一种BOPE消光膜及其制备方法与流程

一种bope消光膜及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及薄膜领域，特别是涉及一种bope消光膜及其制备方法。


背景技术：

2.bope消光膜是bope双向拉伸薄膜中比较常见的一种膜材，bope消光膜与bopp消光膜的消光原理可认为是一致的，令薄膜厚片在双轴定向拉伸设备中进行拉伸， bope消光膜中消光层的pp相和pe相在拉伸状态时，因为两相间的熔体粘度和结晶速率的差异较大，pp相会先结晶而pe相会后结晶，即两相表现出对拉伸的响应不同，一般而言先结晶的称为岛相，后结晶的称为海相，拉伸时岛相更容易形成凹凸不平的粗糙面，对光线产生不同程度的散射从而起到调节光泽功效。然而，由于bope消光膜中的聚乙烯结晶快，结晶度高，导致实际生产中薄膜厚片会出现贴辊差和拉伸窗口窄的问题，影响生产效率。
3.目前本领域技术人员对bope消光膜的研究不多，常见的bope消光膜在消光层较厚的前提下，其雾度只能达到40-50%，并且膜面多存在消光不均、边部雾度较差等缺陷。
4.对此，cn111978625b公开了一种bope消光膜用消光料，其具体公开了当bope消光层聚丙烯的结晶温度比共聚聚乙烯的结晶温度至少高5℃时，在拉伸过程中聚丙烯会先结晶成为硬相，有利于促进消光层的表面粗化，实现较好消光效果。但是考虑到bope双向拉伸薄膜的横拉温度多设定在105-125℃之间，在此拉伸温度下，仅通过限定相差5℃以上的结晶温差，并不能实现很好的膜面拉伸粗化效果，以进一步提高消光效果和实现消光层的减薄。


技术实现要素：

5.基于此，本发明的目的在于，提供一种bope消光膜及其制备方法，所述bope消光膜通过在消光层添加聚丙烯改性剂并限定其含量，使消光层的聚丙烯能够更早地结晶并达到适合的结晶转化率，不仅能改善消光层的消光效果，还能减薄消光层的厚度；本发明的bope消光膜还通过在消光层加入合适的相容剂，改善薄膜生产时模唇挂料的现象。
6.一种bope消光膜，包括依次设置的消光层、芯层和表层，所述消光层包括27-52wt%的第一线性低密度聚乙烯、40-45wt%的聚丙烯和2-8wt%聚丙烯改性剂，在所述第一线性低密度聚乙烯的起始结晶温度下，所述聚丙烯的结晶转化率为20-25%；所述芯层和所述表层均包括第二线性低密度聚乙烯。
7.本领域技术人员公知，要实现消光效果，在一定的拉伸温度之下，分散相和基体相两相间要有一定的不相容性，且分散相的熔体粘度要高于基体相，分散相的结晶速度或者结晶度明显高于基体相时，分散相在两相体系中更加容易先结晶形成硬的岛相，基体相相对较软的时候通过应力拉伸实现膜面的均匀粗化。但是市面bope消光料却普遍存在横向拉伸时两相的结晶温度区间存在较大程度的重叠，两相同时结晶程度大，从而影响了bope消光膜的消光效果，因此消光层普遍要加厚以达到bope消光需求。
8.为此，本技术的发明人经过大量的研究与试验，通过在消光层添加聚丙烯改性剂
并限定其含量，使消光层的聚丙烯能够更早地结晶并达到适合的结晶转化率，不仅能改善消光层的消光效果，还能减薄消光层的厚度。所述消光层包括27-52wt%的第一线性低密度聚乙烯，40-45wt%的聚丙烯和2-8wt%的聚丙烯改性剂，在所述第一线性低密度聚乙烯的起始结晶温度下，所述聚丙烯的结晶转化率为20-25%。控制消光层的第一线性低密度聚乙烯和聚丙烯在上述范围，有利于提高薄膜生产效率，如果一味追求高雾度而增加聚丙烯含量至高于45wt%，消光层流动速度会大幅度降低，严重影响bope消光膜的生产效率，若聚丙烯含量低于40wt%，则不利于获得明显的消光效果。通过在消光层中添加2-8wt%的聚丙烯改性剂，可在聚乙烯相还没开始结晶，有效控制聚丙烯的结晶转化率在20-25%，有利于获得更好的消光效果。聚丙烯结晶转化率低于20%时bope消光膜的消光效果会受到影响，虽然提高聚丙烯的结晶转化率至超过25%，理论上可以提高消光效果，但是需要加入较大量的聚丙烯改性剂，大大增加成本，同时生产时厚片的均匀性会受结晶度过高的影响，不利于厚片的拉伸。较高熔体粘度的聚丙烯分散相在特定的拉伸温度下，聚丙烯分散相熔体的结晶转化率越高，在拉伸时已经结晶的分散相则更加容易形成硬的凸起峰，实现膜面的粗化。
9.进一步地，所述聚丙烯改性剂包括有机金属盐类增刚成核剂母料，所述有机金属盐类增刚成核剂在所述聚丙烯改性剂中的有效含量为1wt%。所述聚丙烯改性剂的加入不会明显改变整个消光层的结晶度，但提高了消光层中聚丙烯的结晶速度和温度，从而提高了聚丙烯相的结晶转化率，使在聚乙烯相开始结晶前有更多的聚丙烯成为硬的岛相，此时聚乙烯相还是相对较软，更容易实现表面的拉伸粗化，使消光层在拉伸应力作用下更加容易形成粗糙的表层结构，实现更好的消光效果。具体地，所述有机金属盐类增刚成核剂在聚合物熔体中担当晶核的作用，使聚丙烯由均相成核转变为异相成核，使聚丙烯熔体可在较高的温度下更容易结晶。
10.进一步地，在190℃，2.16kg的负荷下测得所述第一线性低密度聚乙烯的熔融指数为5-15g/10min，所述第一线性低密度聚乙烯包括二元共聚聚乙烯和三元共聚聚乙烯中的一种或两种，在230℃，2.16kg的负荷下测得所述聚丙烯的熔融指数为0.1-6g/10min。所述第一线性低密度聚乙烯的熔融指数低于5g/10min时，第一线性低密度聚乙烯与聚丙烯的熔体粘度差异变小，相容性变好，但容易导致生产时聚丙烯相尺寸较小，影响消光效果；所述第一线性低密度聚乙烯的熔融指数高于15g/10min时，由于聚丙烯相的熔体粘度较低，导致两者熔体粘度差异过大，不利于聚丙烯相在第一线性低密度聚乙烯中的分散性，不利于消光效果的均匀性；在聚丙烯和聚乙烯熔融指数一定情况下，分散相的聚丙烯的结晶速度越快，结晶程度越高，越容易形成凸起峰，更有利于提高消光效果。
11.进一步地，所述消光层还包括3-5wt%的抗氧剂母料，所述抗氧剂母料中的抗氧剂有效含量为5wt%。聚丙烯在分子结构上因为叔碳的存在，在高温和热剪切加工条件下较敏感，其在双螺杆挤出过程中的热氧降解会引起熔体粘度降低，不利于聚丙烯在聚乙烯中的相尺寸稳定性，影响bope消光膜的消光效果，同时聚丙烯的降解也容易引起消光层在模唇口的析出物处堆积，影响生产效率。本发明通过添加3-5wt%的抗氧剂母料以改善上述问题，抗氧化剂母料少于3wt%时无法有效抑制聚丙烯的降解，模唇析出增加，抗氧化剂母料多于5%时提高了生产成本。
12.进一步地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168，所述抗氧剂1010与所述抗氧剂168的质量比为3:1。高浓度的抗氧剂1010可以对聚丙烯提供足够的保护，抗氧剂168有水
解风险，容易使生产的消光膜膜面产生杂质点，因此浓度相对较低。
13.进一步地，所述消光层还包括3-5wt%的相容剂，所述相容剂为乙-丙共聚物，所述乙-丙共聚物包括5-15wt%的乙烯单体。由于bope消光膜的消光层中的线性低密度聚乙烯和聚丙烯的热力学相容性较差，加入适宜的相容剂，可在一定程度上改善两相的相容性，减少聚丙烯相因为热力学相容差在模唇的析出，同时由于该相容剂的低结晶属性，结晶度远低于体系中共聚聚乙烯和聚丙烯的结晶度，一定比例添加量不会影响体系的消光效果，相容剂重量百分比低于3%时改善效果不明显，超过10%时增加成本，同时造成消光层材料发粘，影响薄膜生产质量和收卷质量。根据相似相容原则，乙烯单体含量高对聚丙烯相和聚乙烯相的相容性更充分，乙烯单体含量低于5%时，改善相容性不明显，乙烯单体含量高于15%时消光层发粘明显，造成生产加工困难。
14.进一步地，所述芯层还包括抗静电剂，所述表层还包括抗粘连剂，在190℃，2.16kg的负荷下测得所述第二线性低密度聚乙烯的熔融指数为2-4.5g/10min。
15.进一步地，所述消光层的厚度为1.8-2.5μm。
16.本发明还提供一种上述任一所述的bope消光膜的制备方法，包括以下步骤：将各层组分原料经称量混合后分别进行熔融挤出，各层挤出后汇合成厚片，所述厚片进行进冷却后，先进行纵拉预热，再进行纵向拉伸，纵向拉伸倍数为5倍，纵向拉伸温度为110℃，接着进行纵拉定型，纵拉定型后进行横拉预热，再进行横向拉伸，横向拉伸倍数为8倍，横向拉伸温度为124℃，接着进行横拉定型，最后进行电晕处理，收卷分切成薄膜成品。
具体实施方式
17.实施例1本实施例提供一种bope消光膜，所述bope消光膜包括依次设置的消光层、芯层和表层。
18.消光层包括52wt%的第一线性低密度聚乙烯，40wt%的聚丙烯，3wt%的抗氧剂、2wt%的聚丙烯改性剂和3wt%的相容剂。其中：在190℃，2.16kg的负荷下测得第一线性低密度聚乙烯的熔融指数为5g/10min，第一线性低密度聚乙烯可以为二元共聚聚乙烯和三元共聚聚乙烯中的一种或几种。在230℃，2.16kg的负荷下测得聚丙烯的熔融指数为6g/10min；抗氧化剂的有效含量为5wt%，抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168，抗氧剂1010与抗氧剂168的质量比为3:1；聚丙烯改性剂为有机金属盐类增刚成核剂母料，聚丙烯改性剂包括1wt%的增刚成核剂，聚丙烯改性剂以母料的形式添加，母料基体树脂为第一线性低密度聚乙烯；相容剂为乙-丙共聚物，乙-丙共聚物包括15wt%的乙烯单体，相容剂的牌号为威达美6202fl。
19.芯层包括99.5wt%的第二线性低密度聚乙烯和0.5wt%的抗静电剂。
20.表层包括97wt%的第二线性低密度聚乙烯和3wt%的抗粘连剂，在190℃，2.16kg的负荷下测得芯层和表层的第二线性低密度聚乙烯的熔融指数均为2.1g/10min。
21.本实施例的bope消光膜的总厚度为25μm，其中消光层的厚度为2.5μm，表层的厚度为1.2μm。
22.本实施例还提供上述的一种bope消光膜的制备方法，包括以下步骤：在宽幅为4.2m的布鲁克纳生产线上生产，将各层组分原料经称量混合后加入到各层的挤出机中，分别进行熔融挤出，其中表层挤出机和芯层挤出机的温度均为245℃，消光层挤出机的温度为
240℃，各层挤出后于t型模头处汇合成厚片，厚片经过激冷辊进行冷却后，先进行纵拉预热，再进行纵向拉伸，纵向拉伸倍数为5倍，纵向拉伸温度为110℃，接着进行纵拉定型，纵拉定型后进行横拉预热，再进行横向拉伸，横向拉伸倍数为8倍，横向拉伸温度为124℃，接着进行横拉定型，最后进行电晕处理，收卷分切成薄膜成品。
23.实施例2本实施例提供一种bope消光膜，所述bope消光膜包括依次设置的消光层、芯层和表层。本实施例芯层的组分及含量、表层的组分及含量、bope消光膜的制备方法均与实施例1相同，故不作赘述，区别在于消光层各组分的含量以及消光层的厚度。
24.本实施例的消光层包括42wt%的第一线性低密度聚乙烯，43wt%的聚丙烯，5wt%的抗氧剂、5wt%的聚丙烯改性剂和5wt%的相容剂。
25.本实施例的消光层的厚度为2.2μm。
26.实施例3本实施例提供一种bope消光膜，所述bope消光膜包括依次设置的消光层、芯层和表层。本实施例芯层的组分及含量、表层的组分及含量、bope消光膜的制备方法均与实施例1相同，故不作赘述，区别在于消光层各组分的含量以及消光层的厚度。
27.本实施例的消光层包括37wt%的第一线性低密度聚乙烯，45wt%的聚丙烯，5wt%的抗氧剂、8wt%的聚丙烯改性剂和5wt%的相容剂。
28.本实施例的消光层的厚度为1.8μm。
29.对比例1本对比例提供一种bope消光膜，所述bope消光膜包括依次设置的消光层、芯层和表层。本对比例芯层的组分及含量、表层的组分及含量、bope消光膜的制备方法均与实施例1相同，故不作赘述，区别在于消光层各组分的含量以及消光层的厚度。
30.本对比例的消光层包括27wt%的第一线性低密度聚乙烯，45wt%的聚丙烯，3wt%的抗氧剂、20wt%的聚丙烯改性剂和5wt%的相容剂。
31.本对比例的消光层的厚度为1.8μm。
32.对比例2本对比例提供一种bope消光膜，所述bope消光膜包括依次设置的消光层、芯层和表层。本对比例芯层的组分及含量、表层的组分及含量、bope消光膜的制备方法均与实施例1相同，故不作赘述，区别在于消光层各组分的含量以及消光层的厚度。
33.本对比例的消光层包括45wt%的第一线性低密度聚乙烯，45wt%的聚丙烯，5wt%的抗氧剂和5wt%的相容剂。
34.本对比例的消光层的厚度为1.8μm。
35.对比例3本对比例提供一种bope消光膜，所述bope消光膜包括依次设置的消光层、芯层和表层。本对比例芯层的组分及含量、表层的组分及含量、bope消光膜的制备方法均与实施例1相同，故不作赘述，区别在于消光层各组分的含量以及消光层的厚度。
36.本对比例的消光层包括45wt%的第一线性低密度聚乙烯，45wt%的聚丙烯，5wt%的抗氧剂和5wt%的聚丙烯改性剂，不包括相容剂。
37.本对比例的消光层的厚度为2.2μm。
38.对比例4本对比例提供一种bope消光膜，所述bope消光膜包括依次设置的消光层、芯层和表层。本对比例芯层的组分及含量、表层的组分及含量、bope消光膜的制备方法均与实施例1相同，故不作赘述，区别在于消光层各组分的含量以及消光层的厚度。
39.本对比例的消光层包括35wt%的第一线性低密度聚乙烯，45wt%的聚丙烯，5wt%的抗氧剂和5wt%的聚丙烯改性剂，10wt%相容剂。
40.本对比例的消光层的厚度为2.2μm。
41.对实施例1-3和对比例1-4所制备的bope消光膜进行测试，测试数据如下表1所示。
42.表1 实施例1-3和对比例1-4所制备的bope消光膜的测试结果其中，薄膜厚度根据gb/t 6672-2001测定；结晶转化率、结晶焓值和结晶峰温度均采用dsc方法进行测试，具体如下：在氮气氛围下，消光料以10℃/min的速度从25℃逐渐升温至200℃，保温2min，以10℃/min的速度从200℃降温至25℃。温度下降至110℃，此时得到的dsc结晶峰曲线和基线所包围的面积即为110℃消光料结晶部分的结晶焓值，此时聚乙烯相还未开始结晶，再继续降低温度直至体系结晶完全，得到所有结晶峰的总面积即所有结晶部分的总结晶焓值，110℃消光料结晶部分的结晶焓值与所有结晶部分的总结晶焓值之比即为110℃聚丙烯结晶转化率；光泽度根据gb/t10003-2008，采用45
°
角测定；模唇挂料时间是指从薄膜开机生产后熔体挤出至出现明显模唇挂料的时间；膜面质量情况通过肉眼观察。
43.经过测试，本实施例1-3和对比例1-4制备得到的bope消光膜，结合对比例2的dsc数据分析，在110℃时，不含有聚丙烯改性剂的消光层中的消光料还没开始结晶。从表1可以看出，在110℃下，虽然在加入不同比例的聚丙烯改性剂时，整个体系的结晶焓值基本一致，但是消光层的聚丙烯的结晶转化率却有着明显区别，随着聚丙烯改性剂加入量的增加，消光层中的聚丙烯的结晶转化率不断增加；而当不添加聚丙烯改性剂时（对比例2），其消光层中的聚丙烯还没开始结晶，通过实施例1和对比例2的数据对比可知，只需加入2wt%的聚丙烯加工改性剂就能使消光层的聚丙烯更早地结晶，并且具有20.76%的结晶转化率；通过实施例2、对比例3和对比例4的数据对比可知，相较于相同厚度的实施例2，不添加相容剂的对比例3在更短时间内就观察到明显的模唇挂料，对比例4加入10wt%相容剂可以获得更长的模唇析出，但是纵拉膜面容易擦伤，说明加入适宜的相容剂，可在一定程度上改善两相的相容性，减少聚丙烯相因为热力学相容性差导致模唇的析出严重；从实施例1-3的数据可知，
当聚丙烯改性剂的添加量在2-8wt%的范围内，提高聚丙烯改性剂的添加量可以实现在不影响bope消光膜的消光效果的前提下减薄消光层的厚度；而当聚丙烯改性剂的添加量上升至20wt%（对比例1），bope消光膜的表面出现了小亮点，因此，2-8wt%的聚丙烯改性剂的加入可以充分减少消光层中聚乙烯相和聚丙烯相的共结晶情况，使消光层达到更好的消光效果，减薄bope消光膜的消光层厚度，同时保证薄膜的正常生产。
44.可见相对于现有技术，本发明的bope消光膜通过在消光层添加聚丙烯改性剂并限定其含量，使消光层的聚丙烯能够更早地结晶并达到适宜范围的结晶转化率，不仅能改善消光层的消光效果，还能减薄消光层的厚度；本发明的bope消光膜还通过加入合适的相容剂，改善薄膜生产时模唇挂料的现象。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。

技术特征：
1.一种bope消光膜，其特征在于，包括依次设置的消光层、芯层和表层，所述消光层包括27-52wt%的第一线性低密度聚乙烯、40-45wt%的聚丙烯和2-8wt%聚丙烯改性剂，在所述第一线性低密度聚乙烯的起始结晶温度下，所述聚丙烯的结晶转化率为20-25%；所述芯层和所述表层均包括第二线性低密度聚乙烯。2.根据权利要求1所述的一种bope消光膜，其特征在于，所述聚丙烯改性剂包括有机金属盐类增刚成核剂母料，所述有机金属盐类增刚成核剂在所述聚丙烯改性剂中的有效含量为1wt%。3.根据权利要求1所述的一种bope消光膜，其特征在于，在190℃，2.16kg的负荷下测得所述第一线性低密度聚乙烯的熔融指数为5-15g/10min，所述第一线性低密度聚乙烯包括二元共聚聚乙烯和三元共聚聚乙烯中的一种或两种，在230℃，2.16kg的负荷下测得所述聚丙烯的熔融指数为0.1-6g/10min。4.根据权利要求1所述的一种bope消光膜，其特征在于，所述消光层还包括3-5wt%的抗氧剂母料，所述抗氧剂在所述抗氧剂母料中的有效含量为5wt%。5.根据权利要求4所述的一种bope消光膜，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168，所述抗氧剂1010与所述抗氧剂168的质量比为3:1。6.根据权利要求1所述的一种bope消光膜，其特征在于，所述消光层还包括3-5wt%的相容剂，所述相容剂为乙-丙共聚物。7.根据权利要求6所述的一种bope消光膜，其特征在于，所述乙-丙共聚物包括5-15wt%的乙烯单体。8.根据权利要求1所述的一种bope消光膜，其特征在于，所述芯层还包括抗静电剂，所述表层还包括抗粘连剂，在190℃，2.16kg的负荷下测得所述第二线性低密度聚乙烯的熔融指数为2-4.5g/10min。9.根据权利要求1所述的一种bope消光膜，其特征在于，所述消光层的厚度为1.8-2.5μm。10.一种权利要求1-9任一所述的bope消光膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将各层组分原料经称量混合后分别进行熔融挤出，各层挤出后汇合成厚片，所述厚片进行进冷却后，先进行纵拉预热，再进行纵向拉伸，纵向拉伸倍数为5倍，纵向拉伸温度为110℃，接着进行纵拉定型，纵拉定型后进行横拉预热，再进行横向拉伸，横向拉伸倍数为8倍，横向拉伸温度为124℃，接着进行横拉定型，最后进行电晕处理，收卷分切成薄膜成品。

技术总结
本发明属于薄膜技术领域，特别涉及一种BOPE消光膜及其制备方法。一种BOPE消光膜包括依次设置的消光层、芯层和表层，所述消光层包括27-52wt%的第一线性低密度聚乙烯、40-45wt%的聚丙烯和2-8wt%聚丙烯改性剂。本发明所述的一种BOPE消光膜，通过在消光层添加聚丙烯改性剂并限定其含量，使消光层的聚丙烯能够更早地结晶并达到适合的结晶转化率，不仅能改善消光层的消光效果，还能减薄消光层的厚度；本发明的BOPE消光膜还通过加入合适的相容剂，改善薄膜生产时模唇挂料的现象。膜生产时模唇挂料的现象。


技术研发人员：雷炳荣 赖仲平 乔胜琦 宋涛
受保护的技术使用者：广东德冠包装材料有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/7/21