一种微晶纤维素改性聚丙烯复合薄膜及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种印刷包装用聚丙締薄膜，属于包装材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 聚丙締薄膜质轻价廉，力学性能好、透明度高，因此是软包装复合膜主要的原料薄 膜之一，约占复合膜质量的30%，它主要被用作软包装的印刷层和热封层。双向拉伸聚丙締 薄膜(BOPP)是一种主要的印刷材料，由于聚丙締的极性低，故印前需要对薄膜进行电晕处 理，即使如此，油墨层与聚丙締间的附着力仍然很低，与油墨的附着力远远低于聚醋和尼龙 薄膜。不仅如此，聚丙締薄膜与其它薄膜间的复合性能也较差，制备成的复合膜的剥离强度 很低。
[0003] 主要化学成分是纤维素的纸张具有很好的印刷性能，由此我们提出利用纤维素改 性聚丙締薄膜，W提高薄膜的极性，改善聚丙締与油墨间的附着力。
【发明内容】
[0004] 聚丙締为弱极性材料，与油墨和粘合剂间的相容性差，分子间作用力较弱，表现为 印后油墨附着力差，复合后剥离强度低。纤维素具有较高的极性，与油墨和粘合剂间的相容 性好，与它们之间的分子间作用力较高，将纤维素与聚丙締树脂烙融共混，分散于聚丙締无 定形区的纤维素粒子会有机会与油墨或粘合剂中的极性成分接触，增加改性了的聚丙締薄 膜与油墨或粘合剂间的分子间作用力，提高聚丙締的印刷和复合性能。
[0005] -种微晶纤维素改性聚丙締复合薄膜，其特征在于，至少包括两层，其中至少一表 层为纳米级微晶纤维素改性聚丙締层，其他为聚丙締层。
[0006] -种微晶纤维素改性聚丙締复合薄膜，其特征在于，为两层，一层为纳米级微晶纤 维素改性聚丙締层，另一层为聚丙締层。
[0007] -种微晶纤维素改性聚丙締复合薄膜，其特征在于，为=层，其中两表层为纳米级 微晶纤维素改性聚丙締层，中间忍层为聚丙締层。
[000引表层纳米级微晶纤维素改性聚丙締层薄膜厚度为2-3微米。
[0009] 上述纳米级微晶纤维素(NCC)，其长度为100-400纳米，直径为10-30皿(优选20皿） 的棒状NCC。
[0010] 优选纳米级微晶纤维素采用酸解法由一种棉纤维得到。W市售棉纤维微晶纤维素 (MCC)为原料，采用酸水解法制备得到NCC，优化的酸解的工艺条件为:将MCC原料与质量百 分比浓度60%的硫酸混合，控制酸解溫度为50-60°C，酸解时间为120-150分钟，得到长度范 围在100-400nm之间，平均长度170-200纳米，直径为10-30nm(优选20nm)的棒状NCC。
[0011] 纳米级微晶纤维素外层为丙締酸树脂，与丙締酸树脂形成母胶。
[0012] 纳米微晶纤维素改性聚丙締复合薄膜的制备，其特征在于，包括W下步骤：
[001引 （1)制备NCC母料:将MCC原料与60%的硫酸混合后，于50-60°C酸解120-150分钟； 然后将产物用透析袋处理，直至产物的PH为中性，说明产物中的硫酸根离子已经完全被除 去，得到长度范围在100-400皿之间，平均长度170-200纳米，直径为10-30皿的棒状NCC悬浮 液;将悬浮液与水性丙締酸树脂乳液混合，干燥、切粒得到NCC改性母料;棒状NCC悬浮液与 水性丙締酸树脂乳液，对应的干重质量比为1:1。丙締酸树脂作为聚丙締和NCC间的相容剂， 利于NCC在聚丙締中的分散。
[0014] (2)NCC改性聚丙締树脂
[0015] 将步骤（1)得到的NCC母料，与一定比例的聚丙締树脂混合，设定双螺杆挤出机的 各段溫度为170-230°C，模口溫度为230°C，螺杆转速为30化pm，水冷、风干、切粒后得到改性 聚丙締树脂；
[0016] (3)NCC改性聚丙締薄膜(CPP)制备
[0017] 在共挤流延设备中，设定流延设备的螺杆挤出段的溫度为230-270°C，模口溫度为 270°C，冷却漉溫度为20-25°C，仅在需要改性的聚丙締薄膜对应的表层的供料螺杆上加入 步骤(2)NCC改性聚丙締树脂，其它层不需要改性的则采用聚丙締树脂;控制各层的进料速 率，得到纳米微晶纤维素改性聚丙締复合薄膜。
[0018] 本发明制备出NCC改性聚丙締薄膜，优选NCC在改性聚丙締薄膜层的含量为0.5-1.5%，在NCC含量为0.5%-1.5%的条件下，不但改性聚丙締薄膜的印刷和复合性能得到提 高，薄膜的杨氏模量、气体阻隔性能、耐热性能都有明显改善。
[0019]力学性能分析
[0020]将改性聚丙締复合薄膜样品裁剪为15cmX2cm的矩形样条，每个样品测试5次，结 果取其均值。采用5565A型号的INSTRON电子拉力机测试，拉伸速度为200mm/min。
[0021 ]改性聚丙締复合薄膜的耐热性分析
[0022] 测试仪器:德国耐驰公司TG-209型热重分析仪。升溫速率为lOr/min，测试溫度范 围为室溫至550°C，保护气为氮气，保护气和吹扫气流速分别为45ml/min和15ml/min。
[0023] 改性聚丙締复合薄膜的气体阻隔性能分析：
[0024] 依照模具裁剪成面积为50cm2圆形薄膜样品，水蒸气透过率(WVTR)测试采用型号 为Model 3/33水蒸气透过率测试仪(美国Mocon公司）；氧气透过率(OTR)测试采用型号为 8001的氧气透过率测试仪(美国Illinois公司）。
[0025] 改性聚丙締复合薄膜印刷性能测试：
[0026] 首先对改性聚丙締复合薄膜进行电晕处理，将薄膜裁剪为5厘米宽的样条，用印刷 适性仪进行打样，待油墨干燥后，用3M-600胶带与聚丙締薄膜压合后，撕掉胶带，测试没有 被胶带粘掉的油墨面积占印刷总面积的比例；
[0027] 改性聚丙締复合薄膜的剥离强度测试：
[0028] 首先对改性聚丙締薄膜进行电晕处理，然后用软包装专用工业聚氨醋粘合剂对同 种(相同NCC添加比例）改性聚丙締薄膜进行干法复合，将复合薄膜45-50°C熟化24小时后， 将薄膜裁剪为15毫米宽的样条，用5565A型的INSTRON电子拉力机测试剥离强度(剥离力）， 拉伸速度为200mm/min。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明的纳米微晶纤维素改性聚丙締复合薄膜结构示意图。
[0030] 1、改性聚丙締树脂表层，2、聚丙締忍层。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例对本发明做进一步说说明，但本发明并不限于W下实施例。
[0032] 本发明=层结构的纳米微晶纤维素改性聚丙締复合薄膜结构示意图见附图1。
[0033] 实施例1
[0034] 将10克MCC原料与100克60% (质量百分比）的硫酸混合后，于60°C酸解150分钟，将 酸解产物装入半透膜透析袋中密封，将透析袋置于蒸馈水中，每2小时换一次水，直至酸解 产物的PH = 6,说明产物中的硫酸根离子已经完全被除去，得到长度范围在100-300nm之 间，平均长度170纳米，直径为20nm的棒状NCC悬浮液;将悬浮液与水性丙締酸树脂乳液W1: 1(干重比）的比例混合，干燥、切粒得到NCC改性母料。设定双螺杆挤出机的各段溫度为170-230°C，模口溫度为230°C，将NCC母料与聚丙締原料树脂混合，其中NCC质