CN109825076A - 一种低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及薄膜技术领域，特别涉及一种低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜及其制备方法。其中，聚酰胺薄膜依次包括第一表层、芯层和第二表层；第一表层由81.5‑96.3份的生物基尼龙、1‑8份的高分子微球、2‑7份的二氧化硅、0.5‑1.5份聚乙烯、0.1‑1份爽滑剂和0.1‑1份抗氧剂组成；芯层由75‑95份PA6，5‑20份生物基尼龙和0‑5份增韧剂组成；第二表层由97‑99份生物基尼龙和1‑3份防粘母料组成。本发明提供的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜的三层结构中，每一层材质采用不同材料比例的混合后形成第一表层、芯层和第二表层，再通过三层结构特定的厚度尺寸比，使制得的聚酰胺薄膜不仅具有极低的吸水率，还具有高消光效果，具有很高的适用性和重要的实际应用价值。

Description

一种低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及薄膜技术领域，特别涉及一种低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰胺薄膜因具有拉伸强度大、阻隔性高、耐冲击强度大、耐热耐寒性好、电绝缘性能佳等优良特点，而广泛应用于食品包装、电子包装、医药包装等众多行业和领域。但现有的聚酰胺薄膜具有较高的吸水性，吸潮后对使用造成不利影响，如薄膜容易***，一定温/湿度及张压力下，膜易发粘，且尺寸变化易导致印刷时套印不准，复合强度不足、起泡等。

目前市场上生产尼龙薄膜所需的尼龙树脂基本上都是以石油的衍生物作为原料制得的。但是随着石油资源的逐渐减少和温室气体溢出等环境问题的日益突出，寻找石油的替代品已经成为全球性的问题。原料来源于可再生资源的生物基尼龙可有效克服传统石油基产品存在的原料短缺等问题，同时，可减少温室气体的排放，有利于社会整体的可持续发展。

包装膜在不同的应用领域对消光性和吸水性有着不同的要求。当包装膜的消光性能低时，其光泽度和反光性能都将增强，这将难以满足一些低光泽需求的产品使用；而尼龙薄膜在提高消光性能的同时，一般也存在着吸水性大的问题，这又不利于低吸水需求的产品使用。因此，如何将高消光能力和低吸水的特性结合是本领域技术难以解决的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，依次包括第一表层、芯层和第二表层；

所述第一表层由81.5-96.3份的生物基尼龙、1-8份的高分子微球、2-7份的二氧化硅、0.5-1.5份聚乙烯、0.1-1份爽滑剂和0.1-1份抗氧剂组成

所述芯层由75-95份PA6、5-20份生物基尼龙和0-5份增韧剂组成；

所述第二表层由97-99份生物基尼龙和1-3份防粘母料组成。

进一步地，所述生物基尼龙为PA410、PA510、PA610、PA612、PA11、PA1010、PA1012中的一种或者多种组合。

进一步地，所述高分子微球为聚甲基丙烯酸甲酯类微球、苯乙烯类微球中的一种或多种组合。所述聚合物微球对体系的粘度影响小、易于分散，与基体尼龙具有一定的折射率差，添加到基体尼龙中后，可迁移到薄膜的表面形成微小的凹凸不平，对光有散射作用，起到良好的消光作用。

进一步地，所述二氧化硅为空心二氧化硅或多孔的二氧化硅中的一种或多种组合。采用空心的二氧化硅或多孔的二氧化硅，可增加薄膜表面粗糙度，在达到增加薄膜表面散射而消光的同时，不影响薄膜的透明性。

进一步地，所述的爽滑剂为油酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、硅酮粉、硅油、氧化聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种组合。

进一步地，所述PA6为生物基的PA6或非生物基的PA6。

进一步地，所述增韧剂为共聚聚酰胺，聚酰胺弹性体中的一种或组合。

进一步地，所述的防粘母料选自开口剂、抗静电剂、爽滑剂、分散剂、热稳定剂、抗氧化剂中的至少一种。

进一步地，所述高分子微球粒径为1-7μm，所述二氧化硅粒径为1-6μm，所述生物基尼龙相对粘度为2.9-3.5。

进一步地，所述第一表层厚度为1.5-5μm，芯层厚度为8-17μm，第二表层厚度为1.5-5μm。

本发明还提供一种根据如上任意所述低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤a、将生物基尼龙、二氧化硅和高分子微球依次投入低速混合机中混2分钟,其中低速混合机的转速为100转/分钟，再将聚乙烯、爽滑剂和抗氧剂投入低速混合机中混5分钟，其中低速混合机的转速为100转/分钟；

步骤b、将混合好的树脂投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒后做成消光母料，并在80℃除湿干燥机干燥4小时，备用；

步骤c、将芯层和第二表层按权利要求1所述的配方混合后，与第一表层的配方母料分别在三台挤出机中熔融、共挤出，使熔体通过T型口模流延至表面温度为15～35℃的激冷辊骤冷铸片；

步骤d、将未拉伸的铸片在35～70℃水槽中实施1～2分钟左右的调湿处理，调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干，并采用磁悬浮线性电机同步拉伸技术进行横纵向同步拉伸，其中拉伸温度为120～180℃，拉伸倍率为2.5×2.5～3.8×3.8；

步骤e、将横向的松弛比例设为1％～3％，在180～200℃进行热定型处理，并对薄膜的至少一个表面进行电晕处理，然后收卷，连续地制备厚度为15～20μm的聚酰胺薄膜，即获得本发明提供的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜。

本发明提供的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜的三层结构中，每一层材质采用不同材料比例的混合后形成第一表层、芯层和第二表层，再通过三层结构特定的厚度尺寸比，使制得的聚酰胺薄膜不仅具有极低的吸水率，还具有高消光效果，具有很高的适用性和重要的实际应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜结构示意图。

附图标记：

100第一表层 200芯层 300第二表层

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明提供一种低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，依次包括第一表层100、芯层200和第二表层300；

所述第一表层由81.5-96.3份的生物基尼龙、1-8份的高分子微球、2-7份的二氧化硅、0.5-1.5份聚乙烯、0.1-1份爽滑剂和0.1-1份抗氧剂组成；

具体地，所述高分子微球为聚甲基丙烯酸甲酯类微球、苯乙烯类微球中的一种或多种组合；所述二氧化硅为空心二氧化硅或多孔的二氧化硅中的一种或多种组合；所述高分子微球粒径为1-7μm，所述二氧化硅粒径为1-6μm，所述生物基尼龙相对粘度为2.9-3.5；所述爽滑剂为油酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、硅酮粉、硅油、氧化聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种组合。

所述芯层由75-95份PA6、5-20份生物基尼龙和0-5份增韧剂组成；

所述第二表层由97-99份生物基尼龙和1-3份防粘母料组成。

具体地，所述防粘母料选自开口剂、抗静电剂、爽滑剂、分散剂、热稳定剂、抗氧化剂中的至少一种。

具体地，以上所述的生物基尼龙均为PA410、PA510、PA610、PA612、PA11、PA1010、PA1012中的一种或者多种组合；所述PA6为生物基的PA6或非生物基的PA6；所述增韧剂为共聚聚酰胺，聚酰胺弹性体中的一种或组合。

优先地，所述第一表层厚度为1.5-5μm，芯层厚度为8-17μm，第二表层厚度为1.5-5μm。

本发明还提供一种根据如上任意所述低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤a、将生物基尼龙、二氧化硅和高分子微球依次投入低速混合机中混2分钟,其中低速混合机的转速为100转/分钟，再将聚乙烯、爽滑剂和抗氧剂投入低速混合机中混5分钟，其中低速混合机的转速为100转/分钟；

步骤b、将混合好的树脂投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒后做成消光母料，并在80℃除湿干燥机干燥4小时，备用；

步骤c、将芯层和第二表层按权利要求1所述的配方混合后，与第一表层的配方母料分别在三台挤出机中熔融、共挤出，使熔体通过T型口模流延至表面温度为15～35℃的激冷辊骤冷铸片；

步骤d、将未拉伸的铸片在35～70℃水槽中实施1～2分钟左右的调湿处理，调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干，并采用磁悬浮线性电机同步拉伸技术进行横纵向同步拉伸，其中拉伸温度为120～180℃，拉伸倍率为2.5×2.5～3.8×3.8；

步骤e、将横向的松弛比例设为1％～3％，在180～200℃进行热定型处理，并对薄膜的至少一个表面进行电晕处理，然后收卷，连续地制备厚度为15～20μm的聚酰胺薄膜。

本发明具体提供如下实施例和对比例：

实施例1

第一表层组分：96.1份生物基尼龙510，1份聚甲基丙烯酸甲酯类微球，2份空心二氧化硅，0.5份聚乙烯，0.2份爽滑剂，0.2份抗氧剂

芯层组分：94份PA6，5份生物基PA410，1份聚酰胺弹性体；

第二表层组分：99份生物基PA510，1份防粘母料。

其中，第一表层组分的厚度为：1.5μm；芯层厚度为12μm，第二表层厚度为1.5μm。

根据上述各层结构的组分，按照前述制备方法制备得到：

实施例2

第一表层组分：90.9份生物基PA610，3份苯乙烯类微球，4份多孔二氧化硅，1份聚乙烯，0.5份爽滑剂，0.6份抗氧剂；

芯层组分：87份PA6，10份生物基PA1010，3份共聚聚酰胺；

第二表层组分：98份生物基PA612，2份防粘母料。

其中，第一表层组分的厚度为：3μm；芯层厚度为10μm，第二表层厚度为2μm。

根据上述各层结构的组分，按照前述制备方法制备得到：

实施例3

第一表层组分：84.5份生物基PA1010，3份苯乙烯类微球和2份聚甲基丙烯酸甲酯类微球，7份空心二氧化硅，1.5份聚乙烯，1份爽滑剂，1份抗氧剂

芯层组分：75份PA6，20份生物基PA610，5份共聚聚酰胺；

第二表层组分：97份生物基PA1012，3份防粘母料。

其中，第一表层组分的厚度为：4μm；芯层厚度为8μm，第二表层厚度为3μm。

根据上述各层结构的组分，按照前述制备方法制备得到：

对比例1

第一表层组分：97.1份PA6,2份实心二氧化硅，0.5份聚乙烯，0.2份爽滑剂,0.2份抗氧剂；

芯层组分：94份PA6，5份PA66，1份聚酰胺弹性体；

第二表层组分：99份PA6，1份防粘母料。

其中，第一表层的厚度为1.5μm；芯层厚度为12μm，第二表层厚度为1.5μm。

根据上述各层结构的组分，按照前述制备方法制备得到。

对比例2

第一表层组分：97.1份PA6，2份苯乙烯类微球，0.5份聚乙烯，0.2份爽滑剂，0.2份抗氧剂；

芯层组分：94份PA6，5份PA66，1份共聚聚酰胺；

第二表层组分：99份PA66，1份防粘母料。

其中，第一表层的厚度为1.5μm；芯层厚度为12μm，第二表层厚度为1.5μm。

根据上述各层结构的组分，按照前述制备方法制备得到。

对比例3

市售普通15μm BOPA薄膜。

将上述实施例和对比例进行相关项目测试，测试方法为

拉伸性能：按照GBT 1040.3-2006标准测试；

透光率和雾度：按照GBT 2410-2008标准测试；

光泽度：按照ASTM D2457-2003标准测试；

吸水率：在25℃，55％湿度的空气中调湿48h为实验条件，测试相同尺寸(长×宽×厚：5cm×5cm×15μm)下样品的饱和吸水尺寸变化率以及吸水尺寸变化速率。

测试结果如下表所示：

表1

通过上表可以看出：根据本发明实施例一至三所制备的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜与对比例相比，具有更低的吸水率和光泽度，更大的雾度，同时薄膜仍保持良好的透明性和力学性能。其中，消光性可以采用雾度和光泽度来表示。

本发明制备的聚酰胺薄膜具有高雾度和低光泽度性，即高消光性，能够呈漫反射状效果，可以给人以柔和、舒适、朦胧的视觉效果，且吸墨性能好，有利于印刷，适合于高级食品包装和印刷复合包装等，如大米袋、饼干、干果、化妆品、药品、书本、期刊、杂志的封面包装等，市场前景广阔。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：依次包括第一表层、芯层和第二表层；

所述第一表层由81.5-96.3份的生物基尼龙、1-8份的高分子微球、2-7份的二氧化硅、0.5-1.5份聚乙烯、0.1-1份爽滑剂和0.1-1份抗氧剂组成；

所述芯层由75-95份PA6、5-20份生物基尼龙和0-5份增韧剂组成；

所述第二表层由97-99份生物基尼龙和1-3份防粘母料组成。

2.根据权利要求1所述的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：所述生物基尼龙为PA410、PA510、PA610、PA612、PA11、PA1010、PA1012中的一种或者多种组合。

3.根据权利要求1所述的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：所述高分子微球为聚甲基丙烯酸甲酯类微球、苯乙烯类微球中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：所述二氧化硅为空心二氧化硅或多孔的二氧化硅中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：所述的爽滑剂为油酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、硅酮粉、硅油、氧化聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：所述PA6为生物基的PA6或非生物基的PA6。

7.根据权利要求1所述的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：所述增韧剂为共聚聚酰胺、聚酰胺弹性体中的一种或组合。

8.根据权利要求1所述的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：所述高分子微球粒径为1-7μm，所述二氧化硅粒径为1-6μm，所述生物基尼龙相对粘度为2.9-3.5。

9.根据权利要求1所述的低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜，其特征在于：所述第一表层厚度为1.5-5μm，芯层厚度为8-17μm，第二表层厚度为1.5-5μm。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述低吸水率、高消光的聚酰胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、将生物基尼龙、二氧化硅和高分子微球依次投入低速混合机中混2分钟,其中低速混合机的转速为100转/分钟，再将聚乙烯、爽滑剂和抗氧剂投入低速混合机中混5分钟，其中低速混合机的转速为100转/分钟；

步骤b、将混合好的树脂投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒后做成消光母料，并在80℃除湿干燥机干燥4小时，备用；

步骤c、将芯层和第二表层按权利要求1所述的配方混合后，与第一表层的配方母料分别在三台挤出机中熔融、共挤出，使熔体通过T型口模流延至表面温度为15～35℃的激冷辊骤冷铸片；

步骤d、将未拉伸的铸片在35～70℃水槽中实施1～2分钟左右的调湿处理，调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干，并采用磁悬浮线性电机同步拉伸技术进行横纵向同步拉伸，其中拉伸温度为120～180℃，拉伸倍率为2.5×2.5～3.8×3.8；

步骤e、将横向的松弛比例设为1％～3％，在180～200℃进行热定型处理，并对薄膜的至少一个表面进行电晕处理，然后收卷，连续地制备厚度为15～20μm的聚酰胺薄膜。