一种塑料包装膜用涂层及其制备工艺的制作方法

本技术涉及塑料包装的领域，更具体地说，它涉及一种塑料包装膜用涂层及其制备工艺。

背景技术：

1、在塑料包装袋上，尤其是食品的塑料包装袋上，需要通过喷码机或者其他油墨印刷的方式将生产日期、生产厂商以及主要成分等信息印到塑料包装袋表面。传统的塑料包装膜上印刷各种信息字体前，需要先对塑料包装袋或膜进行前置处理，以提高喷涂的油墨可以牢固且持久地保留在包装袋或膜上。通常采用电晕处理对塑料包装膜进行预处理。

2、电晕处理是一种电击处理，它使承印物的表面具有更高的附着性。大多数塑料薄膜(如聚烃薄膜)属非极性聚合物，表面张力较低已知的油墨与粘合剂都无法在上面附着牢固，因此要对其表面进行电晕法处理，使塑料分子的化学键断裂而降解，放电时还会产生大量的臭氧，臭氧是一种强氧化剂，能使塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高了其表面能。

3、但是电晕处理会使得塑料包装膜表面变得粗糙，影响触感。并且由于塑料膜上的分子化学键发生断裂或者塑料分子发生氧化，还会造成塑料包装袋最终的强度变低。因此，亟需一种代替电晕处理的方式。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本技术提供一种塑料包装膜用涂层。

2、一种塑料包装膜用涂层，包括第一涂层和第二涂层，所述第一涂层和第二涂层依次设置于塑料包装膜外侧；

3、所述第一涂层包括以下重量份数的组分：

4、聚乙烯颗粒40～50份，聚乙烯胺4～6份，聚氨酯8～10份，固化剂5～8份，溶剂20～30份，表面活性剂1～5份，分散剂1～5份，纳米相变微胶囊0.5～2份；

5、其中，聚乙烯胺的分子量控制为3000～200000g/mol；

6、所述第二涂层包括以下重量份数的组分：

7、聚乙烯颗粒40～50份，聚乙烯胺4～6份，聚氨酯8～10份，固化剂5～8份，溶剂20～30份，表面活性剂1～5份，分散剂1～5份。

8、通过采用上述技术方案，在塑料包装膜上，涂覆有两层涂层结构，涂层主要是通过聚氨酯和固化剂作用然后将涂层固化粘结在塑料包装膜表面。其中，在第一涂层中添加了纳米相变微胶囊成分，并且第一涂层和第二涂层依次先后涂覆在塑料包装膜表面，且第二涂层涂覆的时候，第一涂层处于具有一定温度且半干的状态，这使得第二涂层在涂覆的过程中，一方面可以与第二涂层结合的更加紧密，提高第一涂层和第二涂层的结合强度；另一方面第一涂层处于半干状态时，其内部的聚氨酯还没有完全固化，而且其中的部分纳米相变微胶囊具有降低第一涂层温度冷却速度的效果，从而使得第二涂层在刚涂覆后，以及在固化过程中，第一涂层和第二涂层中的部分组分会发生迁移交换，其中主要是第一涂层中的聚乙烯胺会有部分在刚涂覆第二涂层时和后续固化过程中迁移到第二涂层中，以提高第二涂层中聚乙烯胺的含量。而聚乙烯胺中含有较多的阳离子季铵基团，当含有两层涂层结构的塑料包装膜用油墨进行喷码时，由于油墨中的主要成分基本为阴离子成分，因此喷码的油墨可以更加快速且牢固地与塑料包装膜结合，从而得到喷码字体外观较好、附着力较优的塑料包装膜。

9、本发明的塑料包装膜或袋采用了一种双层涂层结构，以优化包装材料的性能和喷码过程中的附着力，主要为通过使用聚氨酯和固化剂，第一涂层中引入了纳米相变微胶囊成分，而在其半固态状态下，第二涂层紧密涂覆在其表面。

10、本发明的技术方案赋予了塑料包装膜独特的特性。在第二涂层的涂覆过程中，第一涂层的半干状态旨在加强两者之间的黏附性，并提高结合强度。与此同时，第一涂层的聚氨酯未完全固化，且纳米相变微胶囊的存在减缓了冷却速度，引导了第一涂层和第二涂层之间的组分迁移现象。因此，特定组分尤其是聚乙烯胺在涂层涂覆和固化过程中会从第一涂层部分迁移到第二涂层，从而增加了第二涂层中聚乙烯胺的含量。而由于聚乙烯胺含有丰富的阳离子季铵基团，而油墨中主要由阴离子成分构成，因此在喷码时产生的油墨能够更为快速而坚固地与塑料包装膜表面的聚乙烯胺结合。

11、这种双层结构的设计并非只是为了增强物理性能，更为巧妙的是其在油墨喷码过程中的应用。这一结合方式不仅确保了喷码的牢固性，还使得喷码字体具有更好的外观效果，塑料包装膜的外观和触感也更好。

12、总体而言，这种创新的双层涂层结构不仅通过组分迁移现象提高了第二涂层中关键组分的含量，还在喷码工艺中体现出明显的优势。这不仅改善了包装膜的物理性能，也提高了其在标识和追溯方面的实用性。这种工程设计的巧妙性在于通过复杂的化学和物理过程，创造出一种具备多功能性的包装膜，以适应不同领域的需求，从而在包装技术领域探索了一条前所未有的创新路径。

13、进一步的，所述纳米相变微胶囊的芯材为正十二烷，壁材为由钛酸四丁酯形成的二氧化钛。

14、正十二烷是一种相变材料，具有优异的相变特性。其在特定温度范围内能够实现相变，从而吸收或释放热量，为微胶囊在包装膜中的应用提供了温度敏感性。这种相变性质为包装膜增加了温度调控的能力，使其在不同环境条件下能够更好地适应，采用由钛酸四丁酯形成的二氧化钛作为微胶囊的壁材，赋予了纳米相变微胶囊更强的稳定性和耐久性。二氧化钛具有优异的化学稳定性和抗氧化性能，能够有效保护正十二烷芯材免受外部环境的影响，延长微胶囊的使用寿命。此外，二氧化钛还具有良好的光学性能，有助于提高包装膜的透明度和光泽度。另外，纳米相变微胶囊其特有的相变性质可以在包装过程中调控温度，促使第一涂层在半固态状态下更好地与第二涂层结合，实现更紧密的黏附，从而提高包装膜的结合强度。

15、进一步的，所述聚氨酯为水性聚氨酯树脂乳液。

16、进一步的，所述固化剂包括脂肪族异氰酸酯类固化剂、脂肪族氨乙基哌嗪ae固化剂、2-甲基咪唑固化剂、双氰胺固化剂中的一种或多种。

17、进一步的，所述溶剂包括乙醇、丙醇、丁醇中的一种或多种。

18、进一步的，所述分散剂包括十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。

19、进一步的，所述表面活性剂为硅氧烷和聚硅烷的混合物。

20、进一步的，所述第一涂层中还添加有0.2～0.5重量份的纳米纤维素纤维。

21、纳米纤维素纤维具备出色的表面特性，具有高比表面积和纳米级的直径。这种微观结构为涂层提供了更多的黏附点，使得第一涂层更加牢固地附着在塑料包装膜表面，同时使得第二涂层与第一涂层之间的结合更加牢固。

22、纳米纤维素纤维还具备优异的吸湿性和分散性。在包装膜中引入这种纤维素可以改善包装材料的湿敏性，有助于调控包装膜在湿润环境中的性能

23、进一步的，控制第一涂层中聚乙烯胺的分子量和第二涂层中聚乙烯胺的分子量的比例为1∶10～1000。

24、首先，该比例的调控有助于实现对包装膜的强度和柔韧性的平衡。较低分子量的聚乙烯胺能够增加包装膜的柔韧性，使其更具韧性和延展性，从而降低了包装膜在使用过程中的易破裂性。而较高分子量的聚乙烯胺则有助于提高包装膜的强度，使其更具刚性，有利于抵抗外部冲击和拉伸力。

25、其次，该比例的调控有助于调整包装膜的表面性质。聚乙烯胺在涂层中具有良好的黏附性，而调控分子量比例可影响包装膜表面的粗糙度和涂层的均匀性。适当的聚乙烯胺分子量比例可以提高涂层的光滑度和均匀性，改善包装膜的外观，同时有利于油墨的均匀喷码，进一步提高印刷质量。

26、另外，通过这种比例调控，可以调整包装膜的附着性。在喷码过程中，油墨主要由阴离子成分组成，而聚乙烯胺中含有较多的阳离子季铵基团。适当的分子量比例可提高聚乙烯胺在第二涂层中的含量，从而增加包装膜表面阳离子基团的数量，促使油墨更加牢固地与包装膜结合，提高喷码的附着力和持久性。

27、一种塑料包装膜用涂层的制备方法，包括以下步骤：

28、s1：对塑料包装膜表面进行清理；

29、s2：将清理后的塑料包装膜进行预热至40～50℃；

30、s3：将预热后的塑料包装膜上先涂上第一涂层，并在烘箱中维持预加热的温度加热1-5min，使得第一涂层处于半干状态；

31、s4：将第二涂层涂覆于半干的第二涂层上，并自然冷却至室温，随后再送入烘箱中加热至两层涂层均固化。

32、在s1步骤中对塑料包装膜表面进行清理，有效去除表面污染物和杂质，为后续涂层的均匀附着提供了清洁的基础，确保了整体工艺的可靠性。

33、在s2步骤中，通过将清理后的塑料包装膜进行预热至40～50℃，为后续的涂层工艺创造了适宜的温度条件。这不仅有助于提高涂层材料的流动性，使其更容易均匀涂覆在包装膜表面，同时也有助于促使涂层在加热过程中更好地与包装膜表面结合，增强了涂层的附着性。

34、在s3步骤中，通过先涂覆第一涂层并在烘箱中维持预加热的温度加热1-5min，使得第一涂层处于半干状态。这种处理方式既促进了第一涂层与包装膜的初步结合，又保留了一定的湿润度，为第二涂层的加工提供了理想的条件。

35、在s4步骤中，将第二涂层涂覆于半干的第一涂层上，并自然冷却至室温，然后再送入烘箱中加热至两层涂层均固化。这个步骤确保了两层涂层的紧密结合，通过温度的逐步升高和自然冷却的过程，有助于形成更加均匀、牢固的涂层结构。整个工艺的设计合理，通过控制温度和涂层的状态，实现了两层涂层的协同作用，最终形成了一个具有优异性能的塑料包装膜。

36、综上所述，本发明具有以下有益效果：

37、本发明中的塑料包装膜涂层，包括第一涂层和第二涂层。这两个涂层采用不同的组分，主要成分包括聚乙烯颗粒、聚乙烯胺、聚氨酯、固化剂、溶剂、表面活性剂、分散剂，以及第一涂层中的纳米相变微胶囊。这种双层结构的设计旨在通过聚氨酯和固化剂的作用，以及第一涂层中添加的纳米相变微胶囊，提高涂层与塑料包装膜的结合强度。

38、在涂覆的过程中，第一涂层在半干状态下，使得第二涂层与其结合更加紧密。此外，由于第一涂层中的聚氨酯未完全固化，以及纳米相变微胶囊的存在，涂层之间发生了组分的迁移现象。具体来说，第一涂层中的聚乙烯胺在涂覆第二涂层时迁移到第二涂层中，提高了第二涂层中聚乙烯胺的含量。由于聚乙烯胺中含有阳离子季铵基团，这有助于油墨在喷码时更牢固地与塑料包装膜结合。

39、此外，纳米相变微胶囊的芯材为正十二烷，壁材为由钛酸四丁酯形成的二氧化钛。这种微胶囊具有相变特性，能够在特定温度范围内实现相变，增加包装膜的温度调控能力，并通过二氧化钛的稳定性和耐久性提高微胶囊的性能。

40、此外，第一涂层中还添加了纳米纤维素纤维，以提高涂层的附着性。最后，通过调控第一涂层和第二涂层中聚乙烯胺的分子量比例，可以实现包装膜在强度、柔韧性、外观和喷码附着力等方面的平衡和优化。