[发明专利]一种高阻隔聚酯薄膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高阻隔聚酯薄膜及其制备方法和应用，属于薄膜技术领域。

背景技术

用于食品、饮料包装的金属罐，为保证其内容物的安全性和可印刷性，目前最常见方法就是在金属罐内壁涂布溶剂型涂料。但是，该方法存在诸多问题，例如：涂布过程中有机溶剂的挥发，涂料价格较高，涂布工艺复杂等。为了解决上述问题，人们研究出通过热贴合的方法将塑料薄膜贴合在金属板上来解决涂料铁应用在食品包装上存在的问题。该方法制得的覆膜铁具有诸多优点，例如：薄膜与金属板之间的结合力好，印刷方便，成型时不会发生薄膜的剥离、龟裂，金属罐内灌装的食品风味不会遭到破坏等。

目前，对覆膜铁用薄膜来说，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的双轴拉伸薄膜因其物理化学特性、机械特性优越，制造成本低得到了人们的广泛应用。但是，该聚酯薄膜与金属板贴合形成的覆膜铁，在后期深加工成型设备高速运转时，模具与覆膜铁所成型的金属罐之间摩擦会产生一定热量，因聚酯薄膜的玻璃化转变温度较低，会直接导致采用覆膜铁进行制盖及封盖过程中产生大量的膜屑，这会对批量化生产及食品安全造成极大危害。因此，如何制造出一种既成本低廉、又在高速生产中有效避免膜屑产生的薄膜，一直是人们亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种高阻隔聚酯薄膜及其制备方法和应用，该聚酯薄膜不仅成本低廉，而且能解决在高速生产中产生膜屑的问题，能够满足食品包装的要求。

本发明提供了一种高阻隔聚酯薄膜，所述高阻隔聚酯薄膜由表层和贴合层组成；其中，

所述表层为一层聚萘二甲酸乙二醇酯层，且所述聚萘二甲酸乙二醇酯层包括如下重量百分比的组分：抗粘连剂为300-3000ppm，余量为聚萘二甲酸乙二醇酯为99.70-99.97％；

所述贴合层为至少一层经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯层，且所述经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯层包括如下重量百分比的组分：抗粘连剂为300-3000ppm，余量为经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯；

其中，所述经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘数为0.5-1.5dL/g。

在本发明中，所述高阻隔聚酯薄膜中，聚萘二甲酸乙二醇酯层中的重要组分聚萘二甲酸乙二醇(缩写：PEN)，聚对苯二甲酸乙二醇酯层中的重要组分聚对苯二甲酸乙二醇酯(缩写：PET)。PEN与PET的分子结构相似，但是在PEN的分子结构中，由刚性更大的萘环代替了PET中的苯环。由于萘环比苯环具有更稳定的共振结构、刚性更大的分子链以及更趋于平面状的结构，所以PEN的玻璃化转变温度(Tg)和熔点均高于PET，其玻璃化转变温度可达到120℃左右，强度及刚性也均高于PET，且尺寸稳定性好。从阻隔性来讲，其PEN的透气性约为PET的1/5。

本发明所使用的经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点为220-260℃。在本发明中，该熔点的经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的改性聚酯层更适合制作食品包装用薄膜。

经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯是通过改性单体对聚对苯二甲酸乙二醇酯改性的产物，其中所述改性单体包括间苯二甲酸、丁二醇酯、丙二醇酯或环己烷对二甲醇酯，且改性单体的重量百分含量为0-30％。在本发明中，经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯可以通过商购得到，或者按照所公开记载的方法制备得到，即，利用选定的改性单体与对苯二甲酸和乙二醇组成的反应原料，经酯化和缩聚反应过程而获得。具体地：将对苯二甲酸、乙二醇以及改性单体(如：间苯二甲酸、丁二醇酯、丙二醇酯或环己烷对二甲醇酯)通过酯化、缩聚反应，生成改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。

本发明的高阻隔聚酯薄膜，在获得较高的玻璃砖化温度同时，为减少或避免高阻隔聚酯薄膜间的粘连，在经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的聚酯中添加抗粘连剂，以增加薄膜表面的粗糙度，其抗粘连剂具体为SiO₂、CaCO₃和滑石粉中的一种或多种。

本发明的高阻隔聚酯薄膜的厚度为10-30μm，其中所述聚萘二甲酸乙二醇酯层厚度为所述高阻隔聚酯薄膜厚度的10-70％。

本发明还提供了上述高阻隔聚酯薄膜的制备方法，包括如下步骤：

将聚萘二甲酸乙二醇酯层组分和经改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯层组分分别混合、烘干、通过螺杆挤出机挤出、粘连成为一体后冷却成铸片；

所述铸片经纵向拉伸、横向拉伸成膜，然后将拉伸后的薄膜热定型；

热定型后的薄膜进行冷却、收卷和分切。

进一步地，烘干温度为130-150℃，烘干时间不少于4h。