一种可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜及其制备方法

本发明涉及热封膜，尤其涉及一种可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜及其制备方法。

背景技术：

1、随着人们生活节奏加快、生活品质的逐渐提高，近年来我国预制菜快速发展，各类冷冻食品、蒸煮食品、速食食品越来越多的出现在人们的菜谱中，且体量巨大。随着预制菜的发展，对包装的要求越来越高，尤其是在软塑包装材料领域。目前，冷冻食品和蒸煮食品由于包装的功能属性不同，使用的材质往往不一致，冷冻产品常用聚乙烯类软塑包装材料，耐低温可达-28℃以上，而蒸煮食品常用聚丙烯类软塑包装材料，要求耐高温可达121℃以上。随着消费需求的不断丰富，现在预制菜常常是先冷冻、冷藏、低温保存，食用不拆包装，直接隔水加热或者蒸煮，而上述传统包装材料应用的局限性也随之不断显现。热封层用的聚乙烯熔点低，无法满足高温热封包装要求；而聚丙烯低温下发脆，热封强度低，包装容易开口。

2、预制菜应用场景的复杂化对包装材料提出了新的要求，实际应用中，要求包装材料既能耐低温冷冻、又能进行高温蒸煮；材料强度高，热封强度在温度变化下不受温度影响；且低温冷冻、冷藏及高温水煮、蒸煮过程中，要防止袋内水汽的凝结，影响产品的视觉感。此外，由于包装材料一般采用不同(类)材质的复合结构，导致其难以降解，无法再生和循环回收利用，不利于可持续发展。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：本发明提供一种可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜及其制备方法，本发明所得可回收的聚烯烃单一材质膜材料，能够同时满足包装材料耐低温冷冻性和耐高温蒸煮性的要求，且热封强度高，适用现在预制菜复杂应用场景的要求。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、本发明一方面提供一种可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，自上而下依次包括面层、芯层和热封层；

4、其中，所述热封层包括三元无规共聚聚丙烯65～80wt％、丙烯-乙烯共聚物10～35wt％、纳米二氧化硅0.5～3.0wt％；

5、所述丙烯-乙烯共聚物中丙烯与乙烯的单体比为80:20。

6、本发明提出的一种可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，其中，热封层以三元无规共聚聚丙烯和丙烯-乙烯共聚物为主，三元无规共聚聚丙烯的熔点高，可耐高温蒸煮，能为薄膜提供很好的高温热封功能，但其存在低温下容易发脆的问题。本发明引入特定单体比的丙烯-乙烯共聚物，其熔点超过128℃，高于高温蒸煮的121℃，可用于高温蒸煮包装，将其用于对三元无规共聚聚丙烯进行改性，其中的乙烯成分可加强三元无规共聚聚丙烯在低温下的热封功能，提高其低温热封强度，防止聚丙烯低温发脆。不同的丙烯-乙烯共聚物熔点不同，乙烯含量越高，低温热封效果越好，但乙烯含量太高，会导致丙烯-乙烯共聚物的熔点降低，因此，合适比例的丙烯-乙烯共聚物对薄膜性能有显著的影响。此外，热封层中还添加了纳米二氧化硅，其可以改善丙烯-乙烯共聚物加入，薄膜的发粘问题，提高薄膜的开口性。本发明通过对热封层中组分的设计优化，实现了包装材料同时具备优异的高、低温热封效果，满足不同场景下的热封性能要求。

7、可选地，所述三元无规共聚聚丙烯的熔点高于150℃。

8、根据上述描述可知，本发明采用耐高温的三元无规共聚聚丙烯，具有很好的高温热封效果，相较于常规热封类用的聚乙烯，其熔点普遍低于120℃，并不适合高温情况下的热封包装；而相较于耐高温的高密度聚乙烯，其黏度低，热封功能差，并不适用于热封层。

9、可选地，所述面层、芯层和热封层的比例为10～30wt％:50～75wt％:15～35wt％。

10、可选地，所述面层包括高密度聚乙烯92～96.5wt％、微米二氧化硅母料3～5wt％、抗静电剂0.5～3wt％。

11、可选地，所述芯层包括高密度聚乙烯91.5～95.5wt％、微米二氧化硅母料3～5wt％、高低温复配防雾剂母料1.5～3.5wt％。

12、根据上述描述可知，本发明的面层和芯层均以高密度聚乙烯为主，其可耐130℃以上高温，高密度聚乙烯还具有很好的水汽阻隔功能，特别适用于含水食品包装。通过添加微米二氧化硅无机料，微米级的粒径更大，一则，可使面层和芯层的耐温提高2～3℃，进一步提高面层和芯层的耐温性能；二则，可提高薄膜的硬挺度和强度；三则，还具有抗粘连的功能，能防止薄膜收卷时，层与层的粘合问题。同时，由于本发明热封层中含有丙烯-乙烯共聚物，其与聚丙烯、聚乙烯同时相容，因此，芯层与热封层复合时，二者的复合牢固度高，可避免加热蒸煮时，芯层与热封层产生分层现象。此外，本发明的面层、芯层和热封层选用的主体材料为pp和pe，属于同一类聚烯烃材质，因此，本发明所制得的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜还具有可循环回收再利用，减少塑料袋的废弃污染，节约石化资源的优点。

13、可选地，所述微米二氧化硅母料为含有20wt％微米二氧化硅的高密度聚乙烯母粒。

14、可选地，所述高低温复配防雾剂母料为含有20wt％高低温复配防雾剂的高密度聚乙烯母粒，所述高低温复配防雾剂包括失水山梨醇单硬脂酸酯30～40wt％、聚氧乙烯山梨醇酐棕榈酸酯30～40wt％、山梨糖醇单棕榈酸酯20～40wt％。

15、根据上述描述可知，本发明通过在芯层中添加高低温复配防雾剂，在薄膜三层共挤复合后，可迁移至热封层，使薄膜同时具有高低温防雾性能。其中，失水山梨醇单硬脂酸酯提供高温防雾效果，聚氧乙烯山梨醇酐棕榈酸酯提供低温防雾效果，山梨糖醇单棕榈酸酯改善初期防雾效果，很好地满足食品低温冷藏时的低温防雾，高温蒸煮时的高温防雾以及初期的快速防雾需求。

16、本发明另一方面提供一种上述可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜的制备方法，包括以下步骤：将所述面层、芯层和热封层按配方分别配料并混合均匀，利用三层共挤流延法进行共挤加工，即得可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜。

17、可选地，所述三层共挤流延法采用的设备为三层共挤流延机，各主机速率为15rpm，流延辊速率为10m/min，牵引辊速率为11m/min，收卷辊速率为11.5m/min，冷却机温度为25℃。

技术特征：

1.一种可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，其特征在于，自上而下依次包括面层、芯层和热封层；

2.如权利要求1所述的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，其特征在于，所述三元无规共聚聚丙烯的熔点高于150℃。

3.如权利要求1所述的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，其特征在于，所述面层、芯层和热封层的比例为10～30wt％:50～75wt％:15～35wt％。

4.如权利要求1所述的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，其特征在于，所述面层包括高密度聚乙烯92～96.5wt％、微米二氧化硅母料3～5wt％、抗静电剂0.5～3wt％。

5.如权利要求1所述的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，其特征在于，所述芯层包括高密度聚乙烯91.5～95.5wt％、微米二氧化硅母料3～5wt％、高低温复配防雾剂母料1.5～3.5wt％。

6.如权利要求4或5所述的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，其特征在于，所述微米二氧化硅母料为含有20wt％微米二氧化硅的高密度聚乙烯母粒。

7.如权利要求5所述的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，其特征在于，所述高低温复配防雾剂母料为含有20wt％高低温复配防雾剂的高密度聚乙烯母粒，所述高低温复配防雾剂包括失水山梨醇单硬脂酸酯30～40wt％、聚氧乙烯山梨醇酐棕榈酸酯30～40wt％、山梨糖醇单棕榈酸酯20～40wt％。

8.一种如权利要求1所述的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜的制备方法，包括以下步骤：将所述面层、芯层和热封层按配方分别配料并混合均匀，利用三层共挤流延法进行共挤加工，即得可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜。

9.如权利要求8所述的可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜的制备方法，其特征在于，所述三层共挤流延法采用的设备为三层共挤流延机，各主机速率为15rpm，流延辊速率为10m/min，牵引辊速率为11m/min，收卷辊速率为11.5m/min，冷却机温度为25℃。

技术总结本发明涉及一种可低温冷冻高温蒸煮聚烯烃防雾膜，自上而下依次包括面层、芯层和热封层；其中，所述热封层包括三元无规共聚聚丙烯65～80wt％、丙烯‑乙烯共聚物10～35wt％、纳米二氧化硅0.5～3.0wt％；所述丙烯‑乙烯共聚物中丙烯与乙烯的单体比为80:20。本发明的热封层以三元无规共聚聚丙烯和丙烯‑乙烯共聚物为主，三元无规共聚聚丙烯的熔点高，可耐高温蒸煮，能为薄膜提供很好的高温热封功能，但其存在低温下容易发脆的问题。本发明引入特定单体比的丙烯‑乙烯共聚物，其熔点超过128℃，高于高温蒸煮的121℃，可用于高温蒸煮包装，将其用于对三元无规共聚聚丙烯进行改性，其中的乙烯成分可加强三元无规共聚聚丙烯在低温下的热封功能，提高其低温热封强度，防止聚丙烯低温发脆。技术研发人员：苏羽航,徐余升,杨晨,王柏轩,庄霖莹,李艺群受保护的技术使用者：福建技术师范学院技术研发日：技术公布日：2024/6/23