一種抗紅變爽滑母料及其製備方法與流程

2023-05-26 05:40:51 5

本發明涉及一種改性母料及其製備方法，具體涉及一種抗紅變爽滑母料及其製備方法。

背景技術：

在雙向拉伸聚丙烯bopp薄膜、流延聚丙烯cpp薄膜、流延聚乙烯cpe薄膜、吹塑聚乙烯ipe薄膜的工業製造中，一些添加有爽滑母料的薄膜，會出現變紅的現象，尤其是在每年氣溫較高的七、八、九月期間較為常見。

現以某廠不同季節生產的流延聚丙烯cpp薄膜情況，舉例說明：

1、生產mcpp鍍鋁基膜時，配方中不含遷移性的爽滑劑和抗靜電劑，無論在冬季還是在夏季，沒有薄膜變紅現象；

2、生產gcpp複合膜時，要求非電暈面的動摩擦係數cof≤0.4，其配方中，芯層及非電暈處理層含有芥酸醯胺爽滑劑，整體薄膜含有芥酸醯胺500～700ppm，不含抗靜電劑。在35—42℃車間環境溫度下，大卷膜內部溫度可達45—52℃，時效處理3天後，再分切成小規格產品時，端面顏色往往呈淺紅色，或同一端面上出現黃、紅兩種顏色。在氣溫較低的冬季，以同樣的配方和生產工藝生產的gcpp複合膜，不會出現薄膜變紅的問題；

3、生產pcpp紙巾膜時，除要求非電暈面的動摩擦係數cof≤0.2外，還要求電暈面的動摩擦係數cof≤0.2，其配方中，芯層、非電暈層、電暈層都含有芥酸醯胺爽滑劑，整體薄膜含有1100～1300ppm的芥酸醯胺，芯層還含有適量的抗靜電劑。在35—42℃車間環境溫度下，大卷膜內部溫度可達45—52℃，時效處理3天後，再分切成小規格產品時，端面顏色呈紅色，明顯比gcpp複合膜的顏色深。在氣溫較低的冬季，以同樣的配方和生產工藝生產的pcpp紙巾膜，不會出現薄膜變紅的問題。

一般客戶對於端面顏色發黃的薄膜尚可接受，但是對於發紅的產品，則不願接受。因此，薄膜廠家都強烈要求解決薄膜發紅的問題。目前的研究認為：薄膜的端面變紅主要與車間環境溫度以及薄膜的配方有關。所以，存在兩種可供選擇的解決方案：一、控制車間環境溫度；二、改進薄膜的配方。然而，對車間進行改造、加裝空調系統的方案，由於成本高投入大，可行性不大。所以，改進薄膜的配方，特別是選取能抗紅變的爽滑母料，成為最具可行性的解決方案。

所以，確切的講，薄膜廠家希望母料生產商提供一種在一定時期內能抗紅變的爽滑母料。而目前，國內外其他母料生產商尚不能提供能抗紅變的爽滑母料。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種抗紅變爽滑母料及其製備方法，解決現有技術塑料薄膜用爽滑母料不具有抗紅變功能的問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種抗紅變爽滑母料及其製備方法，包含如下重量百分比的組份：

載體樹脂：84.4%—94.5%；

山嵛酸醯胺：5%—15%；

分散劑：0—0.5%；

抗氧化劑：0.1%—0.5%。

本發明中一個顯著的特徵是：用山嵛酸醯胺代替以往常用的芥酸醯胺，相比芥酸醯胺（c21h41conh2），山嵛酸醯胺（c21h43conh2）分子結構中不含碳碳雙鍵，熱穩定性更好。

芥酸醯胺（c21h41conh2）的分子結構：

，

山嵛酸醯胺（c21h43conh2）的分子結構：

，

選擇山嵛酸醯胺作爽滑劑的理由是建立在對薄膜發紅機理深入探究之上的，分析如下：

薄膜生產過程中要進行電暈處理，在電暈處理過程中，空氣電離，產生的各種等離子在強電場的作用下，加速衝擊薄膜表面，這些等離子粒子的能量一般在幾至幾十電子伏特，與塑料分子的化學鍵能相接近，因此，面層分子部分斷裂，激發自由基r·，在氧氣存在下，發生自動氧化反應，生成含羰基、醛基、羧基等極性基團的化合物，而這些極性基團往往也是生色基團（生色基團包括碳碳雙鍵，羰基，醛基，羧基，偶氮基，亞硝基等）；另外，在電暈放電時，還會產生大量的臭氧，臭氧是一種強氧化劑，使塑料表層分子氧化，產生羰基化合物、過氧化合物等。

含有單一生色基團的化合物，它們對光的吸收波段在200-400nm之間，所以仍是無色的，但如果在化合物分子中有兩個或更多的生色基共軛時，比如兩個以上雙鍵（或三鍵）以單鍵相聯結時（例如：ch2═ch—ch═ch2、ch2═ch—ch═o），所發生的電子的離域作用，每個雙鍵中的一對π電子受碳原子核的束縛相對減弱，從而使激發這些電子所需的能量比單獨π鍵的要低，故這些化合物可以吸收波長較長的光，隨著吸收的波長加長，化合物顏色隨之加深。

藉由上述有機化合物顯色理論，結合組份中各組分的分子結構和分子量大小，可以解釋在背景技術中提到的三類cpp薄膜顏色變化的原因：

mcpp鍍鋁基膜經電暈處理後，雖然表面有生色基團，但由於帶有生色基團的化合物（聚丙烯分子鏈上或端部連有羰基、羥基、或羧基等的高分子聚合物）分子量大，移動困難，即使在高溫高溼的條件下，生色基團發生共軛反應的機率很少，故不顯深色。

gcpp複合膜配方中含有芥酸醯胺，高溫高溼的條件下，在薄膜進入電暈處理之前，就會有少量的芥酸醯胺遷移到電暈層表面。電暈處理時，芥酸醯胺分子中因含雙鍵，一分子芥酸醯胺極易被臭氧氧化成兩分子羧酸，數量眾多的芥酸醯胺分子又受到等離子體的衝擊斷鏈，激發自由基，進一步氧化反應，形成更多分子量比芥酸醯胺還小的極性化合物（碳原子數少於c22的含羰基、羥基、羧基、亞硝基等的小分子有機物）。相比鍍鋁基膜，薄膜表面的生色基團的濃度大為增加，小分子的遷移性也強，在時效處理過程中，又不斷有芥酸醯胺分子遷移到表面，在高溫高溼的條件下，gcpp複合膜表面的極性基團發生進一步的反應，以致形成了足夠數量的、由生色基團共軛反應形成的顯深色的化合物。

pcpp紙巾膜配方中含更多的芥酸醯胺，且電暈層配方中也有芥酸醯胺，故相比gcpp複合膜，會形成更多的小分子極性化合物（碳原子數少於c22的含羰基、羥基、羧基、亞硝基等的小分子有機物），所需變紅的外界環境條件更低，薄膜變紅的時間更短，顏色更深。

鑑於以上的分析，故選擇山嵛酸醯胺作爽滑劑，其分子中無雙鍵，直接減少了雙鍵生色基團的濃度；與臭氧不會發生雙鍵的氧化反應，故小分子極性化合物濃度也會減少。因此，選擇山嵛酸醯胺，有利於減少生色基團之間反應形成共軛的深色化合物，抑制了薄膜變紅。

本發明進一步改進方案是，所述山嵛酸醯胺的指標要求為：醯胺總量≥98%，酸值≤0.5mgkoh/g，碘值≤2gi2/100g。

本發明更進一步改進方案是，所述山嵛酸醯胺的指標要求為：色度（gardner）≤2，水分≤0.1%，熔點：105—115℃，外觀為白色的粉末或顆粒；防止山嵛酸醯胺產品中其他組分的影響。

本發明更進一步改進方案是，所述抗氧化劑為復配抗氧化劑，包含主抗氧劑和輔抗氧劑，且兩者質量比為主抗氧劑：輔抗氧劑=1：2～4，所述主抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1010或受阻酚類抗氧劑1076；所述輔抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑168或亞磷酸酯類抗氧劑626；為防止抗氧劑本身對顏色產生的影響，要求高耐熱和高色澤穩定的抗氧化劑，上述主抗氧劑優選1076，上述輔抗氧劑優選抗氧劑626，優選主抗氧劑：輔抗氧劑=1：3；原因在於，亞磷酸酯抗氧劑除需分解主抗氧劑捕捉過氧化自由基（roo·）後生成的過氧化物（rooh）外，還需分解電暈處理過程中產生的過氧化物。如若不儘可能的分解這些過氧化物，在大膜卷時效處理時，這些過氧化物分解產生的自由基，將會大大促進帶生色基團的化合物之間的反應，以致形成有多個共軛部分的化合物分子，導致顏色加深。而輔助抗氧化劑主要作用就是與過氧化物反應形成穩定的化合物，防止過氧化物裂成自由基，所以需要足量的輔抗氧劑。

本發明更進一步改進方案是，所述的載體樹脂為均聚聚丙烯（用於bopp薄膜，且熔融指數優選2—4g/10min）、共聚聚丙烯（用於bopp薄膜，且熔融指數優選7—9g/10min）、二元或三元共聚聚丙烯（用於cpp薄膜，且熔融指數為7—9g/10min）、薄膜級的ldpe即薄膜級的低密度聚乙烯或薄膜級（用於cpe薄膜或ipe薄膜）的lldpe即薄膜級的線性低密度聚乙烯（用於cpe薄膜或ipe薄膜）；且載體樹脂不應含有芥酸醯胺。

本發明更進一步改進方案是，所述分散劑為n,n'-乙撐雙硬脂酸醯胺，即為ebs-i、ⅱ、ⅲ或ⅳ。

一種抗紅變爽滑母料及其製備方法的製備方法：使用高精度電子失重稱進行配料，幾種組分經充分混合後，經雙螺杆擠出機將熔體擠出，擠出機的溫度控制在載體樹脂熔點之上40～60℃，總下料量控制在250～300kg/h，擠出機轉速控制在300～400rpm，機頭壓力控制在10～12mpa，熔體經切粒、乾燥、冷卻後製成母料成品。

一種抗紅變爽滑母料在薄膜中的應用，將抗紅變爽滑母料混合於薄膜的原料中。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

使用本發明的爽滑母料的薄膜在不影響摩擦係數和霧度的同時具有明顯的抗紅變效果。

附圖說明

圖1為gcpp複合膜或者pcpp紙巾膜的結構。

具體實施方式

為使本發明的發明內容、特點及功效更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述：

實施例1～3及比較例1～3；

按照如表1所示的配方稱取物料，製備抗紅變爽滑母料。

表1：實施例1～3以及對比例1～3的組分及含量

實施例1～3中的山嵛酸醯胺選擇四川天宇油脂化學有限公司9822型山嵛酸醯胺，主抗氧劑1076與輔抗氧劑626均選自宿遷聯盛化學有限公司的產品。比較例1～3中的芥酸醯胺選擇英國禾大的產品，b215選自天津利安隆新材料有限公司的產品，比較例中的主抗氧劑1076與輔抗氧劑626同實施例。

實施例1～3及比較例1～3的製備按如下步驟：

s1：稱取表1所列的主、輔抗氧化劑，並混合均勻；

s2：將表1所列的四種組分，分別投入各自對應的高精度電子失重稱上方的料倉中；

s3：在配料系統操作面板上按表1的含量設定四種組分的下料比例；

s4：各組分在混合料倉中混合後，隨即進入雙螺杆擠出機擠出；

s5：水環切粒機切粒；

s6：離心乾燥機乾燥；

s7：塑料顆粒提升機輸送成品入成品倉。

進一步的，在製備實施例1～3以及對比例1～3的爽滑母料過程中，四臺失重稱的總下料量為280kg/h，經一臺料筒直徑φ95mm、長徑比l/d為35的雙螺杆擠出機擠出。為防止加工過程中母料變黃，擠出機宜採用低溫低剪切的工藝設置，具體的，擠出溫度設置為180—210℃，螺杆轉速320rpm，機頭壓力控制在10mpa左右。所製備的成品為白色圓片狀，大小均勻，無異味的母料。

所製備的爽滑母料用於gcpp複合膜和pcpp紙巾膜的測試情況。

按照實施例1～3及比較例1～3的配方和製備方法所製備的6種爽滑母料，特別選在七月份白天氣溫高達36℃的三天時間內試驗，將6種爽滑母料分別用於生產abcd四層結構gcpp複合膜和pcpp紙巾膜，即將抗紅變爽滑母料混合於薄膜的原料中，gcpp複合膜和pcpp紙巾膜的結構如附圖1所示，其中a層為熱封層，約佔總厚度的18%；b層為芯層-1，約佔總厚度的32%；c層為芯層-2，約佔總厚度的32%；d層為電暈處理層，約佔總厚度的18%。薄膜配方為標準配方，且選用的主料聚丙烯或熱封料共聚聚丙烯中都不含芥酸醯胺，在生產同一種類薄膜時生產工藝不變。用每種爽滑母料分別生產5卷25μm的gcpp複合膜和5卷25μm的pcpp紙巾膜，生產出的母卷膜經72小時的時效處理後，再分切為小規格的成品。測試的內容包括：薄膜自然條件下存放的24小時後的摩擦係數、霧度，以及觀察薄膜在時效處理過程中母卷膜顏色的變化和分切時膜卷端面的顏色情況。測試結果見表2、表3：

表2：25μmgcpp複合膜測試情況

表3：25μmpcpp紙巾膜測試情況

(說明：o/o表示熱封面對熱封面，t/t表示電暈面對電暈面)

測試儀器及標準

測試結果表明：爽滑助劑為芥酸醯胺的比較例2、3爽滑母料，不能抑制薄膜紅變，但抗氧劑為1076與626復配的比較例2，其紅變顏色深度要淺於比較例3；實施例1～3與比較例1相比：在不影響摩擦係數和霧度的情況下，有很明顯的抗紅變效果，比較例1爽滑母料用於gcpp複合膜，已達到了抗紅變目的，但用於pcpp紙巾膜時，有少部分仍會變紅，而實施例1～3的爽滑母料對於兩類薄膜，均有良好的抗紅變效果。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範圍內。