改性聚丙烯膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种改性聚丙烯膜及其制备方法。该制备方法包括：将醋酸乙烯酯、烯丙基缩水甘油醚及引发剂进行第一聚合反应，得到醋酸乙烯酯‑烯丙基缩水甘油醚共聚物；采用至少部分醋酸乙烯酯‑烯丙基缩水甘油醚共聚物对二氧化硅进行改性反应，得到二氧化硅改性剂；及将第一聚丙烯树脂与二氧化硅改性剂依次进行熔融共混和双向拉伸处理后，得到改性聚丙烯膜。无定形的聚丙烯填充在网状纤维束之间一方面有利于提高改性聚丙烯膜的力学强度，降低改性聚丙烯膜表面的裂纹数量和长度；另一方面还有利于使聚丙烯的表面形成致密的结构，上述致密结构有利于降低有机溶剂、氧气、水蒸汽从外界向薄膜内部的扩散率，从而有利于提高改性聚丙烯膜的阻隔性能。

Modified polypropylene film and its preparation method

The invention provides a modified polypropylene film and a preparation method. The preparation method comprises: vinyl acetate, allyl glycidyl ether and the initiator of the first polymerization reaction of vinyl acetate by allyl glycidyl ether copolymer; at least in part by vinyl acetate allyl glycidyl ether copolymer of silica in the modified reaction to obtain silica modifier; and the first polypropylene resin with silica modifier in melt processing biaxial mixing, modified polypropylene film. The amorphous polypropylene filled between the reticular fiber bundles on the one hand to improve the mechanical strength of the modified polypropylene membrane, reduce the crack number and length of modified polypropylene membrane surface; on the other hand, there is conducive to the formation of compact structure of the polypropylene surface, the compact structure can reduce the diffusion of organic solvent, oxygen, water vapor from external to the film internal rate, which helps to improve the barrier properties of modified polypropylene membrane.

【技术实现步骤摘要】
改性聚丙烯膜及其制备方法
本专利技术涉及有机合成，具体而言，涉及一种改性聚丙烯膜及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯薄膜是最主要的包装基材之一，其具备良好的印刷性能和热封性能。作为一种包装材料，聚丙烯薄膜的主要缺陷是有机溶剂在薄膜内部的溶解度高、扩散系数大、尺寸稳定性差，这些缺陷与聚丙烯薄膜的微观结构密切相关。为此，本专利技术提出一种具有特殊微观结构的聚丙烯薄膜设计方案，以改善薄膜的力学性能和食品安全性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种改性聚丙烯膜及其制备方法，以解决现有的改性聚丙烯膜的力学性能和水汽阻隔性能较差的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面提供了一种改性聚丙烯膜的制备方法，制备方法包括：将醋酸乙烯酯、烯丙基缩水甘油醚及引发剂进行第一聚合反应，得到醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物；采用至少部分醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物对二氧化硅进行改性，得到二氧化硅改性剂；及将第一聚丙烯树脂与二氧化硅改性剂依次进行熔融共混和双向拉伸处理后，得到改性聚丙烯膜。进一步地，将醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物分为第一部分和第二部分，采用第一部分醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物对二氧化硅进行改性；在进行熔融共混和双向拉伸处理的步骤之前，制备方法还包括：将第二聚丙烯树脂与第二部分醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物进行第二聚合反应，得到相容剂；及将相容剂、二氧化硅改性剂和聚丙烯树脂依次进行熔融共混和双向拉伸处理，得到改性聚丙烯膜。进一步地，第一聚合反应的步骤中，醋酸乙烯酯与烯丙基缩水甘油醚的重量比为95～97:3～5。进一步地，改性的步骤中，二氧化硅与醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物的重量比为20～25:75～80。进一步地，第二聚合反应中，第二聚丙烯树脂与第二部分醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物的重量比为90～95:5～10。进一步地，在熔融共混的步骤中，二氧化硅改性剂、相容剂及聚丙烯树脂的重量比为1～10:5～10:80～90。进一步地，熔融共混的过程在双螺旋杆挤出机中进行；优选地，熔融共混的温度为200～230℃，双螺旋杆挤出机的转速为110～130rpm。进一步地，双向拉伸处理的过程中，纵向拉伸比为5～6，横向拉伸比为10～12。根据本专利技术的另一个方面提供了一种改性聚丙烯膜，该改性聚丙烯膜由上述制备方法制得。进一步地，改性聚丙烯膜的结晶度为35～41％，优选地，改性聚丙烯膜具有网状晶型结构。应用本专利技术的技术方案，聚醋酸乙烯酯链段和烯丙基缩水甘油醚中都含有极性基团，因而二者与纳米二氧化硅具有很好的相容性。将烯丙基缩水甘油醚和聚醋酸乙烯酯的共聚物对纳米二氧化硅进行包裹改性，这有利于提高改性剂二氧化硅的分散性。在双向拉伸作用下，纳米级二氧化硅的异相成核作用促进了聚丙烯树脂的结晶，在薄膜芯层的横向和纵向上都形成一束束柱状(纤维状)结晶，这些纵向和横向的纤维束(柱状结晶)交织成网状结构。无定形的聚丙烯填充在纤维束之间，上述网状结构的纤维束一方面有利于提高改性聚丙烯膜的力学强度，降低改性聚丙烯膜表面的裂纹数量和长度；另一方面还有利于使聚丙烯的表面形成致密的结构，上述致密结构有利于降低有机溶剂、氧气、水蒸汽从外界向薄膜内部的扩散率，从而有利于提高改性聚丙烯膜的阻隔性能。在改性聚丙烯膜的实际应用过程中，降低有机溶剂在薄膜中的溶解度和扩散系数，薄膜印刷过程中，油墨中有机溶剂向薄膜中的渗透量及残留量会大幅降低，进而能够提高薄膜的食品安全性。综上所述，采用本申请提供的制备方法制得的改性聚丙烯膜具有优异的力学强度、水汽阻隔性能以及食品安全性能。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1a示出了实施例4制得的改性聚丙烯膜的电子扫描图谱；图1b示出了对比例1制得的聚丙烯膜的电子扫描图谱；图2a示出了经过油墨印刷后，实施例4制得的改性聚丙烯膜的电子扫描图谱；图2b示出了经过油墨印刷后，对比例1制得的聚丙烯膜的电子扫描图谱；图3a示出了实施例4制得的改性聚丙烯膜的芯层结构的电子扫描图谱；图3b示出了对比例1制得的聚丙烯膜的芯层结构的电子扫描图谱；图4a示出了实施例4制得的改性聚丙烯膜的表层结构的电子扫描图谱；以及图4b示出了对比例1制得的聚丙烯膜的表层结构的电子扫描图谱。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的聚丙烯膜的力学性能及水汽体阻隔性能较差的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种改性聚丙烯膜的制备方法，该制备方法包括：将醋酸乙烯酯、烯丙基缩水甘油醚及引发剂进行第一聚合反应，得到醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物；采用至少部分醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物对二氧化硅进行改性反应，得到二氧化硅改性剂；及将第一聚丙烯树脂与二氧化硅改性剂依次进行熔融共混和双向拉伸处理后，得到改性聚丙烯膜。聚醋酸乙烯酯链段和烯丙基缩水甘油醚中都含有极性基团，因而二者与纳米二氧化硅具有很好的相容性。将烯丙基缩水甘油醚和聚醋酸乙烯酯的共聚物对纳米二氧化硅进行包裹改性，这有利于提高改性剂二氧化硅的分散性。在双向拉伸作用下，纳米级二氧化硅的异相成核作用促进了聚丙烯树脂的结晶，在薄膜芯层的横向和纵向上都形成一束束柱状(纤维状)结晶，这些纵向和横向的纤维束(柱状结晶)交织成网状结构。无定形的聚丙烯填充在纤维束之间，上述网状结构的纤维束一方面有利于提高改性聚丙烯膜的力学强度，降低改性聚丙烯膜表面的裂纹数量和长度；另一方面还有利于使聚丙烯的表面形成致密的结构，上述致密结构有利于降低有机溶剂、氧气、水蒸汽从外界向薄膜内部的扩散率，从而有利于提高改性聚丙烯膜的阻隔性能。在改性聚丙烯膜的实际应用过程中，降低有机溶剂在薄膜中的溶解度和扩散系数，薄膜印刷过程中，油墨中有机溶剂向薄膜中的渗透量及残留量会大幅降低，进而能够提高薄膜的食品安全性。综上所述，采用本申请提供的制备方法制得的改性聚丙烯膜具有优异的力学强度、水汽阻隔性能以及食品安全性能。优选地，二氧化硅改性剂采用以下方法制得：在装有电动搅拌、冷凝管、温度计的四口瓶中加入10gAGE单体(聚烯丙基缩水甘油醚)、200g醋酸乙烯酯单体及180g乙酸乙酯溶剂。向上述四口瓶中通氮气30min，以除去四口瓶中的氧气，并将反应体系升温至60℃。然后向上述反应体系中滴加含0.1g过氧化苯甲酰的醋酸乙酯溶液(含乙酸乙酯20g，溶剂)，20min后滴加完毕，并将反应体系升温至70℃，维持3h后，向反应体系内加入5g蒸馏水，同时滴加208g的正硅酸乙酯，60min后滴加完毕，继续保温3h，得到反应产物。将反应产物在50℃下真空干燥，得到所需的二氧化硅改性剂。优选，二氧化硅的粒径为1～5nm。在一种优选的实施方式中，醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物分为第一部分和第二部分，采用第一部分所述醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物对二氧化硅进行改性；在进行熔融共混和双向拉伸处理的步骤之前，制备方法还包括：将第二聚丙烯树脂与第二部分醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物进行第二聚合反应，得到相容剂；及将相容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚丙烯膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将醋酸乙烯酯、烯丙基缩水甘油醚及引发剂进行第一聚合反应，得到醋酸乙烯酯‑烯丙基缩水甘油醚共聚物；采用至少部分所述醋酸乙烯酯‑烯丙基缩水甘油醚共聚物对二氧化硅进行改性，得到二氧化硅改性剂；及将第一聚丙烯树脂与所述二氧化硅改性剂依次进行熔融共混和双向拉伸处理后，得到所述改性聚丙烯膜。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚丙烯膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将醋酸乙烯酯、烯丙基缩水甘油醚及引发剂进行第一聚合反应，得到醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物；采用至少部分所述醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物对二氧化硅进行改性，得到二氧化硅改性剂；及将第一聚丙烯树脂与所述二氧化硅改性剂依次进行熔融共混和双向拉伸处理后，得到所述改性聚丙烯膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物分为第一部分和第二部分，采用第一部分所述醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物对所述二氧化硅进行改性；在进行所述熔融共混和双向拉伸处理的步骤之前，所述制备方法还包括：将第二聚丙烯树脂与第二部分所述醋酸乙烯酯-烯丙基缩水甘油醚共聚物进行第二聚合反应，得到相容剂；及将所述相容剂、所述二氧化硅改性剂和所述聚丙烯树脂依次进行所述熔融共混和所述双向拉伸处理，得到所述改性聚丙烯膜。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚合反应的步骤中，所述醋酸乙烯酯与所述烯丙基缩水甘油醚的重量比为95～97:3～5。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东立，许文才，付亚波，廖瑞娟，石佳子，王纪刚，王雅珺，何晓辉，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京,11