BOPP母料配方设计参考资料.pdf
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1、1 BOPP 母料现状及发展趋势 摘要:阐述了 BOPP母料种类、牌号、性能、作用机理、生产原理、生产工艺过程及 发展趋势。 关键词 : BOPP 聚丙烯母料 1前言 近年来中国新的BOPP 生产线陆续投产 ,产能已出现供大于求的状况。 同时,对 BOPET 、BOPA 、 CPP的投资方兴未艾。据统计,在2004? 2005 年间预计将引进投产BOPET生产线十条,新增产能 20 万吨; BOPA生产 线十三条,新增产能6 万吨; CPP生产线 9 条,新增产能6.5 万吨。而且,还 有许多的国产CPP生产线相继投产,这势必加剧薄膜行业的激烈竞争。因此现有的BOPP 厂家,必 须不断改进生产
2、和工艺技术,改善配方,正确选用原材料及母料,提高产品质量,降低生产成本, 开发新特产品,满足下游用户需求,提高市场占有率。 为了提高BOPP薄膜的品质,除了设备和生产工艺的因素外,原材料决定了 BOPP薄膜的物理 性能,特别是添加剂母料,因此必须正确地选用BOPP 母料。 在聚丙烯双向拉伸薄膜的生产过程中,为了改善薄膜的某些性能,往往需要在树脂中加入一 定量的添加剂。由于纯添加剂通常为液体、糊状或粉状物,微量的添加剂直接加入到聚丙烯树脂 中很难快速混合均匀。因此人们通常预先将较多的添加剂均匀地混入聚合物内,制成“母料”。 在生产薄膜之前再将母料按一定的比例与主体材料进行混合。 2 BOPP母料
3、的种类、牌号、性能及作用机理 1 剛_ 薄膜在使用与加工过程中,当两层薄膜接触在一起时,由于温度、压力、作用时间和膜与膜 的摩擦性能等因素的影响,两层薄膜可能因短链分子迁移或由于膜过于平滑,产生很大的附着力, 出现薄膜相互粘连的现象。为了防止薄膜的粘连,使薄膜表面具有一定的粗糙度,使膜与膜之间 保存一定的空气,降低薄膜的摩擦系数,向树脂中加入某种称为“抗粘连剂 ” 的改性添加剂。 被二氧化硅粒子刮伤,发展了有机物做添加剂的抗粘连剂母料。用这种母 2 抗粘连剂加入后,在薄膜表面便会生成许多细而坚硬的突起,或形成微小裂纹,或出现不同 松弛状的凸凹,从而减少了膜与膜、膜与磨件之间的接触面积,实现了降
4、低薄膜表面摩擦系数的 目的。然而,随着添加剂的加入,薄膜表面也有一定程度的损坏。因此,使用时一定要根据产品 性能 表 1 常 用 抗 粘 连 剂 聚 丙 烯 母 料 牌 号 厂商名称牌号加入量 /% 母料添加剂含量 /% 载体适用膜类 ABPP02 1.5 ? 7.0 2 均聚物 ABPP05 0.5 ? 3.0 5 均聚物0.8 y m平膜 ABPP05SC 0.5 ? 3.0 5 共聚物热封膜 舒尔曼 ABPP244 0.5 ? 3.0 5 均聚物彡 0.8 y m平膜 (Schulman)ABVT180 0.5 ? 3.0 5 均聚物高透明平膜 ABVT18 0.5 ? 3.0 5 均聚
5、物 ABVT22SC 3.0 ? 6.0 5 共聚物镀铝膜 ABVT19NSC 3.0 ? 6.0 5 共聚物镀铝膜 ConstobAB6019CPP AB6019PP 0.5 ? 3.0 1? 3 5 5 共聚物 均聚物 热封膜 平膜 武进成章塑 料 制品厂 PP-AB-E(F) 0.5 ? 3.0 5 共聚物 广东佛山运 通 FB501 0.4? 0.7/ 1.5 5.2 (合成 SiO2)均聚 PP单层膜 / 三层共挤,表层 塑料助剂厂 FB502 0.3? 0.6/ 1.0 5.5 (合成 SiO2)均聚 PP单层膜 / 三层共挤,表层 3 有限。这样不但可以大大降低生产成本, 4 抗
6、粘母料加入量 /% 图1抗粘连剂含量对薄膜光学性能的影响 88 86 84 82 的要求,仔细地筛选抗粘连剂。表1 为常用抗粘连剂聚丙烯母粒的牌号。 抗粘连剂的种类、粒径、粒径分布、用量、配制及添加方法等对薄膜性能有很大影响。 聚丙烯薄膜使用的无机抗粘连剂是以二氧化硅为主。其优点是:它是无定性的,不会导致硅 肺;高纯度的二氧化硅的折射指数与聚丙烯几乎一样,对光学性能影响小;它是柔软的,对挤出 机的螺杆和机筒磨损少;二氧化硅能均匀的分散在薄膜中。 在生产双向拉伸聚丙烯薄膜时,抗粘连母料的加入量一般为表层共聚聚丙烯的1.2 ? 1.6%。 二氧化硅的粒度为2? 4 u m之间,有效加入量为(200
7、 ? 1500) mg/kg 。具体的加入量取决于薄膜 的品种及厚度。 二氧化硅是一种无机物,在薄膜内不会迁移。因此,这种抗粘连剂可以仅加在薄膜的表 面层内。釆用先进的多层共挤出 双向拉伸工艺,制成三层复合薄膜,在占薄膜厚度10% 的表面 层内加入抗粘连母料量就非常 而且可以提高薄膜的光学性能。 图 1 显示了表层含有某芝种抗粘连母料的复合BOP | 薄膜,母料加入量对薄膜光泽度和雾 度的影响。抗粘连剂对薄膜性能影响 见表 2。 随着 BOPP产品种类的发展,真空镀铝用的聚丙 烯薄膜推向市场。为了使镀铝层紧紧贴附薄膜表面,防止镀铝前和镀铝后 被二氧化硅粒子刮伤,发展了有机物做添加剂的抗粘连剂母
8、料。用这种母 4 %/ 趔 她 - I - - - - - - - - - - - -1 - - - - - - - - - - - 1 - - - - - - - - - - - U 2 1.75 - 1.5 1.25 1 0.75 0.5 0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1 添加剂含量 /% 图 2 不同品种添加剂对雾度的影响 2.2 抗静电剂母料 由于聚丙烯为典型的非极性高分子材料,吸水性极差,当受到摩擦后表面产生的电荷很难 散去,使之静电性很强。为了消除在膜表面产生的电荷需要加入抗静电剂。抗静电剂是一种双极 性物质,它能迁移到薄膜表面,吸收空气中的水分,形成导电层
9、,及时散去积聚的电荷,使之具 有控制带电的能力。这种疏散电荷的能力对于聚丙烯膜的加工及使用是非常必要的。否则在生产 过程中,由于静电会使操作人员受到电击;在制袋或包装商品时,表面电荷会使薄膜粘附在包装 设备上;对于包装后的商品,由于静电 料生产的薄膜,雾度非常低。图2 为有机、无机添加剂含量对雾度的影响。 表 2 抗 粘 连 剂 对 薄 膜 性 能 的 影 响 性 能提高与降低作用性 能提高与降低作用 雾度个 静电半衰期值 + 光泽度 表面抗阻 + 热封强度个 + 粘连强度 + 可印刷性个 + 注:丨提高;丨降低;+正面;一负面。 5 现象,在存放或者销售过程中会吸附灰尘,影响产品的形象。 抗
10、静电剂的种类很多,有阳离子型、双离子型和非离子型,如胺类、 季胺类、 吡啶衍生物和羟基酰胺等。目前抗静电剂多为小分子,但最近高分子抗静电剂发展很快, 这是因为高分子抗静电剂迁移性小,耐久性好,且对被包装物不产生污染。国内目前使用的阳离 子抗静电剂多为季胺型表面活性剂,如二甲基羟乙基十八烷基季胺硝酸盐。高分子抗静电剂有低 分 子量的蟥化聚苯乙烯、低分子量的聚丙烯酸类及其共聚物。由于聚酰胺吸水性很好,所以低 分子量的聚酰胺也可以用作高分子抗静电剂。 抗静电剂的表面活性有助于着色剂的分散与润湿,但像季胺盐类抗静电剂有可能降低制品 的热稳定性,使制品泛黄、变色等,设计配方务必考虑进去。相对而言非高分子
11、型抗静电剂要好 一些,所以广泛使用。用于色母粒的抗静电剂主要有:硬脂酸单甘酯(GMS) ,N,N-双( 2- 羟乙 基)脂肪酰胺( KJ-210) 和羟乙基烷基胺(H2-1) 等。 通常,静电消除的能力是以BOPP 薄膜表面积聚的电荷衰减到一半值所表示的时间,即静电 半衰期值来衡量。图3 显示了环境的相对湿度与薄膜表面电荷衰变周期之间的关系。 抗静电剂具有迁移性,抗静电剂加入聚合物后,它会从加入层迁移到含量小或未加入层。 因此,在实际生产过程中,一般只把它加到薄膜的芯层材料中。否则,如果把抗静电剂加到表层, 它就会因反向迁移往芯层而消耗掉,起不到抗静电的作用。 加入芯层的抗静电剂的迁移能力,受
12、存放温度和存放时间的影响。如图 4 显示的那样,在 允许范围内,温度越高迁移速度越快。在相同温度下, 迁移要有一个过程,一般要存放1?2周(图5) 。 6 10 30 50 70 相对湿度 /% s / s H 5 t 懈 框 # 图4存放温度与薄膜表面电荷 衰变的关系 %/? PP ABS 。 在使用白色珠光颜料时,除了测白度以外,还应测黄度值。产生黄光的主要原因为白色塑料对 可见光中短波一侧的蓝光有轻微吸收。而荧光增白剂( OB)发出荧光的波长在430? 460nm之间,呈蓝 色,恰好弥补了白色塑料因反射光中蓝光不足而稍带黄色的缺陷,提高了它们的白度。因此在实际 生产中加入珠光颜料的同时常
13、加入少量的荧光增白剂,以降低塑料的黄度,提高塑料制品的白度。 通常云母钛颜料的折射率越高,珠光效果也就越好。表13 为国产的XJ、 XF牌号珠光颜料与德 国的 Iriodin系列颜料在PP塑料中的白度及反射率。 珠光颜料的反射率或珠光效果受用量的影响。在一定范围内珠光颜料用量增加,其反射率呈先 增大后下降的趋势,通常在1.5%左右时达到最大值。这和珠光颜料在塑料中的排列和取向有关。当 用量少时,颜料在塑料中的排列杂乱无章,使用量增加,云母片晶在塑料加工过程中自动位移而逐步 完成取向,使之具有最大的反射率。但过量的珠光颜料用量会使定向排列过程中发生相互间的干扰, 从而使珠光效果下降,图7 为珠光
14、颜料与反射率之间的关系。 表 13 珠 b 光颜料在 PP塑料中的白度及反射率 S 编号类型白度黄度反射率折射率珠光光泽 ? 1 无 59.7639.6411.47 J-1 国产 65.1131.1625.811.72 差 J-2 国产 +OB 66.5928.8426.311.74 差 F-2 国产 +OB 66.9234.8329.201.82 较好 1-100Iriodin69.4829.5432.261.92 较好 1-120Iriodin75.9132.2541.822.19 较好 17 5 0 5 0 5 0 5 0 5 5 4 4 3 3 2 2 率 射 反 0.25 0.5 1
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