本發(fā)明涉及包裝材料，特別是一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、隨著包裝行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于包裝材料的阻隔性能要求日益提高。目前市面上主流的高阻隔包裝膜復(fù)合膜中，一般采用鋁箔作為水氧阻隔層，雖然鋁箔在阻隔性方面表現(xiàn)出色，但其存在回收困難、成本較高等問題。聚丙烯（pp）材料因其來源廣泛、成本較低、加工性能良好等優(yōu)點(diǎn)，在包裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
2、然而，單一聚丙烯材質(zhì)的阻隔性難以與鋁箔相媲美，限制了其在一些對(duì)阻隔性要求苛刻的領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，亟需一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜及其制備方法和應(yīng)用解決上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜及其制備方法和應(yīng)用，通過對(duì)聚丙烯原料的精心篩選與配方設(shè)計(jì)，以及獨(dú)特的鍍鋁工藝創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了單一聚丙烯材質(zhì)薄膜阻隔性能的大幅提升，使其能夠替代鋁箔等傳統(tǒng)阻隔材料，同時(shí)滿足環(huán)保回收的需求，制備成本低。
2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的之一，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
3、一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜，該高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜包括由外至內(nèi)依次連接的擠出?i?層、擠出?ii?層、芯層、擠出?iii?層和擠出?iv?層；擠出?i?層由evoh樹脂（乙烯-乙烯醇共聚樹脂）組成；擠出?ii?層由聚丙烯-馬來酸酐共聚樹脂組成；芯層由高強(qiáng)度第一均聚聚丙烯；擠出?iii?層由第二均聚聚丙烯組成；擠出?iv?層由三元聚丙烯和抗黏劑組成。
4、優(yōu)選的，擠出?i?層包括100質(zhì)量份的evoh樹脂；擠出?ii?層包括100質(zhì)量份的聚丙烯-馬來酸酐共聚樹脂；芯層包括100質(zhì)量份的高強(qiáng)度第一均聚聚丙烯；擠出?iii?層包括100質(zhì)量份的第二均聚聚丙烯；擠出?iv?層包括98質(zhì)量份的三元聚丙烯和2質(zhì)量份的抗黏劑。
5、優(yōu)選的，evoh樹脂的牌號(hào)為可樂麗公司生產(chǎn)的eval??g176b；聚丙烯-馬來酸酐共聚樹脂的牌號(hào)為日本三井公司生產(chǎn)的qf500；第一均聚聚丙烯的牌號(hào)為巴塞爾公司生產(chǎn)的ha712j；第二均聚聚丙烯的牌號(hào)為中國石油生產(chǎn)的fh0403；三元聚丙烯的牌號(hào)為中國茂名石化公司生產(chǎn)的f8005或者tpc公司生產(chǎn)的fs5612；抗黏劑的牌號(hào)為德國康斯坦普公司生產(chǎn)的ab6264。
6、優(yōu)選的，擠出?i?層為電暈層；擠出?iv?層為熱封層。
7、優(yōu)選的，擠出?i?層的厚度為1.0um-1.5um；擠出?ii?層的厚度為1.5um-2um；芯層的厚度為14um-15um；擠出?iii?層的厚度為0.8-1.8um；擠出?iv?層的厚度為1.0um-1.5um。
8、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的之二，本發(fā)明提供一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜的制備方法，具體步驟如下：
9、s1、將稱量好的各層原料分別投入對(duì)應(yīng)的擠出機(jī)中，通過加熱使其熔融擠出，并鑄片成五層結(jié)構(gòu)的片材；
10、s2、將鑄片后的片材依次進(jìn)行縱向拉伸和橫向拉伸，再依次進(jìn)行收卷和熟化，制得單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜。
11、優(yōu)選的，步驟s1中，擠出?i?層的evoh樹脂投入擠出機(jī)前，以60-80℃預(yù)先烘干24小時(shí)，且投料方式采用直接進(jìn)料；擠出?i?層的擠出溫度為195-215℃，擠出?ii?層的擠出溫度為220-230℃，芯層的擠出溫度為240-250℃，擠出?iii?層的擠出溫度為240-250℃，擠出iv?層的擠出溫度為?220-235℃；擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為25-55r/min；
12、五層結(jié)構(gòu)的片材的擠出量為4500公斤/小時(shí)，經(jīng)過熔融擠出的各層物料通過?t?型模頭擠出，溫度為215-225℃；在鑄片過程中，采用45℃的急冷輥對(duì)片材進(jìn)行冷卻定型，冷卻水槽1的溫度為40℃，冷卻水槽2的溫度為35℃，同步降低冷卻水槽1液位低10cm，使片材凝固成型。
13、優(yōu)選的，步驟s2中，縱向拉伸分為24根預(yù)熱，溫度為115℃-130℃；6輥拉伸，溫度為110℃-120℃；4輥定型，溫度為120-130℃；拉伸間隙為150-155mm，拉伸倍數(shù)為4-6倍；縱向拉伸后膜片的寬度為1000mm-1100mm，縱向拉伸分為3段，其中，預(yù)熱段的溫度為164-171℃，拉伸段的溫度為152-158℃，熱定型段的溫度為160-168℃，拉伸倍數(shù)為8-?9?倍。
14、優(yōu)選的，步驟s3中，收卷張力為96n/m，收卷張力錐度曲線為80%，接觸輥壓力初始值為330n/m，壓緊力錐度曲線為92%；鋼輥收卷后，懸空熟化架，環(huán)境溫度為50℃，濕度＜50rh%，擺放時(shí)間為48小時(shí)-72小時(shí)。
15、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的之三，本發(fā)明提供一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜的應(yīng)用，該雙向拉伸聚丙烯膜應(yīng)用于塑料復(fù)合包裝中。具體的，使用鍍鋁工藝在高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜的表面鍍鋁，且鍍鋁層od值≥2.8，制得單一材質(zhì)的包裝材料。
16、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：
17、（1）本發(fā)明通過對(duì)聚丙烯原料的精心篩選與配方設(shè)計(jì)，以及獨(dú)特的鍍鋁工藝創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了單一聚丙烯材質(zhì)薄膜阻隔性能的大幅提升，使其能夠替代鋁箔等傳統(tǒng)阻隔材料，同時(shí)滿足環(huán)保回收的需求。
18、（2）本發(fā)明通過獨(dú)特的原料配方設(shè)計(jì)，各層原料協(xié)同作用，滿足后道先進(jìn)的鍍鋁工藝需求，使膜材料對(duì)氧氣、水汽等具有優(yōu)異的阻隔性能。經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明制備的雙向拉伸聚丙烯膜的氧氣透過率可達(dá)0.2cm3/(m224h0.1mpa)?以下，水汽透過率可低至0.1g/(m224h)?以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的?bopp?鍍鋁膜材料，能夠滿足對(duì)阻隔性能要求極高的食品、藥品等包裝需求。
19、（3）本發(fā)明的膜材料主體采用單一的聚丙烯材質(zhì)，在回收處理時(shí)，無需復(fù)雜的分離工序，可直接進(jìn)行回收再利用，大大降低了回收成本，符合環(huán)保可持續(xù)發(fā)展的理念。相比傳統(tǒng)的鍍鋁?bopp?薄膜或多層復(fù)合高阻隔膜材料，在回收利用方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
20、（4）本發(fā)明在膜材料制備工藝上進(jìn)行了創(chuàng)新，獨(dú)特的配方設(shè)計(jì)和精確的薄膜材料生產(chǎn)工藝；在具備高阻隔性能的同時(shí)，本發(fā)明膜材料還具有優(yōu)異的力學(xué)性能、透明度和熱封性能。其拉伸強(qiáng)度可達(dá)150mpa以上，斷裂伸長(zhǎng)率在80%?-?170%?之間，光澤度大于90%，熱封強(qiáng)度在?3.5n/15mm?以上，對(duì)應(yīng)許多零食輕量包裝應(yīng)用場(chǎng)景，可以采用bopp/高阻隔vmbopp替代原很多三層結(jié)構(gòu)復(fù)合包裝材料，提供了非常好的阻隔性能和包裝易撕性能，外觀效果優(yōu)異，能夠滿足各種包裝工藝和實(shí)際使用的要求。
1.一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜，其特征在于：該高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜包括由外至內(nèi)依次連接的擠出?i?層、擠出?ii?層、芯層、擠出?iii?層和擠出?iv層；所述擠出?i?層由evoh樹脂組成；所述擠出?ii?層由聚丙烯-馬來酸酐共聚樹脂組成；所述芯層由第一均聚聚丙烯；所述擠出?iii?層由第二均聚聚丙烯組成；所述擠出?iv?層由三元聚丙烯和抗黏劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜，其特征在于：所述擠出?i?層包括100質(zhì)量份的evoh樹脂；所述擠出?ii?層包括100質(zhì)量份的聚丙烯-馬來酸酐共聚樹脂；所述芯層包括100質(zhì)量份的第一均聚聚丙烯；所述擠出?iii?層包括100質(zhì)量份的第二均聚聚丙烯；所述擠出?iv?層包括98質(zhì)量份的三元聚丙烯和2質(zhì)量份的抗黏劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜，其特征在于：所述evoh樹脂的牌號(hào)為可樂麗公司生產(chǎn)的eval??g176b；所述聚丙烯-馬來酸酐共聚樹脂的牌號(hào)為日本三井公司生產(chǎn)的qf500；所述第一均聚聚丙烯的牌號(hào)為巴塞爾公司生產(chǎn)的ha712j；所述第二均聚聚丙烯的牌號(hào)為中國石油生產(chǎn)的fh0403；所述三元聚丙烯的牌號(hào)為中國茂名石化公司生產(chǎn)的f8005或者tpc公司生產(chǎn)的fs5612；所述抗黏劑的牌號(hào)為德國康斯坦普公司生產(chǎn)的ab6264。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜，其特征在于：所述擠出?i?層為電暈層；所述擠出?iv?層為熱封層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜，其特征在于：所述擠出?i?層的厚度為1.0um-1.5um；擠出?ii?層的厚度為1.5um-2um；芯層的厚度為14um-15um；擠出?iii?層的厚度為0.8-1.8um；擠出?iv?層的厚度為1.0um-1.5um。
6.一種如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜的制備方法，其特征在于：步驟s1中，將擠出?i?層的evoh樹脂投入擠出機(jī)前，以60-80℃預(yù)先烘干24小時(shí)，且投料方式采用直接進(jìn)料；擠出?i?層的擠出溫度為195-215℃，擠出?ii?層的擠出溫度為220-230℃，芯層的擠出溫度為240-250℃，擠出?iii?層的擠出溫度為240-250℃，擠出iv?層的擠出溫度為?220-235℃；擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為25-55r/min；
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜的制備方法，其特征在于：步驟s2中，縱向拉伸分為24根預(yù)熱，溫度為115℃-130℃；6輥拉伸，溫度為110℃-120℃；4輥定型，溫度為120-130℃；拉伸間隙為150-155mm，拉伸倍數(shù)為4-6倍；縱向拉伸后膜片的寬度為1000mm-1100mm，縱向拉伸分為3段，其中，預(yù)熱段的溫度為164-171℃，拉伸段的溫度為152-158℃，熱定型段的溫度為160-168℃，拉伸倍數(shù)為8-?9?倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜的制備方法，其特征在于：步驟s3中，收卷張力為96n/m，收卷張力錐度曲線為80%，接觸輥壓力初始值為330n/m，壓緊力錐度曲線為92%；鋼輥收卷后，懸空熟化架，環(huán)境溫度為50℃，濕度＜50rh%，擺放時(shí)間為48小時(shí)-72小時(shí)。
10.一種如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的單一材質(zhì)包裝用高阻隔雙向拉伸聚丙烯膜的應(yīng)用，其特征在于：該雙向拉伸聚丙烯膜應(yīng)用于塑料復(fù)合包裝中。