一种抗静电、抗紫外BOPP塑料薄膜及制备方法与流程

一种抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜及制备方法
技术领域
1.本发明涉及功能性薄膜的技术领域，尤其是涉及一种抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜及制备方法。


背景技术：

2.双向拉伸聚丙烯薄膜(bopp薄膜)具有良好的物理稳定性和机械性能，气密性较好，透明度和光泽度较高，耐磨性好，是一种应用广泛的包装材料。
3.由于pp的绝缘性，bopp薄膜在加工或使用过程中容易因摩擦而产生静电，导致其易吸灰、相互黏结，并且可能因静电放电发生安全事故。另外，bopp薄膜在紫外线作用下会发生自动氧化反应，引起聚合物降解，不仅影响薄膜的外观、机械性能和使用性能，而且不利于对所包装物品的保护。开发功能性bopp薄膜，赋予其良好的抗静电性和抗紫外性，是扩展其应用，尤其是高端领域应用的重要方向。
4.对薄膜进行抗静电或抗紫外改性，一个途径是共混改性，即在基体中添加抗静电剂或紫外线吸收剂，再制备成膜，另一个途径是表面改性，即先制备成膜，再在薄膜表面修饰抗静电或抗紫外层。
5.qe粉是以天然长石类矿物为原料，经粉碎、提纯分离、煅烧及熟成制备得到的量子能粉末，其具有良好的紫外线吸收能力，可用作聚合物的抗紫外添加剂，并且，qe粉的吸湿性强，可提高聚合物的抗静电性能。
6.但是，当采用qe粉共混制备改性bopp薄膜时，由于qe粉与pp的相容性差，再加上其粒径小，因而容易团聚，并且两相界面结合差，在双向拉伸时容易出现界面破坏。而若采用qe粉对bopp薄膜进行表面改性，则会出现改性层易脱落、耐久性差的缺陷，并且qe粉在薄膜表面也会发生团聚。


技术实现要素：

7.针对上述情况，本发明提出一种抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜及制备方法，旨在通过新型抗静电/抗紫外改性剂对bopp薄膜进行表面改性，在提高bopp薄膜的抗静电性能和抗紫外性能的同时，克服改性层易脱落、耐久性差的缺陷。
8.为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
9.本发明的目的之一是提供一种抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜的制备方法，制备步骤为：
10.s1.将三聚氰氯、间氨基苯甲酸钠加入水中，先冰水浴反应2-3h，再在40-45℃反应4-5h，反应过程中以碳酸氢钠调节ph值为5-6，反应结束后调节ph值为中性，加入乙酸钠析出产物，过滤，以乙醇洗涤，真空干燥，得到三嗪衍生物1；三聚氰氯、间氨基苯甲酸钠的摩尔比为1：2；
11.s2.将三嗪衍生物1、间苯二酚、无水三氯化铝加入氯苯中，在80-85℃反应3-4h，反应结束后倒入水中，再以二氯甲烷萃取，水洗有机相，再旋蒸浓缩，真空干燥，得到三嗪衍生
物2；三嗪衍生物1、间苯二酚、无水三氯化铝的摩尔比为1：1：1.05-1.1；
12.s3.将三嗪衍生物2、8-溴-1-辛烯、无水碳酸钾加入n,n-二甲基甲酰胺中，在100℃反应6-8h，反应结束后倒入稀盐酸中，再以二氯甲烷萃取，水洗有机相，再旋蒸浓缩，真空干燥，得到三嗪衍生物3；三嗪衍生物2、8-溴-1-辛烯、无水碳酸钾的摩尔比为1：1：1.05-1.1；
13.s4.将三嗪衍生物3溶于二氯甲烷中，加入qe粉，超声分散均匀，滴加98wt％浓硫酸，在60-70℃回流反应8-12h，过滤，水洗，真空干燥，再超声分散于水中，得到抗静电/抗紫外改性剂分散液；三嗪衍生物3、qe粉、浓硫酸的质量比为2-3：10：0.1-0.15；抗静电/抗紫外改性剂分散液的固含量为20-30wt％；
14.s5.对bopp塑料薄膜表面进行预辐照，再将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，在85-90℃反应3-5h，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜；抗静电/抗紫外改性剂分散液的喷洒量为100-200g/m2。
15.公知的，三聚氰氯是一种三嗪类化合物，其三个c-cl键具有梯度反应活性，可通过取代制备各种三嗪衍生物。鉴于此，本发明先以三聚氰氯与间氨基苯甲酸钠进行两段反应(温度不同)得到二取代的三嗪衍生物1，然后与间苯二酚反应，得到三取代的三嗪衍生物2，再与8-溴-1-辛烯反应并酸化，得到三嗪衍生物3。
16.三嗪衍生物1的结构式见附图1，三嗪衍生物2的结构式见附图2，三嗪衍生物3的结构式见附图3。可以看出，三嗪衍生物3的结构有三个特点：一是其具有三嗪类紫外线吸收剂的结构，即三个取代基中至少有一个是邻羟基取代苯基基团；二是其分子结构上含有两个羧基；三是其分子结构上含有可反应的c＝c。
17.公知的，qe粉作为一种复合铝硅酸盐材料，其表面含有大量羟基。因而，本发明采用含羧基的三嗪衍生物3与qe粉表面羟基反应，将三嗪衍生物3接枝在qe粉表面，得到抗静电/抗紫外改性剂。
18.进一步的，本发明采用上述抗静电/抗紫外改性剂的水分散液对预辐照bopp塑料薄膜进行处理，通过预辐照，可使pp分子链上产生过氧化物，在加热过程中形成自由基，与三嗪衍生物3上的c＝c反应，从而将抗静电/抗紫外改性剂接枝在bopp薄膜表面。
19.优选的，s1中，水的用量为三聚氰氯质量的12-16倍。
20.优选的，s2中，氯苯的用量为三嗪衍生物1质量的6-8倍。
21.优选的，s3中，n,n-二甲基甲酰胺的用量为三嗪衍生物2质量的15-18倍。
22.优选的，s4中，二氯甲烷的用量为三嗪衍生物3质量的15-18倍。
23.优选的，s5中，预辐照采用加速电压为3mev、功率为120kw的电子加速器作为辐照源。
24.进一步优选的，预辐照剂量为10-20kgy。
25.本发明的另一个目的是提供一种抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜，该bopp塑料薄膜是通过先以三聚氰氯与间氨基苯甲酸钠进行两段反应，再与间苯二酚反应，再与8-溴-1-辛烯反应并酸化，得到具有紫外线吸收能力、含羧基及c＝c的三嗪衍生物，进一步将该三嗪衍生物接枝在qe粉表面得到抗静电/抗紫外改性剂，最后将该抗静电/抗紫外改性剂接枝在预辐照bopp薄膜表面而制得。
26.本发明提供了一种抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
27.第一，qe粉可吸附空气中水分，在bopp薄膜表面形成水膜，可促进静电荷逸散，防止静电荷积累，赋予bopp薄膜良好的抗静电性能；
28.第二，本发明制备的抗静电/抗紫外改性剂中，既有可吸收紫外线的qe粉，又有可吸收紫外线的含邻羟基取代苯基基团的三嗪结构，二者共同作用，可显著提高bopp薄膜的抗紫外性能；
29.第三，三嗪衍生物3通过其羧基接枝在qe粉表面，又通过其c＝c接枝在bopp薄膜表面，均形成了化学键合，因而改性层不易脱落，耐久性好；
30.第四，qe粉通过三嗪衍生物3与pp薄膜连接，克服了其易团聚的缺陷，有利于提高其对bopp薄膜的抗静电和抗紫外改性效果。
附图说明
31.图1为三嗪衍生物1的结构式；
32.图2为三嗪衍生物2的结构式；
33.图3为三嗪衍生物3的结构式。
具体实施方式
34.下面对本发明的技术方案做出进一步说明：
35.本发明是采用化学接枝的方法，在bopp塑料薄膜的表面形成抗静电/抗紫外改性层，先制备抗静电/抗紫外改性剂，并分散于水中，喷洒至预辐照处理过的bopp薄膜表面，再通过加热使改性剂接枝在薄膜表面。
36.首先，作为本发明的较佳实施方法，采用以下步骤制备抗静电/抗紫外改性剂：
37.s1.将三聚氰氯、间氨基苯甲酸钠加入水中，先冰水浴反应2.5h，再在42℃反应4.5h，反应过程中以碳酸氢钠调节ph值维持在5-6，反应结束后调节ph值为中性，加入乙酸钠析出产物，过滤，以乙醇洗涤，真空干燥，得到三嗪衍生物1；三聚氰氯、间氨基苯甲酸钠的摩尔比为1：2；水的用量为三聚氰氯质量的15倍；
38.s2.将三嗪衍生物1、间苯二酚、无水三氯化铝加入氯苯中，在82℃反应3.5h，反应结束后倒入水中，再以二氯甲烷萃取，水洗有机相，再旋蒸浓缩，真空干燥，得到三嗪衍生物2；三嗪衍生物1、间苯二酚、无水三氯化铝的摩尔比为1：1：1.05；氯苯的用量为三嗪衍生物1质量的7倍；
39.s3.将三嗪衍生物2、8-溴-1-辛烯、无水碳酸钾加入n,n-二甲基甲酰胺中，在100℃反应7h，反应结束后倒入稀盐酸中，再以二氯甲烷萃取，水洗有机相，再旋蒸浓缩，真空干燥，得到三嗪衍生物3；三嗪衍生物2、8-溴-1-辛烯、无水碳酸钾的摩尔比为1：1：1.05；n,n-二甲基甲酰胺的用量为三嗪衍生物2质量的15倍；
40.s4.将三嗪衍生物3溶于二氯甲烷中，加入韩国(株)量子能技术研究所的qe粉(粒径范围为400-600nm)，超声分散均匀，滴加98wt％浓硫酸，在65℃回流反应10h，过滤，水洗，真空干燥，得到抗静电/抗紫外改性剂；三嗪衍生物3、qe粉、浓硫酸的质量比为2.5：10：0.12；二氯甲烷的用量为三嗪衍生物3质量的15倍。
41.然后，采用佛山市扬利包装材料有限公司的bopp膜(厚度为30μm，拉伸强度为纵向120mpa、横向200mpa，热收缩率为6％，透明度为90％)，以上述制得的抗静电/抗紫外改性
剂，分别采用以下实施例的方法对薄膜进行抗静电/抗紫外改性：
42.实施例1：
43.s1.将抗静电/抗紫外改性剂超声分散于水中，得到固含量为20wt％的抗静电/抗紫外改性剂分散液；
44.s2.采用加速电压为3mev、功率为120kw的电子加速器作为辐照源，对bopp塑料薄膜表面进行预辐照，预辐照剂量为10kgy；
45.s3.将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，喷洒量为100g/m2，在90℃反应3h，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜。
46.实施例2：
47.s1.将抗静电/抗紫外改性剂超声分散于水中，得到固含量为20wt％的抗静电/抗紫外改性剂分散液；
48.s2.采用加速电压为3mev、功率为120kw的电子加速器作为辐照源，对bopp塑料薄膜表面进行预辐照，预辐照剂量为12kgy；
49.s3.将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，喷洒量为150g/m2，在90℃反应3.5h，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜。
50.实施例3：
51.s1.将抗静电/抗紫外改性剂超声分散于水中，得到固含量为20wt％的抗静电/抗紫外改性剂分散液；
52.s2.采用加速电压为3mev、功率为120kw的电子加速器作为辐照源，对bopp塑料薄膜表面进行预辐照，预辐照剂量为15kgy；
53.s3.将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，喷洒量为200g/m2，在85℃反应4.5h，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜。
54.实施例4：
55.s1.将抗静电/抗紫外改性剂超声分散于水中，得到固含量为30wt％的抗静电/抗紫外改性剂分散液；
56.s2.采用加速电压为3mev、功率为120kw的电子加速器作为辐照源，对bopp塑料薄膜表面进行预辐照，预辐照剂量为12kgy；
57.s3.将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，喷洒量为100g/m2，在90℃反应3.5h，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜。
58.实施例5：
59.s1.将抗静电/抗紫外改性剂超声分散于水中，得到固含量为30wt％的抗静电/抗紫外改性剂分散液；
60.s2.采用加速电压为3mev、功率为120kw的电子加速器作为辐照源，对bopp塑料薄膜表面进行预辐照，预辐照剂量为16kgy；
61.s3.将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，喷洒量为150g/m2，在85℃反应4.5h，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜。
62.实施例6：
63.s1.将抗静电/抗紫外改性剂超声分散于水中，得到固含量为30wt％的抗静电/抗紫外改性剂分散液；
64.s2.采用加速电压为3mev、功率为120kw的电子加速器作为辐照源，对bopp塑料薄膜表面进行预辐照，预辐照剂量为20kgy；
65.s3.将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，喷洒量为200g/m2，在85℃反应5h，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜。
66.对比例1采用普通市售紫外线吸收剂uv1164，并且没有将qe粉与紫外线吸收剂接枝复合，也没有与bopp薄膜表面形成接枝，具体制备步骤为：
67.s1.将qe粉、uv1164超声分散于水中，得到固含量为30wt％的抗静电/抗紫外改性剂分散液，uv1164、qe粉的质量比为2.5：10；
68.s2.将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，喷洒量为200g/m2，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜。
69.性能测试：(1)抗静电性能：参照gb/t 1410-2006中关于高阻计法板状样品的规定，采用电阻率测试仪测试制得的改性bopp薄膜的表面电阻率；将薄膜浸入水中，以超声波(频率50khz、功率1.8kw)处理72h，取出薄膜，真空干燥，测试处理后的表面电阻率；(2)抗紫外性能：截取4.5cm
×
1cm大小的bopp薄膜样品，使用紫外线分光光度计测试在190-400nm波长范围的紫外光透过率；将样品浸入水中，以超声波(频率50khz、功率1.8kw)处理72h，取出样品，真空干燥，测试处理后的紫外光透过率。
70.结果如表1所示。
71.表1：
72.
技术特征：
1.一种抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜的制备方法，其特征在于，所述bopp塑料薄膜的制备步骤为：s1.将三聚氰氯、间氨基苯甲酸钠加入水中，先冰水浴反应2-3h，再在40-45℃反应4-5h，反应过程中以碳酸氢钠调节ph值为5-6，反应结束后调节ph值为中性，加入乙酸钠析出产物，过滤，以乙醇洗涤，真空干燥，得到三嗪衍生物1；三聚氰氯、间氨基苯甲酸钠的摩尔比为1：2；s2.将三嗪衍生物1、间苯二酚、无水三氯化铝加入氯苯中，在80-85℃反应3-4h，反应结束后倒入水中，再以二氯甲烷萃取，水洗有机相，再旋蒸浓缩，真空干燥，得到三嗪衍生物2；三嗪衍生物1、间苯二酚、无水三氯化铝的摩尔比为1：1：1.05-1.1；s3.将三嗪衍生物2、8-溴-1-辛烯、无水碳酸钾加入n,n-二甲基甲酰胺中，在100℃反应6-8h，反应结束后倒入稀盐酸中，再以二氯甲烷萃取，水洗有机相，再旋蒸浓缩，真空干燥，得到三嗪衍生物3；三嗪衍生物2、8-溴-1-辛烯、无水碳酸钾的摩尔比为1：1：1.05-1.1；s4.将三嗪衍生物3溶于二氯甲烷中，加入qe粉，超声分散均匀，滴加98wt％浓硫酸，在60-70℃回流反应8-12h，过滤，水洗，真空干燥，再超声分散于水中，得到抗静电/抗紫外改性剂分散液；三嗪衍生物3、qe粉、浓硫酸的质量比为2-3：10：0.1-0.15；抗静电/抗紫外改性剂分散液的固含量为20-30wt％；s5.对bopp塑料薄膜表面进行预辐照，再将抗静电/抗紫外改性剂分散液喷洒至薄膜表面，在85-90℃反应3-5h，真空干燥，得到抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜；抗静电/抗紫外改性剂分散液的喷洒量为100-200g/m2。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：s1中，水的用量为三聚氰氯质量的12-16倍。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：s2中，氯苯的用量为三嗪衍生物1质量的6-8倍。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：s3中，n,n-二甲基甲酰胺的用量为三嗪衍生物2质量的15-18倍。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：s4中，二氯甲烷的用量为三嗪衍生物3质量的15-18倍。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：s5中，预辐照采用加速电压为3mev、功率为120kw的电子加速器作为辐照源，预辐照剂量为10-20kgy。7.权利要求1-6任一项所述制备方法制备得到的一种抗静电、抗紫外bopp塑料薄膜。

技术总结
本发明涉及功能性薄膜的技术领域，提供了一种抗静电、抗紫外BOPP塑料薄膜及制备方法。该BOPP塑料薄膜是通过先以三聚氰氯与间氨基苯甲酸钠进行两段反应，再与间苯二酚反应，再与8-溴-1-辛烯反应并酸化，得到具有紫外线吸收能力、含羧基及C＝C的三嗪衍生物，进一步将该三嗪衍生物接枝在QE粉表面得到抗静电/抗紫外改性剂，最后将该抗静电/抗紫外改性剂接枝在预辐照BOPP薄膜表面而制得。该方法在提高BOPP薄膜的抗静电性能和抗紫外性能的同时，克服了改性层易脱落、耐久性差的缺陷。耐久性差的缺陷。


技术研发人员：李术林
受保护的技术使用者：李术林
技术研发日：2023.08.23
技术公布日：2023/10/11