双向拉伸聚丙烯薄膜的降解改性方法及其降解改性后的熔体产物的应用

摘要

本发明提供了一种双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)的降解改性方法，采用过氧化物作为引发剂，采用乙烯-(甲基)丙烯酸盐的离子键聚合体、抗氧化剂、硬脂酸盐作为共混料，在双螺杆挤出机中经熔融、挤出，对BOPP薄膜进行降解改性。改性后得到的熔体具有良好的流动性、粘结性、防潮性以及耐腐蚀性，适用于作为塑料编织袋、药品等包装材料的涂覆料，制得的膜层具有良好的结合强度、柔韧性、耐磨性、抗老化性，并且消除了膜层在低温易脱落、破损的现象。

说明书

技术领域

本发明属于废旧塑料高值化利用技术领域，具体涉及双向拉伸聚丙烯薄膜的 降解改性方法及其降解改性后的熔体产物的应用。

背景技术

塑料复合编织袋作为编织袋的重要分支，已被广泛应用于化工、农业、食品、 水泥等行业，其既具有编织袋抗拉强度高的优点，又兼具薄膜袋良好的气密性和 防潮性，是一种典型的复合包装材料。

塑料复合编织袋通常采用聚丙烯树脂经熔融拉丝、圆织、覆膜等工序而成。 其中，在覆膜工序中需将聚丙烯、聚乙烯等涂覆料通过挤出机熔融流延涂覆到塑 料编织带上。在实际生产中，因聚丙烯低温脆性较大、收缩率高，涂覆后覆膜常 发生破裂、褶皱、脱落等现象。为改善上述技术问题，通常在聚丙烯涂覆料中共 混一定比例的聚乙烯涂覆料，但是由于聚乙烯与聚丙烯的相容性不好，会造成覆 膜的力学性能变差、覆膜与编织布间的结合强度降低，甚至会导致编织袋发生破 袋现象。

双向拉伸聚丙烯薄膜简称BOPP薄膜，是由聚丙烯颗粒经共挤形成片材后， 再经纵横两个方向的拉伸而制得的。由于BOPP薄膜的生产过程经过了纵横两个 方向的延伸，分子链得到较好的取向，因此BOPP薄膜具有良好的力学性能、优 异的光学特性、较低的水汽透湿量，已广泛应用于印刷、包装等领域。此外，为 了改善BOPP薄膜的热封性能，一般在薄膜表面共挤熔点较低的共聚物；为了消 除BOPP薄膜的静电黏附，一般在薄膜配方中添加一定量的抗静电母粒。

但是，BOPP薄膜的废弃料，例如切边工序中产生的边角料、未被利用的剩 余料等，却未得到充分地利用。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提供一种BOPP薄膜的降解改性处理方法， 利用该方法降解改性处理BOPP薄膜，能够获得具有良好的流动性、粘结性、防 潮性以及耐腐蚀性的熔体，该熔体适用于作为塑料编织袋、药品等包装材料的涂 敷料。

为了实现上述技术目的，本发明采用过氧化物作为引发剂，并且使用沙林树 脂、抗氧化剂、硬脂酸盐，在双螺杆挤出机中使BOPP薄膜发生降解改性。

即，本发明所采用的技术方案为：一种BOPP薄膜的降解改性方法，将BOPP 薄膜破碎后与过氧化物、乙烯-(甲基)丙烯酸盐的离子键聚合体、抗氧化剂、 硬脂酸盐混合，得到母料；

所述母料中，以质量百分数计，过氧化物占0.05％～4％，乙烯-(甲基)丙 烯酸盐的离子键聚合体占2％～20％、抗氧化剂占0.1％～1.5％、硬脂酸盐占 0.5％～2％；

将所述母料放入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出；

在上述过程中，BOPP薄膜发生降解改性。

所述的过氧化物作为引发剂，包括但不限于二叔丁基过氧化物、二叔戊基过 氧化物、2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过 氧化双(2,4二氯苯甲酰)、1,1-二叔丁基过氧化环己烷、过氧化二异丙苯、双叔 丁基过氧化异丙基苯等，优选为二叔丁基过氧化物。

所述的抗氧剂包括但不限于抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂164、抗氧 剂CA、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB等 中的一种或两种。

所述的乙烯-(甲基)丙烯酸盐的离子键聚合体是一种离子型聚合物，是指 乙烯-(甲基)丙烯酸盐经离子键聚合而形成的聚合体，包括但不限于乙烯-(甲 基)丙烯酸锌盐、钠盐、锂盐等中的一种盐的离子键聚合体，或者是其中两种以 上盐的离子键聚合体。所述的乙烯-(甲基)丙烯酸盐的离子键聚合体来源不限， 可以采用市售的由杜邦公司生产的沙林树脂。

所述的硬脂酸盐包括但不限于硬脂酸钙、硬脂酸锌等中的一种或两种以上的 组合。

作为优选，所述母料中，过氧化物的质量百分数为0.1％～2％。

作为优选，所述母料中，抗氧化剂的质量百分数为0.2％～1％。

作为优选，所述母料中，乙烯-(甲基)丙烯酸盐的离子键聚合体的质量百 分数为占5％～10％。

作为优选，在混合得到母料的过程中，混合温度为60～80℃。

在混合得到母料的过程中，作为一种实现方式，可以先将BOPP薄膜破碎产 物与过氧化物混合，然后再加入乙烯-(甲基)丙烯酸盐的离子键聚合体、抗氧 化剂、硬脂酸盐进行混合。

为了确保二叔丁基过氧化物完全分解，作为优选，所述的双螺杆挤出机至少 分为三段，第一段筒体的温度设定为60～100℃，第二段筒体的温度设定为60～ 100℃，从第三段筒体开始温度设定为180～200℃。作为进一步优选，双螺杆挤 出机的转速为30～60转/分钟；所述的熔融挤出过程为30～60秒。

作为一种实现方式，经熔融、挤出BOPP薄膜发生降解改性之后，采用冷却、 造粒工艺，得到降解改性后的颗粒产物。

综上所述，本发明采用过氧化物作为引发剂，采用乙烯-(甲基)丙烯酸盐 的离子键聚合体、抗氧化剂、硬脂酸盐作为共混料，对BOPP薄膜进行降解改性， 具有如下有益效果：

(1)在引发剂作用下，BOPP薄膜发生降解改性；在乙烯-(甲基)丙烯酸 盐的离子键聚合体、抗氧化剂、硬脂酸盐共混作用下，显著提高了降解改性产物 的粘结性、防潮性、耐腐蚀等性能；通过控制引发剂含量为0.05％～4％，乙烯- (甲基)丙烯酸盐的离子键聚合体含量为2％～20％，抗氧化剂含量为0.1％～1.5％、 硬脂酸盐含量为0.5％～2％，降解改性后的产物在210℃、2.16kg条件下的流动 速率达到20～50g/10min。

(2)利用本发明的方法解改性处理BOPP薄膜后得到的熔体具有良好的流 动性、粘结性、防潮性以及耐腐蚀性，因此适用于作为塑料编织袋、药品等包装 材料的涂覆料，与现有的涂覆料相比，制得的膜层的结合强度和柔韧性得到显著 提高，膜层的耐磨性、抗老化性得到有效改善，并且消除了膜层在低温易脱落、 破损的现象。另外，当BOPP薄膜在生产过程中添加抗静电母粒，则该涂覆料也 被赋予抗静电特性，不仅可消除膜层因静电吸附粉状物料的不良现象，而且也可 显著改善编织袋表面的印刷性能。

因此，本发明方法简单易行、成本低、降解处理效率高，实现了BOPP薄膜 的回收再利用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施 例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1：

(1)BOPP薄膜边角料经切碎或粉碎后与二叔丁基过氧化物加入至高速混 合机中，在加热温度80℃下混合40分钟；

然后，将沙林树脂、抗氧化剂1010、硬脂酸锌依次加入至该高速混合机中， 在加热温度50℃下进行混合，混合时间为20分钟，得到混合母料；

混合母料中，二叔丁基过氧化物的质量百分数为1％，沙林树脂的质量百分 数为8％，抗氧化剂1010的质量百分数为0.3％，硬脂酸锌的质量百分数为1.5％， 其余为BOPP薄膜；

(2)将混合母料由双螺杆挤出机喂料口加入，挤出机第一段筒体和第二段 筒体的温度设定为90℃，从第三段筒体开始，挤出机温度设定为180℃，挤出机 螺杆转速设定为50转/分钟，混合母料经熔融、挤出；

在此步骤(1)与(2)的过程中，BOPP薄膜发生降解改性，然后经冷却、 造粒，得到长度约为1～2厘米的粒子料。

上述粒子料在210℃、2.16kg的条件下进行熔体流动速率测试，该熔体流动 速率为31g/10min，并且具有良好的粘结性、防潮性以及耐腐蚀性，适用于作为 塑料编织袋、药品等包装材料的涂覆料。利用该涂覆料涂覆塑料编织袋、药品等 包装材料表面制得的膜层具有良好的结合强度、柔韧性、耐磨性、抗老化性，并 且消除了膜层在低温易脱落、破损的现象。

实施例2：

(1)BOPP薄膜边角料经切碎或粉碎后与二叔戊基过氧化物加入至高速混 合机中，在加热温度70℃下混合50分钟；

然后，将沙林树脂、抗氧化剂CA、硬脂酸钙依次加入至该高速混合机中， 在加热温度60℃下进行混合，混合时间为15分钟，得到混合母料；

混合母料中，二叔戊基过氧化物的质量百分数为0.05％，沙林树脂的质量百 分数为5％，抗氧化剂CA的质量百分数为0.5％，硬脂酸锌的质量百分数为2％， 其余为BOPP薄膜；l

(2)将混合母料由双螺杆挤出机喂料口加入，挤出机第一段筒体和第二段 筒体的温度设定为80℃，从第三段筒体开始，挤出机温度设定为190℃，挤出机 螺杆转速设定为60转/分钟，混合料经熔融、挤出；

在此步骤(1)与(2)的过程中，BOPP薄膜发生降解改性，然后经冷却、 造粒，得到长度约为1～2厘米的粒子料。

上述粒子料在210℃、2.16kg的条件下进行熔体流动速率测试，该熔体流动 速率为22g/10min，并且具有良好的粘结性、防潮性以及耐腐蚀性，适用于作为 塑料编织袋、药品等包装材料的涂覆料。利用该涂覆料涂覆塑料编织袋、药品等 包装材料表面制得的膜层具有良好的结合强度、柔韧性、耐磨性、抗老化性，并 且消除了膜层在低温易脱落、破损的现象。

实施例3：

(1)BOPP薄膜边角料经切碎或粉碎后与二叔丁基过氧化物加入至高速混 合机中，在加热温度100℃下混合30分钟；

然后，将沙林树脂、抗氧化剂、硬脂酸盐依次加入至该高速混合机中，在加 热温度70℃下进行混合，混合时间为15分钟，得到混合母料；

混合母料中，二叔丁基过氧化物的质量百分数为2％，沙林树脂的质量百分 数为10％，抗氧化剂1010的质量百分数0.3％，抗氧化剂TPP的质量百分数为 0.2％，硬脂酸钙的质量百分数为1.5％，硬脂酸锌的质量百分数为1％，其余为 BOPP薄膜；

(2)将混合母料由双螺杆挤出机喂料口加入，挤出机第一段筒体和第二段 筒体的温度设定为100℃，从第三段筒体开始，挤出机温度设定为180℃，挤出 机螺杆转速设定为50转/分钟，混合料经熔融、挤出，在此过程中BOPP薄膜发 生降解改性，然后经冷却、造粒，得到长度约为1～2厘米的粒子料。

上述粒子料在210℃、2.16kg的条件下进行熔体流动速率测试，该熔体流动 速率为48g/10min，并且具有良好的粘结性、防潮性以及耐腐蚀性，适用于作为 塑料编织袋、药品等包装材料的涂覆料。利用该涂覆料涂覆塑料编织袋、药品等 包装材料表面制得的膜层具有良好的结合强度、柔韧性、耐磨性、抗老化性，并 且消除了膜层在低温易脱落、破损的现象。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所 述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所 做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。