一种耐热高阻隔充气包装膜及其制备方法与流程

本发明涉及包装材料的，尤其是涉及一种耐热高阻隔充气包装膜及其制备方法。

背景技术：

1、镀铝薄膜是采用特殊工艺在塑料薄膜表面镀上一层极薄的金属铝而形成的一种复合软包装材料，具体的是将高纯度的铝丝在高温下蒸发成气态、并通过沉积法沉积与薄膜基材上，镀铝薄膜具有良好的氧气阻隔性或水汽阻隔性，因此也被广泛应用于复合包装行业中，例如用于医药、化妆品的外包装以及干燥、膨化食品包装膜或包装袋上。其中，在食品包装行业，镀铝薄膜制成的充气包装膜或包装袋能依靠其优异的阻隔性来充分阻隔水蒸气和氧气，从而能减缓水蒸气或氧气对食品腐败侵蚀作用，预防食品被水气软化或被氧化腐烂。

2、但是在日常使用中发现，利用镀铝薄膜制成的包装膜的使用温度范围比较小，例如将包装膜长时间处于高温环境下，包装膜容易出现镀铝层脱层、或薄膜基材与镀层之间鼓包等多种问题，并直接影响到包装膜的阻隔性能，无法正常使用。因此改善镀铝薄膜的耐热性，使由镀铝薄膜制得的包装膜在高温环境下仍能保持良好阻隔性，扩大包装膜的使用温度范围，具有重大意义。

技术实现思路

1、为了改善镀铝薄膜的耐热性，使由镀铝薄膜制得的包装膜在高温环境下仍能保持良好阻隔性，和本技术提供一种耐热高阻隔充气包装膜及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供的一种耐热高阻隔充气包装膜采用如下的技术方案：

3、一种耐热高阻隔充气包装膜，包括依次设置的基材层、粘结层、氮化层、镀铝层以及保护涂层；

4、所述基材层为经过电晕处理的bopp薄膜，所述bopp薄膜包括以下重量份原料：68-74份聚丙烯、12-20份阻隔料、8-12份聚烯烃弹性体以及2-4份聚丙烯接枝马来酸酐，其中所述阻隔料包括乙烯-乙烯醇共聚物或聚己二酰间苯二甲胺中的任意一种，所述聚烯烃弹性体选用乙烯-α-丁烯弹性体或乙烯-α-辛烯弹性体中的至少一种；

5、所述粘结层为丙烯酸粘结剂涂覆在所述基材层经过电晕处理的一侧而成；

6、所述氮化层为氮化铬或者氮化铝中的任意一种沉积于所述粘结层表面而成；

7、所述镀铝层为金属铝沉积于所述氮化层表面而成；

8、所述保护涂层为聚氨酯涂料涂覆在所述镀铝层表面并干燥而成。

9、通过采用上述技术方案，包装膜由基材层、粘结层、氮化层、镀铝层以及保护涂层等多层结构依次复合时，不仅能具有优异的阻隔性能，而且还能有效改善包装膜的耐热性，使包装膜在高温环境下保持良好阻隔性能，大大提高了包装膜的使用温度范围。其中通过粘结层将氮化层、镀铝层等功能镀层粘附于基材层上，能有效提高功能镀层的附着牢度，不易出现镀铝层脱层、或薄膜基材与镀层之间鼓包等多种问题，减少因功能镀层的脱层而影响到包装膜的阻隔性能的现象发生。而氮化层能明显提高包装膜的耐热性，有利于使包装膜在高温环境下保持良好的氧气透过率和水蒸气透过率；通过在功能镀层的表面再次涂覆一层保护涂层，有利于保护包装膜中的功能镀层不被损坏，有利于长时间保持包装膜的阻隔性能。

10、可选的，所述基材层中的所述阻隔料选用乙烯-乙烯醇共聚物；所述聚烯烃弹性体为所述乙烯-α-丁烯弹性体与所述乙烯-α-辛烯弹性体的混合，且所述乙烯-α-丁烯弹性体与所述乙烯-α-辛烯弹性体的混合重量比为1：(2.4-3.2)。

11、通过采用上述技术方案，不仅有利于提高包装膜在常温环境下的阻隔性能，而且也有利于改善包装膜在高温环境下的阻隔性能，使包装膜在高温环境下仍能保持良好阻隔性能，具有更广的使用温度范围。

12、可选的，所述乙烯-乙烯醇共聚物中的乙烯含量为30mol％-35mol％，所述乙烯-α-丁烯弹性体的丁烯含量占20mol％-25mol％，所述乙烯-α-辛烯弹性体中辛烯含量占40mol％-45mol％。

13、通过采用上述技术方案，当乙烯-乙烯醇共聚物中的乙烯含量为30mol％-35mol％、乙烯-α-丁烯弹性体中的丁烯含量占20mol％-25mol％、乙烯-α-辛烯弹性体中的辛烯含量占40mol％-45mol％时，聚烯烃弹性体能与乙烯-乙烯醇共聚物产生一定的协同作用，有利于进一步提高包装膜的高温阻隔性，使包装膜具有更广的使用温度范围。

14、可选的，所述丙烯酸粘结剂包括以下重量份原料：75-82份硅丙树脂、12-20份聚乙烯醇、2.4-3.2份光聚合单体、1.5-2重量份安息香甲醚以及0.45-0.55份光稳定剂i。

15、通过采用上述技术方案，聚乙烯醇能有效提高丙烯酸粘结剂的阻隔性，进而有利于提高粘结层以及包装膜的阻隔性。

16、可选的，所述丙烯酸粘结剂中所使用的聚乙烯醇在添加混合前还经过乙酰乙酸乙酯进行改性，所述乙酰乙酸乙酯改性聚乙烯醇包括以下改性步骤：

17、先将聚乙烯醇加入到二甲基亚砜中，加热至105-115℃并持续搅拌，待聚乙烯醇充分溶解，然后保持温度转移至能进行蒸除的容器中，搅拌并持续通入氮气，加入乙酰乙酸乙酯，再次加热至120-135℃，持续搅拌反应同时蒸除副产物，反应结束后，将剩余溶液加入至甲醇中析出，过滤后进行干燥，得到乙酰乙酸乙酯改性聚乙烯醇。

18、通过采用上述技术方案，利用乙酰乙酸乙酯对聚乙烯醇进行改性后，能有效提高丙烯酸粘结剂的耐水性，有利于减少水蒸气对粘结层的影响。其次，乙酰乙酸乙酯中的酮羰基还能与粘结剂中的其他活性基团发生交联反应，有利于提高粘结层的内聚强度，进而提高氮化层或镀铝层等功能镀层的附着牢度。

19、可选的，所述光聚合单体为1，6-己二醇二丙酸酯与乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按照1：(1-1.2)的重量比混合。

20、通过采用上述技术方案，当丙烯酸粘结剂加入的光聚合单体为1，6-己二醇二丙酸酯与乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按照1：(1-1.2)的重量比混合时，能有效引发丙烯酸粘结剂在紫外光辐照下进一步交联固化，有利于提高基材层与氮化层、镀铝层等功能镀层的粘合强度。

21、可选的，所述聚氨酯涂料包括以下重量份原料：60-75份水性聚氨酯溶液、32-40份乙酸乙酯、8-15份季戊四醇四丙烯酸酯、4-8份丙烯酸酯、3-6份2-羟基-2-甲基苯基丙酮、6-12份硅烷改性木质素，0.3-0.35份光稳定剂ii。

22、通过采用上述技术方案，该配方的聚氨酯涂料同样能在紫外光辐照下实现进一步的交联固化，固化方式简单方便，而且通过添加硅烷改性木质素，能提高保护涂层的强度以及隔热性能，有利于改善包装膜的综合性能。

23、可选的，所述硅烷改性木质素为采用硅烷偶联剂kh550对木质素进行浸泡处理制得。

24、通过采用上述技术方案，利用硅烷偶联剂kh550对木质素进行浸泡处理后，能充分提高木质素在聚氨酯涂料中的相容性，有利于使木质素在聚氨酯涂料中均匀分散，进而能进一步提高保护涂层的强度以及隔热性能，并改善包装膜的综合性能。

25、第二方面，本技术提供的一种耐热高阻隔充气包装膜的制备方法采用如下的技术方案：

26、一种耐热高阻隔充气包装膜的制备方法，包括以下步骤：

27、s1、首先在避光状态下将所述丙烯酸粘结剂均匀涂覆于基材层经过电晕处理的一侧，然后加热至70-85℃预烘20-30min，形成粘结层，得到第一基膜；

28、s2、将步骤s1中制得的所述第一基膜送入装有金属靶材的镀膜腔室中，保持真空度小于1.5×10-3pa，并加热至135-150℃，持续往装置中通入氮气和氩气，设置溅射功率8-12kw，持续磁控溅射5-10min，使氮化物能均匀沉积在所述粘结层上，形成氮化层，得到第二基膜；

29、s3、将步骤s2中制得的所述第二基膜送入真空镀铝设备中，抽真空至真空度小于1.5×10-3pa，加热铝丝至铝丝熔融并气化，使气态铝能均匀沉积在所述氮化层上，形成镀铝层，得到第三基膜；

30、s4、在避光状态下将聚氨酯涂料均匀涂覆于镀铝层上，然后加热至70-85℃进行预烘20-30min，形成保护涂层，然后在氮气保护下利用紫外光照射薄膜的正反面，使所述粘结层和所述保护层进一步固化，得到包装膜。

31、通过采用上述技术方案，先在基材层上涂覆粘结层，在通过磁控溅射和蒸镀的方式将氮化层和镀铝层逐层沉积于粘结层上，最后在镀铝层表面涂覆保护涂层，逐层叠加的方式有利于提高包装膜的平整性，进而有利于使包装膜具有均匀的阻隔性能。其次包装膜的制备方式简单，有利于实现大批量生产。

32、可选的，在步骤s2中氮气的通入流量为400-600sccm，氩气的通入流量为600-800sccm。

33、通过采用上述技术方案，控制氮气通入流量为400-600sccm、氩气通入流量为600-800sccm时，不仅有利于维持溅射过程中的等离子体稳定性，使形成的氮化物能均匀地沉积于粘结层表面，而且有利于使形成的氮化物晶粒均匀细化，提高氮化层的密度，从而有利于提高包装膜的硬度和韧性等力学性能。

34、综上所述，本技术技术方案中至少具有以下任意一项有益效果：

35、1、包装膜以基材层、粘结层、氮化层、镀铝层以及保护涂层等结构依次设置时，不仅能具有优异的阻隔性能，而且还能有效改善包装膜的耐热性，使包装膜在高温环境下保持良好阻隔性能，大大提高了包装膜的使用温度范围。

36、2、通过设置粘结层，有利于提高氮化层、镀铝层等功能镀层的附着牢度，使包装膜不易出现镀铝层脱层、或薄膜基材与镀层之间鼓包等问题，减少因功能镀层的脱层而影响到包装膜的阻隔的现象发生。

37、3、通过设置氮化层，能明显提高包装膜的耐热性，有利于减少高温对包装膜的阻隔性能造成影响，使包装膜在高温环境下仍能保持良好的氧气透过率和水蒸气透过率。

38、4、通过在功能镀层的表面涂覆一层保护涂层，有利于保护包装膜中的功能镀层不被损坏，长时间保持包装膜的阻隔性。