晕等表面处理手段的情况下表现出很好的印刷性能，而且同时具有良好的透明性，在包装、印刷技术领域具有广阔的市场前景。

High surface energy long carbon chain polyamide transparent film, preparation method and application thereof

The invention belongs to the technical field of packaging materials, in particular to a high surface energy long carbon chain polyamide transparent film, a preparation method and an application thereof. The high surface energy of long carbon chain polyamide transparent film, including the use of long carbon chain polyamide material is prepared with the long carbon chain polyamide backbone between adjacent amide groups of methylene number greater than or equal to 10, polyamide, high surface energy and surface tension of long carbon chain polyamide transparent film is 32mN/m ~ 45mN/m. The long carbon chain polyamide material is one of a long carbon chain polyamide, an additive long carbon chain polyamide, a long carbon chain polyamide alloy or a long carbon chain polyamide nanocomposite. The invention of the high surface energy of long carbon chain polyamide transparent film has excellent mechanical properties, good dimensional stability, good resistance to oil and gas barrier properties, and exhibited good printing performance in corona surface treatment method, but also has good transparency, and has broad market prospects in the technical field of packaging and printing.

【技术实现步骤摘要】
一种高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜及制备方法与用途
本专利技术属于包装材料
，具体地说，涉及一种高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜及制备方法与用途。
技术介绍
随着社会的不断发展，包装塑料膜被广泛应用于医药、化工和食品等领域，尤其在食品包装方面，人们对于各种包装膜表面的修饰要求也越来越高，对于包装膜印刷性能的要求也越来越高。对塑料薄膜进行印刷涉及极其复杂的物理化学过程，受到塑料薄膜的表面性质、印刷油墨、印刷方式等因素的影响，通常这些因素是通过改变和控制塑料薄膜表面张力来影响印刷性能的。在油墨刚刚被涂覆到塑料薄膜表面时，油墨对于塑料薄膜的浸润取决于表面张力的大小。根据接触角模型，当油墨的表面张力与界面张力之和比塑料薄膜临界表面张力高或差值不大时，油墨在塑料薄膜上铺展困难，润湿性差，油墨的附着力差，风干后很容易脱落。当油墨的表面张力与界面张力之和远远小于塑料薄膜的临界表面张力时，油墨可以获得良好的润湿铺展，与薄膜之间的附着力增加，印刷性能大大提高，所以塑料薄膜印刷性能好坏的关键在于薄膜表面张力的大小。常用于印刷的包装膜有PP、PE、PVC等。PVC薄膜是我国最早就得到应用的塑料薄膜，由于PVC具有防雨、阻燃、易成型、密封性强和成本低等特点，被广泛应用于包装行业，尤其是做包装标签，如“康师傅”、“农夫山泉”、“娃哈哈”、“可口可乐”等瓶装饮料的系列标签，但PVC薄膜还存在着很多不足，最大的缺点就是PVC薄膜中添加了邻苯二甲酸盐，根据美国的消费品安全改进法案2008版(CPSIA)，提出了儿童产品中不得含有邻苯二甲酸盐，于是大大限制了PVC薄膜的应用。申请号为201010533914.6的专利申请公开了一种高透明环保型PVC热收缩印刷膜及其制备，其膜中不含有邻苯二甲酸盐，属于较为环保的PVC热收缩印刷膜，并且在制备过程中可以延长加工设备的生产周期，提高PVC的加工性能和减少PVC膜面上的细小水波纹来增加PVC膜的印刷效果。但其忽略了PVC的静电作用，PVC具有良好的绝缘性，容易导致在PVC表面积累电荷，不仅在其生产和印刷过程中带来质量问题，当静电过高时还会由于高电位导致放电，产生电火花，在化工厂中存在很大的安全隐患。我国从20世纪60年代开始生产各种PE塑料包装薄膜，是目前应用最广泛、用量最大的一种塑料包装薄膜，它具有优良的热封性、耐水性、耐候性和良好的化学稳定性，但PE分子中没有极性基团，极性差，表面润湿张力低，与油墨的附着力很差，即使进行表面处理，其润湿张力下降得也非常快，这大大降低了PE塑料薄膜的印刷性能，再加上PE的结晶能力很强，最高结晶度可达到95％，会显著降低了PE塑料薄膜的透明度。申请号为201210060802.2的专利申请公开了BOPE涂布印刷膜，其采用功能层、芯层和次功能层三层结构通过共挤出后双向拉伸而成一体，其功能层添加了极性较大的材料，增加了该薄膜的润湿张力，增强了BOPE涂布印刷膜的印刷性能，但其仍未解决PE塑料薄膜透明性的问题。我国PP塑料薄膜的发展起步较晚，直到1980年10月才引进PP的膜生产线和印刷制袋的生产线。BOPP薄膜具有优异的物理化学稳定性、力学强度和耐磨性等优点，已经成为目前应用最广泛的印刷薄膜，但其与PE存在相同的问题，即PP分子中无极性基团，极性差，其表面润湿张力低，与油墨的附着力很差，导致PP塑料薄膜的印刷性能较差，再加上PP属于结晶聚合物，PP塑料薄膜的透明度也较差。申请号为201320719137.3的专利申请公开了一种聚丙烯印刷膜，其采用PP膜层、预处理层和吸墨涂层由里到外三层结构，预处理层是将PP膜层表面进行电火花处理后得到，增加了PP膜层与吸墨涂层之间的附着力，虽然提高了PP塑料薄膜的印刷性能，但却并未解决PP塑料薄膜透明性的问题。PA塑料薄膜是一种柔韧性极好的薄膜，具有很高的机械强度，低摩擦系数，良好的耐化学药品性以及优异的耐热性，分子链上具有酰胺基团，因此，在分子内和分子间可以形成氢键，PA塑料薄膜具有极性，有助于提高其印刷性能。但普通聚酰胺的酰胺基团密度很大，具有很大的吸水性，尺寸稳定性较差，收缩率增加。长碳链聚酰胺与普通聚酰胺相比，含有较长的亚甲基链，既具有较强的氢键作用，又由于酰胺基团密度的降低使得分子链的柔性增加，大大降低了材料的吸水性，因此长碳链聚酰胺除了具备普通聚酰胺强而韧的特点外，还具有优于普通聚酰胺的尺寸稳定性、气体阻隔性和耐油性，能在100℃的油中长期使用，在惰性气体长期使用的温度为110℃且使用安全，除此之外还具有良好的成型加工性能，克服了一般聚酰胺塑料薄膜在应用领域的局限性，满足了其在应用中的性能要求，到目前为止，尚未见到以长碳链聚酰胺制备高表面能透明印刷薄膜的相关专利和报道。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜。所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜具有优异的力学性能、尺寸稳定性好，并且在不进行电晕等表面处理手段的情况下表现出很好的印刷性能，而且同时具有良好的透明性，在包装、印刷
具有广阔的市场前景。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：一种高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，采用包括长碳链聚酰胺材料的原料制备而成，所述长碳链聚酰胺为主链上相邻酰胺基团之间的亚甲基数目大于等于10的聚酰胺，高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜的表面张力为32mN/m～45mN/m。通过调节挤出机中的机筒温度、模具温度及吹膜过程中的牵引速度等工艺参数可以实现高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜的透明度和表面张力等性质的可控性。并且长碳链聚酰胺材料与其他组分的混合性良好，可以与其他高分子、助剂、增刚、增韧助剂等复合，制备不同功能要求的复合膜。长碳链聚酰胺具有较强的分子内和分子间的氢键作用，在本专利技术申请之前，本领域技术人员根据一般理论上的分析认为其在制备薄膜时的加工性能差，难以获得性质优良的薄膜，并且之前由于其成本也相对其他聚合物高，技术人员认为不值得研究。而本申请的专利技术人在实验过程中发现所述的长碳链聚酰胺在拉伸和变温过程中具有一个敏感的相转变温度区域，即Brill转变温度在80-130℃的范围之内，其可以很容易地在正常加工条件下调控发生。Brill转变是指在一定温度范围内由α晶型向γ晶型的转变，且外力场对Brill具有调控作用。长碳链聚酰胺在膜生产加工工程中的特定条件下由α晶转变为γ晶，该转变使得赋予制备的薄膜较优的性质，韧性增加、疏松性能提高，显著提高了加工性能，并且同时提高油墨的印刷转移量。由于普通技术人员之前未意识到长碳链聚酰胺的Brill转变对薄膜材料性能带来的影响，因而认为其不适于制备薄膜。本申请技术方案的实验结果和普通技术人员之前的认知推测所得的结论不同，开拓了薄膜制备领域的新思路，并且该薄膜有广阔的市场化前景。本专利技术所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜经印刷测试，在未经任何表面处理的情况下(如电晕处理)，直接通过了油墨柔版及凸版印刷，印刷上的图案或文字清晰且不易脱落，不需要繁杂的辅助处理，节省工序、时间和能耗，具有很好的印刷前景，具有极大的便利性。优选地，所述长碳链聚酰胺材料为长碳链聚酰胺、含添加剂的长碳链聚酰胺、长碳链聚酰胺合金或长碳链聚酰胺纳米复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，其特征在于，采用包括长碳链聚酰胺材料的原料制备而成，所述长碳链聚酰胺为主链上相邻酰胺基团之间的亚甲基数目大于等于10的聚酰胺，高表面能的长碳链聚酰胺透明薄膜的表面张力为32mN/m～45mN/m。

【技术特征摘要】
1.一种高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，其特征在于，采用包括长碳链聚酰胺材料的原料制备而成，所述长碳链聚酰胺为主链上相邻酰胺基团之间的亚甲基数目大于等于10的聚酰胺，高表面能的长碳链聚酰胺透明薄膜的表面张力为32mN/m～45mN/m。2.根据权利要求1所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，其特征在于，所述长碳链聚酰胺材料为长碳链聚酰胺、含添加剂的长碳链聚酰胺、长碳链聚酰胺合金或长碳链聚酰胺纳米复合材料中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，其特征在于，所述高表面能的长碳链聚酰胺透明薄膜具有单层结构或多层结构；所述多层结构包括表层和中间层，所述表层采用长碳链聚酰胺材料，所述中间层采用聚烯烃和聚酰胺材料中的一种或者多种。4.根据权利要求1-3任一项所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，其特征在于，长碳链聚酰胺材料的熔点为180℃～220℃，熔融指数为1～20g/10min。5.根据权利要求1-4任一项所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，其特征在于，所述高表面能的长碳链聚酰胺透明薄膜的制备过程中，长碳链聚酰胺材料发生由α晶型向γ晶型的转变。6.根据权利要求1-5任一项所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，其特征在于，所述高表面能的长碳链聚酰胺透明薄膜的厚度为10μm-100μm，优选地，所述高表面能的长碳链聚酰胺透明薄膜的厚度为40μm-80μm；优选地，高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜的透光率为90％～100％。7.根据权利要求1-6任一项所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜，其特征在于，所述高表面能的长碳链聚酰胺透明薄膜的表面张力为32mN/m～45mN/m，优选地，所述高表面能的长碳链聚酰胺透明薄膜的表面张力为36mN/m～45mN/m。8.一种权利要求1-7任一项所述的高表面能长碳链聚酰胺透明薄膜的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董侠，李璇，王莉莉，赵莹，刘学新，王笃金，
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