1.本发明涉及包装膜技术领域，具体涉及一种耐穿刺包装膜及其制备方法。
背景技术：
2.软塑包装材料因其质轻价廉、柔软、方便运输等优点被广泛应用于不同产品的包装，在包装含有硬质或尖锐部位的产品时，如尖锐的骨头、棱角、竹签等，包装材料会受到较强的穿刺作用。若包装材料的抗穿刺性能较差，则会在内部包装物的穿刺作用下发生破袋，导致包装泄漏、产品变质。因此，根据所包装内容物的特性，抗穿刺性能是软塑包装材料应具有的重要物理机械性能。
3.在食品包装领域，为了增加包装膜的耐穿刺性能，一般采用尼龙膜作为最外层膜，主要是因为尼龙材料具有优良的力学性能和化学稳定性，和pet、聚乙烯、聚丙烯等常用包装膜材料相比，尼龙膜具有耐穿刺性能好、耐蒸煮、耐化学腐蚀等优点。然而，由于尼龙膜本身造价较高，由尼龙膜和其他材料复合制成的包装膜制作成本较高，不具有较好的经济效益。pet薄膜是一种性能比较全面的包装薄膜，透明性好，有光泽，具有良好的气密性和优良的机械性能，本身造价较低，可替代尼龙膜作为包装膜的外层材料。然而，相对于尼龙膜来说，pet膜耐穿刺性能较差，因此，在使用pet膜代替尼龙膜作为包装膜的外层材料时，增加pet膜的耐穿刺性能成为亟待解决的问题。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，采用pet膜代替尼龙膜作为包装膜的外层膜，为了增加pet膜的耐穿刺性能，本发明先对pet材料进行扩链处理，将扩链后的pet与未扩链的pet进行混合，并与阻隔层和热封层材料一起共挤制成包装膜。共混后的pet膜中较多的长支链和较高的分子链间作用力使得pet膜在受外力作用时，发生形变的时间延长，耐穿刺性能大大提高，本发明包装膜的耐穿刺性能优于外层为尼龙膜的包装膜。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种耐穿刺包装膜，其特征在于，包括依次设置的外层改性pet膜、阻隔膜和内层热封膜，所述改性pet膜、阻隔膜和内层热封膜之间通过共挤复合连接，按质量百分含量计，所述改性pet膜的组分包括pet 68～85％、扩链pet 12～30％和醇类化合物1～5％。
6.进一步优选的技术方案为，按质量百分含量计，所述扩链pet包括pet 75～82％、扩链剂14～20％、热稳定剂1～5％和增白剂0.5～2％。
7.进一步优选的技术方案为，所述扩链剂包括2,2
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双(2-恶唑啉)、 1,3-苯撑-双(2-恶唑啉)、邻苯二甲酸酐或异氰尿酸三缩水甘油酯中的任意一种或几种。
8.进一步优选的技术方案为，所述醇类化合物包括新戊二醇、乙二醇或对苯二甲醇中的任意一种或几种。
9.进一步优选的技术方案为，所述阻隔膜包括铝箔、镀铝膜、乙烯
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乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯中的任意一种或几种。
10.进一步优选的技术方案为，所述内层热封膜包括聚乙烯、乙烯
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醋酸乙烯共聚物、聚丙烯中的任意一种或几种。
11.一种耐穿刺包装膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.(1)扩链pet的制备：称量好扩链pet中的各组分，将其放入熔融共混设备中进行熔融共混；
13.(2)包装膜的一泡挤出：将pet和扩链pet、阻隔膜组分、热封膜组分分别放入挤出机的三个料筒内，分别熔融后在模头内混合，模头温度为220～280℃，采用平挤下吹法挤出坯管，挤出后通过冷却环进行快速冷却；
14.(3)二泡吹胀与改性：对步骤(2)中冷却后的坯管加热，利用压缩空气进行吹胀，并采用含有醇类化合物的蒸汽对其吹胀后的进行表面处理，再通过冷却环进行快速冷却；
15.(4)三泡定型：二泡处理后的膜管被压平后，利用压缩空气吹胀膜管，并使用设置在膜管外面的红外加热装置对其进行加热定型，热定型后的膜管经冷却后收卷。
16.进一步优选的技术方案为，在所述扩链pet的制备中，熔融共混时的温度为220～260℃，共混时间为8～15min，转速为50～80r/min。
17.进一步优选的技术方案为，在所述二泡吹胀与改性步骤中，利用设置在膜管外面的喷淋装置对膜管表面喷淋含醇类化合物的蒸汽处理，所述蒸汽温度为60～80℃，喷淋压力为0.1～0.3mpa。
18.进一步优选的技术方案为，在所述三炮定型步骤中，所述加热定型时的温度为200～280℃。
19.为了降低包装膜的制作成本，本发明采用pet膜代替尼龙膜作为包装膜的外层膜。与尼龙膜相比，由于pet膜具有较差的耐穿刺性能，在膜总厚度不变的情况下，最外层为pet的包装膜的耐穿刺强度较低，在一些对耐穿刺性能要求较高的场所不适用。为了增加pet膜的耐穿刺性能，使其能达到尼龙膜的水平，本发明采用的技术方案是先对 pet进行扩链，再将扩链后的pet与未扩链的pet进行熔融共混，并与阻隔层和热封层材料一起共挤制作成包装膜。为了进一步提高包装膜的耐穿刺性能，本发明还使用醇类化合物对外层pet膜进行了表面处理。
20.在对pet进行扩链时，称取pet、扩链剂、热稳定剂和增白剂，并将其放入熔融共混设备中进行共混并搅拌，扩链剂的加入可使扩链剂与pet发生反应，将pet的羧端基通过加成反应与扩链剂相连，使得pet的分子链延长，热稳定剂有助于加成反应的稳定进行。在使用扩链剂对pet进行扩链的过程中，一些扩链剂与pet进行反应后，反应产物会出现偏黄的现象，在混合物中添加增白剂有助于减弱偏黄现象。
21.制作好扩链pet后，将扩链pet和pet、阻隔膜、热封膜组分分别加入到挤出机的三个料筒中，分别熔融后在模头内混合，并采用平挤下吹法挤出坯管，挤出后通过冷却环进行快速冷却。在挤出机的作用下，扩链pet和pet可以熔融共混在一起，二者的分子链之间会相互缠结，由于体系中分子结构较为规整，并且存在较多的长支链，在受外力作用后，由于分子链之间具有较强的缠结作用，分子间作用力也较强，薄膜发生形变的时间会延长，相应的，薄膜的耐穿刺强度也会增加。
22.为了进一步增加pet膜的耐穿刺性能，本发明采用三泡法制作包装膜，并在第二泡吹膜后，在包装膜的外表面增加热的醇蒸汽处理。包装膜的具体制作过程为，薄膜从挤出机
挤出后，向下吹膜制作薄膜坯管，然后通过冷却环进行快速冷却，以降低薄膜中各成分的结晶率。对冷却后的坯管进行加热，利用压缩空气吹胀，并采用含有热的醇蒸汽对其吹胀后的进行表面处理，再通过冷却环进行快速冷却。醇蒸汽在热的环境下可以与pet发生脱水反应，醇的主链会在反应后被接枝到pet的主链或苯环上，改性后的pet具有更长的支链以及更多的分支链，pet膜内部分子具有更强的缠结作用及更强的分子间作用力，耐穿刺性能因此得到了进一步的增强。膜管经二次冷却后被继续吹胀，采用设置在膜管外的红外加热装置对膜管进行加热定型，再次冷却后收卷得到耐穿刺包装膜，红外加热可使得薄膜受热更均匀。
23.本发明的优点和有益效果在于：
24.1、使用改性的pet代替尼龙膜作为包装膜的外层膜，在不增加包装膜总厚度的情况下，具有结构为改性pet膜/阻隔膜/热封膜的包装膜的耐穿刺性能优于结构为尼龙膜/阻隔膜/热封膜的包装膜，成本降低了20～30％。
25.2、使用扩链剂对pet进行扩链，并将扩链pet与pet进行共混，与阻隔膜、热封膜的成分一起共挤制作包装膜，共混pet体系中长支链较多，分子链之间的缠结作用和分子间作用力较强，包装膜在受外力作用后，发生形变的时间会延长，对应包装膜的耐穿刺强度也会增加。
26.3、使用含醇类化合物的热蒸汽对pet膜进行处理的过程中，醇蒸汽在热的环境下可以与pet发生脱水反应，醇的主链会在反应后被接枝到pet的主链或苯环上，改性后的pet具有更长的支链以及更多的分支链，pet膜内部分子具有更强的缠结作用及更强的分子间作用力，耐穿刺性能得到了进一步的增强。
具体实施方式
27.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
28.实施例1
29.一种耐穿刺包装膜，包括依次设置的外层改性pet膜、铝箔和乙烯-醋酸乙烯共聚物膜，改性pet膜、铝箔和乙烯-醋酸乙烯共聚物膜的膜厚分别为17um、18um和25um，各层之间通过共挤复合连接，按质量百分含量计，改性pet膜的组分包括pet 69％、扩链pet 30％和乙二醇1％，扩链pet包括pet 75％、2,2
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双(2-恶唑啉)19.5％、热稳定剂5％和增白剂0.5％。
30.一种耐穿刺包装膜的制备方法，包括以下步骤：
31.(1)扩链pet的制备：称量好扩链pet中的各组分，将其放入熔融共混设备中进行熔融共混，熔融共混时的温度为260℃，共混时间为15min，转速为50r/min；
32.(2)包装膜的一泡挤出：将pet和扩链pet、阻隔膜组分、热封膜组分分别放入挤出机的三个料筒内，分别熔融后在模头内混合，模头温度为220℃，采用平挤下吹法挤出坯管，挤出后通过冷却环进行快速冷却；
33.(3)二泡吹胀与改性：对步骤(2)中冷却后的坯管加热，利用压缩空气进行吹胀，利用设置在膜管外面的喷淋装置对膜管表面喷淋含醇类化合物的蒸汽处理，所述蒸汽温度为80℃，喷淋压力为0.1mpa，再通过冷却环进行快速冷却；
34.(4)三泡定型：二泡处理后的膜管被压平后，利用压缩空气吹胀膜管，并使用设置在膜管外面的红外加热装置对其进行加热定型，热定型时的温度为280℃，热定型后的膜管经冷却后收卷。
35.实施例2
36.一种耐穿刺包装膜，包括依次设置的外层改性pet膜、聚偏二氯乙烯膜和聚乙烯膜，改性pet膜、聚偏二氯乙烯膜和聚乙烯膜的厚度分别为18um、12um和35um，各层膜之间通过共挤复合连接，按质量百分含量计，改性pet膜的组分包括pet 85％、扩链pet 12％和对苯二甲醇3％，扩链pet包括pet 82％、1,3-苯撑-双(2-恶唑啉)14％、热稳定剂2％和增白剂2％。
37.一种耐穿刺包装膜的制备方法，包括以下步骤：
38.(1)扩链pet的制备：称量好扩链pet中的各组分，将其放入熔融共混设备中进行熔融共混，熔融共混时的温度为220℃，共混时间为8min，转速为80r/min；
39.(2)包装膜的一泡挤出：将pet和扩链pet、聚偏二氯乙烯和聚乙烯分别放入挤出机的三个料筒内，分别熔融后在模头内混合，模头温度为280℃，采用平挤下吹法挤出坯管，挤出后通过冷却环进行快速冷却；
40.(3)二泡吹胀与改性：对步骤(2)中冷却后的坯管加热，利用压缩空气进行吹胀，利用设置在膜管外面的喷淋装置对膜管表面喷淋含醇类化合物的蒸汽处理，所述蒸汽温度为60℃，喷淋压力为0.3mpa，再通过冷却环进行快速冷却；
41.(4)三泡定型：二泡处理后的膜管被压平后，利用压缩空气吹胀膜管，并使用设置在膜管外面的红外加热装置对其进行加热定型，热定型时的温度为200℃，热定型后的膜管经冷却后收卷。
42.实施例3
43.一种耐穿刺包装膜，包括依次设置的外层改性pet膜、乙烯-乙烯醇共聚物膜和聚丙烯膜，改性pet膜、乙烯-乙烯醇共聚物膜和聚丙烯膜的膜厚分别为20um、16um和30um，各层膜之间通过共挤复合连接，按质量百分含量计，改性pet膜的组分包括pet 75％、扩链pet 20％和新戊二醇5％，扩链pet包括pet 80％、2,2
’‑
双(2-恶唑啉)14％、邻苯二甲酸酐2％、热稳定剂3％和增白剂1％。
44.一种耐穿刺包装膜的制备方法，包括以下步骤：
45.(1)扩链pet的制备：称量好扩链pet中的各组分，将其放入熔融共混设备中进行熔融共混，熔融共混时的温度为240℃，共混时间为12min，转速为60r/min；
46.(2)包装膜的一泡挤出：将pet和扩链pet、乙烯-乙烯醇共聚物和聚丙烯分别放入挤出机的三个料筒内，分别熔融后在模头内混合，模头温度为240℃，采用平挤下吹法挤出坯管，挤出后通过冷却环进行快速冷却；
47.(3)二泡吹胀与改性：对步骤(2)中冷却后的坯管加热，利用压缩空气进行吹胀，利用设置在膜管外面的喷淋装置对膜管表面喷淋含醇类化合物的蒸汽处理，所述蒸汽温度为80℃，喷淋压力为0.2mpa，再通过冷却环进行快速冷却；
48.(4)三泡定型：二泡处理后的膜管被压平后，利用压缩空气吹胀膜管，并使用设置在膜管外面的红外加热装置对其进行加热定型，热定型时的温度为250℃，热定型后的膜管经冷却后收卷。
49.对比例
50.一种耐穿刺包装膜，包括依次设置的外层尼龙膜、乙烯-乙烯醇共聚物膜和聚乙烯膜，尼龙膜、乙烯-乙烯醇共聚物膜和聚乙烯膜的膜厚分别为17um、18um和30um，各层膜之间通过共挤复合连接。
51.一种耐穿刺包装膜的制备方法，包括以下步骤：
52.(1)包装膜的一泡挤出：将聚酰胺、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯分别放入挤出机的三个料筒内，分别熔融后在模头内混合，模头温度为240℃，采用平挤下吹法挤出坯管，挤出后通过冷却环进行快速冷却；
53.(2)二泡吹胀：对步骤(1)中冷却后的坯管加热，利用压缩空气进行吹胀，再通过冷却环进行快速冷却；
54.(3)三泡定型：二泡处理后的膜管被压平后，利用压缩空气吹胀膜管，并使用设置在膜管外面的红外加热装置对其进行加热定型，热定型时的温度为250℃，热定型后的膜管经冷却后收卷。
55.分别截取实施例1-3和对比例中的包装膜，分别对其进行穿刺力、断裂伸长率和拉伸强度的测定，测试数据见下表。
56.实施例穿刺力(n)断裂伸长率(％)拉伸强度(mpa)实施例148365112实施例252340103实施例355370115对比例45350100
57.从表中结果可以看出，在不增加包装膜厚度的情况下，采用本发明的技术方案制作的以pet膜代替部分尼龙膜作为外层结构的包装膜的力学性能优于市面上以尼龙膜为外层结构的包装膜的力学性能。
58.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。