一种珠光母粒材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及包装材料技术领域，具体涉及一种珠光母粒材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.白色bopp珠光膜具有柔和悦目的珍珠光泽、低的密度、优良的平整性等优异特性，广泛应用于食品包装、礼品包装及面膜等产品。一般的bopp薄膜具有三层以上结构，珠光母粒与聚丙烯主料经过共混挤出以及流延双向拉伸后成膜即可得到bopp薄膜，其产生的珠光效果主要是因为其中的功能填料与聚丙烯在拉伸过程中，在薄膜的芯层形成无数微小的空穴，当光线进入到这些空穴中，由于光线的反射和干涉而形成珠光效应。功能填料的添加还提高了薄膜的遮盖性能，同时使薄膜生产成本大大降低。
3.随着国内bopp产能不断提升，产能过剩的问题越来越突出，bopp薄膜的竞争也进入到白热化，因此很多厂家也在寻找性价比更高的体系，以求生产价廉物优的薄膜产品。现如今，生产商都追求在生产出的薄膜厚度不变、密度不变的前提下，添加的珠光母粒含量能够尽可能多，因为在bopp珠光膜体系当中，珠光母粒添加比例越高，其珠光效果和遮光性能变得更加优异，成本也更低。但与此同时，珠光母粒的添加量越多，还会出现薄膜密度过低、机械强度不足等缺陷。因此，如何使珠光母粒添加量提高，但又不会影响薄膜密度等性能，是亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种珠光母粒材料及其制备方法和应用。本发明提供的珠光母粒材料可以用在双向拉伸薄膜中，随着本发明的珠光母粒的添加比例提升，薄膜的珠光效果和遮光性能变得更加优异，但又不会影响薄膜的密度或拉伸等力学性能。
5.具体通过以下技术方案实现：
6.一种珠光母粒材料，按重量份计，包括以下组分：
[0007][0008]
所述表面活性剂为长碳链脂肪酸、长碳链酯类或磷酸酯类中的一种或多种。
[0009]
优选地，按重量份计，包括以下组分：
[0010][0011]
进一步地，所述表面活性剂为碳链长度在18以上的脂肪酸。优选地，所述表面活性剂为硬脂酸、花生酸或山嵛酸中的一种或者多种。
[0012]
均聚聚丙烯跟碳酸钙的相容性与均聚聚丙烯的结晶性能有关，引入低熔点聚丙烯，聚丙烯因为非晶区较多才能实现低熔点，在体系中增加非晶区含量，使发泡效率降低；碳酸钙跟聚丙烯本身不相容，不相容性则会导致经拉伸工艺之后材料的空洞变大，而经上述表面活化剂改性过的碳酸钙，表面形成了长碳链，提高了碳酸钙与聚丙烯的相容性，而相容性提升了，薄膜界面的空洞就越少，发泡效率就降低，因此，可以提高珠光母粒在bopp薄膜中的添加量，珠光母粒的添加量增多了，薄膜的遮盖性能也越好，珠光效果更细腻，同时还降低了材料的成本。
[0013]
进一步地，所述低熔点聚丙烯的数均分子量为40000-130000，熔点低于120℃。
[0014]
优选地，所述低熔点聚丙烯的数均分子量为45000-75000，熔点为80-90℃。低熔点聚丙烯的数均分子量在45000-75000之间，对降低发泡效率有帮助，若低熔点聚丙烯的数均分子量太高，则会影响碳酸钙的分散性，使碳酸钙的分散性不好。
[0015]
进一步地，所述碳酸钙的d50粒径为0.5-2μm，优选d50粒径为1-1.4μm。d50为颗粒累积分布为50％的粒径，d50又称平均粒径或中位径。碳酸钙的粒径一方面跟发泡效率有关，粒径越小，发泡效率就越低；但另一方面，碳酸钙的粒径越小，则会导致其分散性能越差，在经历拉伸时材料会出现断开的现象。
[0016]
进一步地，所述均聚聚丙烯的熔融指数在230℃/2.16kg下为1-30g/10min，优选3g/10min。
[0017]
进一步地，还包括0.1-0.3份的加工助剂。所述加工助剂为抗氧剂的一种或多种。
[0018]
进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂168(三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)、抗氧剂1790(1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮)或抗氧剂412s(季戊四醇四3-月桂基硫代丙酸酯)中的一种或多种。
[0019]
本发明还提供上述珠光母粒材料的制备方法，包括如下步骤：
[0020]
s1:按照配比称取各组分，先将碳酸钙和表面活化剂进行混合，然后再加入剩余组分继续混合，得到预混物；
[0021]
s2：将步骤s1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述珠光母粒材料。
[0022]
进一步地，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为(44-56)：1，双螺杆挤出机的螺筒温度为210-240℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为300-800r/min。
[0023]
本发明还提供上述珠光母粒材料在制备包装材料中的应用，如食品包装等。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0025]
本发明公开了一种珠光母粒材料，通过用特定的表面活性剂对碳酸钙进行活化改性，大大提高了碳酸钙与聚丙烯的相容性，从而使珠光母粒材料的发泡效率大大降低。发泡效率的降低可以使珠光母粒材料在bopp珠光膜中的添加量大大提高，提高了薄膜的遮盖性能，也同时降低了材料的成本，但又不会影响材料的密度和机械性能。
具体实施方式
[0026]
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
[0027]
通过研究发现，均聚聚丙烯跟碳酸钙的相容性与均聚聚丙烯的结晶性能有关，引入低熔点聚丙烯，增加非晶区含量，使发泡效率降低；通过高混工艺提前把含量较多的长碳链的表面活性剂涂覆在碳酸钙表面，形成表面具有长碳链的碳酸钙，使得碳酸钙与聚丙烯树脂具有更好的相容性，大大减少因为不相容而导致的拉伸致孔情况，减少发泡程度。
[0028]
《实施例和对比例的制备》
[0029]
本发明实施例和对比例所用的原材料均来源于市购，但不限于这些材料：
[0030]
均聚pp树脂a，熔融指数在230℃/2.16kg下为3g/10min，牌号pp t30s，购自中国石油化工集团公司；
[0031]
均聚pp树脂b，熔融指数在230℃/2.16kg下为10g/10min，牌号pp hp500n，购自中国石油化工集团公司；
[0032]
低熔点pp树脂a，数均分子量为45000，熔点82℃，牌号s400，购自日本出光兴产株式会社；
[0033]
低熔点pp树脂b，数均分子量为75000，熔点为84℃，牌号s600，购自日本出光兴产株式会社；
[0034]
低熔点pp树脂c，数均分子量为130000，熔点90℃，牌号s901，购自日本出光兴产株式会社；
[0035]
碳酸钙a，d50＝0.5μm，牌号carbital s，购自英格瓷；
[0036]
碳酸钙b，d50＝1.0μm，牌号xl6000，购自广东翔龙科技有限公司；
[0037]
碳酸钙c，d50＝1.4μm，牌号xl2800，购自广东翔龙科技有限公司；
[0038]
碳酸钙d，d50＝2.0μm，牌号xl2500，购自广东翔龙科技有限公司；
[0039]
碳酸钙e，d50＝0.2μm，牌号xl10000，购自广东翔龙科技有限公司；
[0040]
碳酸钙f，d50＝3.0μm，牌号xl1500，购自广东翔龙科技有限公司；
[0041]
表面活化剂a，硬脂酸，牌号硬脂酸1865，购自泰柯棕化有限公司；
[0042]
表面活化剂b，十八烷基单甘油酯，购自阿拉丁试剂有限公司；
[0043]
表面活化剂c，十八烷基磷酸酯，购自武汉普洛夫生物科技有限公司；
[0044]
表面活化剂d，山嵛酸，购自阿拉丁试剂有限公司；
[0045]
表面活化剂e，十二烷基苯磺酸，购自武汉克米克生物医药技术有限公司；
[0046]
抗氧剂,抗氧剂1010及抗氧剂168(1：1)复配,市售，平行实验使用同一抗氧剂市售产品；
[0047]
抗老化剂，市售。
[0048]
本发明实施例和对比例的制备方法如下：
[0049]
s1:按照表1、表3的配比称取各组分，然后先将碳酸钙置于可加热的高混机中，高混机通过加热设备使其温度控制在80-150℃，再将表面活化剂倒入高混机，高混机的转速需大于600rpm，共混时间大于5min，将碳酸钙和表面活化剂温度混合至温度大于100℃以上后，若配方中有加工助剂则加入抗氧剂等加工助剂，再混合3min；均聚pp树脂和低熔点pp树脂通过喂料秤加入，得到预混物；
[0050]
s2：将步骤s1的预混物投入到双螺杆挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到珠光母粒材料。
[0051]
双螺杆挤出机的螺杆长径比为44：1，双螺杆挤出机的螺筒温度为240℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为400r/min。
[0052]
关于本说明书中“份”，除非特别说明，表示“重量份”。
[0053]
《测试标准》
[0054]
本发明各实施例和对比例的性能测试方法如下：
[0055]
使用三层流延机，表层材料均使用熔指为3g/10min的均聚pp，而本发明中的珠光母粒材料作为芯层添加物与均聚pp混合添加，为了比较不同的珠光母粒的发泡效果，所有的珠光母粒均按照30％进行添加，三层流延机各层加工温度为210-250℃，薄膜成型后进行纵向拉伸，拉伸辊温度设置为130-135℃，薄膜拉伸比为5倍，调节转速使得经过拉伸后的薄膜的厚度为50um左右，使用该薄膜样品通过重量和厚度测试其密度。
[0056]
表1.实施例1-13配方
[0057][0058]
表2.实施例1-13的性能测试结果
[0059][0060]
生产情况等级划分：
[0061]
生产过程中发生断膜记为不合格；生产1000米不断膜为合格，生产3000米不断膜为中等，生产5000米不断膜为良好。
[0062]
表3.对比例1-5配方
[0063][0064]
表4.对比例1-5的性能测试结果
[0065][0066]
一般要求，拉伸后的薄膜密度要大于0.75，且生产过程稳定的为合格，更优选地，密度范围在0.8-0.87g/cm3且生产过程不出现断膜为良好，其中在保证生产可稳定的情况下，其密度越高，效果越好。
[0067]
由实施例的数据可以看出，通过用特定的表面活性剂对碳酸钙进行活化改性，可以很大程度上提高碳酸钙与聚丙烯的相容性，从而使珠光母粒材料的发泡效率大大降低。发泡效率的降低使珠光母粒材料在bopp珠光膜中的添加量大大提高，在本发明中，珠光母粒的添加量可以达30％，提高了薄膜的遮盖性能，也同时降低了材料的成本。但又不会产生由于珠光母粒的大量添加而导致薄膜密度、拉伸强度下降的问题。
[0068]
对比例1与实施例1相比，由于对比例1没有使用表面活性剂，导致用对比例1制得的薄膜密度降低，拉伸过程中容易发生断膜，拉伸强度差；对比例2与实施例1相比，并非使
用本发明指定的表面活性剂，则密度也出现了下降，且拉伸过程中易出现断膜；对比例3与实施例1相比，没有添加低熔点聚丙烯，虽然生产过程稳定，但是密度降低了；对比例4与实施例1相比，碳酸钙的粒径过小，导致其分散性能变差，经历拉伸时材料会出现断开的现象，还会降低材料拉伸后的密度。对比例5与实施例1相比，碳酸钙的粒径过小则导致了薄膜的密度下降严重。
[0069]
实施例14
[0070]
使用三层流延机，表层材料均使用熔指为3g/10min的均聚pp，本发明中实施例1的珠光母粒材料作为芯层添加物与均聚pp混合添加，珠光母粒均按照30wt％进行添加，三层流延机各层加工温度为210-250℃，薄膜成型后进行纵向拉伸，拉伸辊温度设置为130-135℃，薄膜拉伸比为5倍，调节转速使得经过拉伸后的薄膜的厚度为50um左右，使用该薄膜样品通过重量和厚度测试其密度。测得：密度为0.820，生产情况稳定，无拉伸断裂现象出现。由此可见，本发明提供的珠光母粒材料能够适用于对珠光效果、密度及拉伸等力学性能要求较高的包装材料的制备中。
[0071]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种珠光母粒材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：所述表面活性剂为长碳链脂肪酸、长碳链酯类或磷酸酯类中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的珠光母粒材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：所述表面活性剂为碳链长度在18以上的脂肪酸。3.根据权利要求1或2所述的珠光母粒材料，其特征在于，所述低熔点聚丙烯的数均分子量为40000-130000，熔点低于120℃。4.根据权利要求3所述的珠光母粒材料，其特征在于，所述低熔点聚丙烯的分子量为45000-75000，熔点为80-90℃。5.根据权利要求1或2所述的珠光母粒材料，其特征在于，所述碳酸钙的d50粒径为0.5-2μm，优选d50粒径为1-1.4μm。6.根据权利要求1或2所述的珠光母粒材料，其特征在于，所述均聚聚丙烯的熔融指数在230℃/2.16kg下为1-30g/10min，优选2-5g/10min。7.根据权利要求1或2所述的珠光母粒材料，其特征在于，还包括0.1-0.3份的加工助剂。8.根据权利要求7所述的珠光母粒材料，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂或抗老化剂中的一种或多种。9.一种根据权利要求1-8任一项所述的珠光母粒材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：按照配比称取各组分，先将碳酸钙和表面活化剂进行混合，然后再加入剩余组分继续混合，得到预混物；s2：将步骤s1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述珠光母粒材料。10.根据权利要求1-8任一项所述珠光母粒材料在制备包装材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种珠光母粒材料及其制备方法和应用，所述珠光母粒材料按重量份计，包括以下组分：均聚聚丙烯18-38份；低熔点聚丙烯1-5份；碳酸钙60-75份；表面活化剂1-5份；所述表面活性剂为长碳链脂肪酸、长碳链酯类或磷酸酯类中的一种或多种。本发明提供的珠光母粒材料用于薄膜中，不仅具有良好的珠光效果，又不会影响薄膜的密度或拉伸等力学性能。会影响薄膜的密度或拉伸等力学性能。


技术研发人员：李力 黄险波 叶南飚 陈平绪 刘乐文 王斌 付晓
受保护的技术使用者：金发科技股份有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2023/9/23