本發明涉及消光膜領域，特別是涉及一種耐磨雙向拉伸聚丙烯消光膜及其制備方法。

背景技術：

1、bopp消光膜通常是一面啞光一面亮光或者兩面消光的bopp薄膜，主要是通過對光線進行散射來實現消光的效果，能提升印刷外包裝的檔次，由于消光膜的消光能給人一種柔和、時尚典雅的高檔感，消除眼睛疲勞，因此bopp消光膜在包裝領域的使用越來越廣泛，特別適用于涂布、復合等深加工行業和領域。

2、目前市場銷售的bopp消光膜的消光層主要是以高密度聚乙烯和無規共聚聚丙烯組合，消光母料體系中共聚聚丙烯為軟相，高密度聚乙烯為硬相，由軟包硬原則，高密度聚乙烯（硬相）多被共聚聚丙烯（軟相）包覆。消光膜的消光原理是消光母料拉伸過程中，因為共聚聚丙烯的無規度相對較高，結晶速度慢，結晶溫度相對較低，共聚聚丙烯會作為海相存在；但是高密度聚乙烯的高黏度，高結晶速率和高結晶度特性，高密度聚乙烯作為島相存在；成膜拉伸過程中，當共聚聚丙烯還處于相對軟相的狀態時，高密度聚乙烯已經完成部分或者大部分結晶，結晶的高密度聚乙烯成硬相，在外力拉伸作用力下，消光層在拉伸過程中高密度聚乙烯相就會相較共聚聚丙烯軟相凸出，在消光膜微觀的“海島”形態中是作為島相，海相的聚丙烯會包覆在高密度聚乙烯上，制膜雙向拉伸后微觀上呈現“海島”結構，形成粗糙不一的海島形貌的消光表層，從而實現消光效果。然而上述制膜工藝的消光膜產品在二次分切、覆膜過程接觸導輥等的過程中消光面經常會被摩擦留痕，且在導輥的表面出現一層薄薄的粉末，嚴重影響了bopp消光膜的包裝效果和下游應用的生產效率。

技術實現思路

1、基于此，本發明目的在于提供一種耐磨雙向拉伸聚丙烯消光膜及其制備方法，通過優化消光層材料成分，提高消光層耐刮擦性能，減少磨粉的問題，滿足后續加工性能要求，且能適應高速自動化生產。

2、一種耐磨雙向拉伸聚丙烯消光膜，包括依次設置的上表層消光層、中間芯層和下表層；所述上表層消光層包括45~55wt%高密度聚乙烯、42~47wt%無規共聚聚丙烯和3~8wt%三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體；所述中間芯層包括均聚聚丙烯；所述下表層包括均聚聚丙烯；所述上表層消光層中的所述無規共聚聚丙烯由淋洗溫度t1∈[25，60)℃的乙丙無規共聚物鏈段、淋洗溫度t2∈[60，95)℃的乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段和淋洗溫度t3∈[95，140]℃的均聚聚丙烯鏈段構成；淋洗溫度t2∈[60，95)℃的乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段在所述無規共聚聚丙烯的含量為60~80wt%。

3、經過發明人研究發現，bopp消光膜生產過程中，導輥表面出現的粉末是高密度聚乙烯，而bopp消光膜的消光面磨粉和不耐刮擦的主要原因是包裹硬相表面的軟相太軟；由于共聚聚丙烯比較軟，bopp消光膜的擦刮更多是發生于包裹在島相的共聚聚丙烯海相上，因此當共聚聚丙烯用于薄膜表層材料時，膜面會相對較軟，膜面屈服強度和拉伸性能較差，受到擠壓或者位移擦刮時就會容易留痕，嚴重時破壞原有膜面的微觀形態，因此整體耐擦刮性較差。另外，由于拉伸過程拉伸區域有先后之分，導致包裹高密度聚乙烯硬相表面的無規共聚聚丙烯軟相某些部分較厚，而某些部分較薄，薄的地方在受到外力時，如在二次分切、覆膜過程接觸導輥等的過程中被破壞后，導致高密度聚乙烯硬相與導輥等外物直接接觸，從而出現磨粉現象。

4、本發明的一種耐磨雙向拉伸聚丙烯消光膜在上表層消光層中添加的三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體，在無規共聚聚丙烯和高密度聚乙烯的共混體系中，三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體作為均相成核劑，能加快無規共聚聚丙烯的結晶速度和提高結晶溫度，短時間內形成更多的結晶核，提高結晶度；而且能改善無規共聚聚丙烯的結晶形態，使其形成更細小的球晶結構，細小的球晶結構能提高包裹高密度聚丙烯硬相表面無規共聚聚丙烯的硬度。優選地，三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體含量為3~8wt%，制得的聚丙烯消光膜挺度最優。當三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體的含量低于3%時，消光層中的軟相無規共聚聚丙烯的硬度不足，不利于形成核殼結構，難以獲得耐刮擦好、磨粉少的消光層；當三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體的含量高于8%時，彈性體過量會造成薄膜的力學性能下降。在下表層中添加適量的抗粘連劑，有利于增加所述消光膜的收解卷順暢性；若所述下表層中的抗粘連劑的含量低于1wt％，起不到有效的抗粘連作用；若抗粘連劑的含量高于5wt％，則在生產過程中容易產生抗粘連劑脫落的問題，導致污染導輥，同時會增加霧度和降低光澤度，影響產品的外觀。

5、此外，無規共聚聚丙烯是將乙烯作為單體與丙烯進行共聚而得到的二元共聚物，乙烯的引入，降低了分子鏈結構的有序性；無規共聚聚丙烯作為半結晶聚合物分子內的鏈結晶結構存在一定分布，升溫淋洗分級法是根據鏈結構參數對聚烯烴分子的結晶過程和結晶度大小的影響不同而對聚烯烴按結晶度大小進行分級。本發明的一種耐磨雙向拉伸聚丙烯消光膜的消光層中的中等結晶度的乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段（淋洗溫度t2∈[60，95)℃）的結晶溫度高，更有利于消光層中的軟相硬度的提高，有利于得到更好的耐刮擦能力，此外還使得無規共聚聚丙烯具有合適的結晶度、較慢的結晶速度，有利于高密度聚乙烯和無規共聚聚丙烯之間的相分離，保證消光的均勻性。通過控制上述中等結晶度的乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段（淋洗溫度t2∈[60，95)℃）含量改善其結晶形態，提高包裹硬相的軟相共聚聚丙烯的硬度，使上表層消光層在受到外力時，如在二次分切、覆膜過程接觸導輥等的過程中較高硬度的軟相能有效保護硬相不被導輥等外物摩擦脫落，避免出現磨粉現象；當中等結晶度的乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段（淋洗溫度t2∈[60，95)℃）含量小于60wt%時，不利于消光層中軟相硬度的提高，導致消光面的耐刮擦性較差；當中等結晶度的乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段（淋洗溫度t2∈[60，95)℃）含量大于80wt%時，無規共聚聚丙烯的結晶溫度過高，會導致結晶速度加快，高密度聚乙烯和無規共聚聚丙烯相分離效果變差，從而影響消光效果。控制中等結晶度的乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段（淋洗溫度t2∈[60，95)℃）的含量在上述范圍內，有利于提高消光層中軟相硬度，獲得消光效果均勻且耐刮擦性能好的消光層，使消光層在二次分切、覆膜過程接觸導輥等的過程中較高硬度的軟相能有效保護硬相（高密度聚乙烯）不被導輥等外物摩擦脫落，避免出現磨粉現象。

6、進一步地，所述上表層消光層包括以所述高密度聚乙烯為核，以所述三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體為殼的核殼結構。在上表層消光層的無規共聚聚丙烯和高密度聚乙烯的共混體系中，三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體分子鏈中的三元乙丙橡膠部分中的乙烯、丙烯基團與無規共聚聚丙烯能良好地相容，而三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體分子鏈中的高密度聚乙烯部分與消光母料中的高密度聚乙烯相容，在無規共聚聚丙烯和高密度聚乙烯之間形成良好的物理橋接作用，減少界面缺陷，使兩者的結合更加緊密，三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體在其中形成的核殼結構改善了無規共聚聚丙烯和高密度聚乙烯的相容性，使高密度聚乙烯與周圍的無規共聚聚丙烯結合更牢，即使在二次分切、覆膜過程與導輥接觸也不易出現磨粉的現象。此外，當所述耐磨雙向拉伸聚丙烯消光膜二次分切、覆膜過程接觸導輥時，由于核殼結構高密度聚乙烯表面包裹著一層三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體，三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體能有效吸收和分散部分的摩擦能量，避免因包裹高密度聚乙烯硬相表面的某些部分較薄軟相無規共聚聚丙烯遭到破壞后消光層的硬相高密聚乙烯直接接觸外物，改善無規共聚聚丙烯被破壞引起的刮痕和磨粉問題。

7、進一步地，在所述無規共聚聚丙烯中，淋洗溫度t1∈[25，60)℃的所述乙丙無規共聚物鏈段的含量為10~35wt%，淋洗溫度t3∈[95，140]℃的所述均聚聚丙烯鏈段的含量為5~10wt%。

8、進一步地，淋洗溫度t1∈[25，60)℃的所述乙丙無規共聚物鏈段的結晶度為10~15%，淋洗溫度t2∈[60，95)℃的所述乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段的結晶度為25~35%，淋洗溫度t3∈[95，140]℃的所述均聚聚丙烯鏈段的結晶度為40~60%。本發明將乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段的結晶度控制在上述范圍得到的耐磨雙向拉伸聚丙烯消光膜消光效果好，且能夠改善在二次分切、覆膜過程接觸導輥等過程中出現導輥表面的磨粉問題以及消光面刮痕問題；將具有不結晶或者是較低結晶度的乙丙無規共聚物鏈段和較高結晶度的均聚聚丙烯鏈段控制在上述范圍有利于保證消光層的消光效果以及提高無規共聚聚丙烯的硬度。若中等結晶度的乙烯-丙烯嵌段共聚物鏈段（淋洗溫度t2∈[60，95)℃）的結晶度小于25%，不利于消光層中軟相無規共聚聚丙烯硬度的提高，無法有效改善耐刮擦的性能；若結晶度大于25%，則不利于高密度聚乙烯和無規共聚聚丙烯之間的相分離，影響消光層的消光效果。

9、進一步地，所述上表層消光層中的所述無規共聚聚丙烯的結晶度為25~35%。當無規共聚聚丙烯的整體結晶度低于25%時，消光層中的軟相無規共聚聚丙烯軟相的硬度不足，不利于增強消光層的耐刮擦性能；當無規共聚聚丙烯的整體結晶度高于35%時，結晶度過高時影響無規共聚聚丙烯和高密度聚乙烯之間的相容性，不利于消光效果；無規共聚聚丙烯的結晶度為25~35%時制得的聚丙烯消光膜挺度最優。

10、進一步地，所述三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體中的三元乙丙橡膠與高密度聚乙烯之間的重量占比為(50-60)：(40-50)。三元乙丙橡膠中的乙烯和丙烯鏈段與高密度聚乙烯和無規共聚聚丙烯具有相似相容性，降低兩相間的界面張力，保證消光層的力學性能，再者三元乙丙橡膠主鏈為飽和結構，側鏈非共軛二烯烴含少量雙鍵，在加工的過程中，通過自由基反應與高密度聚乙烯和無規共聚聚丙烯共混體系發生部分接枝，進一步增強界面結合。當三元乙丙橡膠的占比低于50wt%，高密度聚乙烯的占比高于50wt%時，高密度聚乙烯含量過高會造成消光層在拉伸過程中出現裂紋的外觀質量問題；當三元乙丙橡膠的占比高于60wt%，高密度聚乙烯的占比低于40wt%時，三元乙丙橡膠含量過高會導致高密度聚乙烯和無規共聚聚丙烯混合體系的強度下降，影響薄膜的力學性能。

11、進一步地，所述三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體是由三元乙丙橡膠和高密度聚乙烯在交聯劑1,4-雙（叔丁基過氧異丙基）苯和助交聯劑三烯丙基異氰脲酸的作用下使用密煉機混合制備而成。

12、進一步地，在190℃，2.16kg的負荷下，所述三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體的熔融指數為8~13g/10min；所述上表層消光層中的所述高密度聚乙烯在190℃，2.16kg的負荷下的熔融指數為9~20g/10min；所述上表層消光層中的所述無規共聚聚丙烯在230℃，2.16kg的負荷下的熔融指數為6~10g/10min；所述上表層消光層中的所述無規共聚聚丙烯為無規乙丙共聚物。當三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體的熔融指數低于8?g/10min時，不利于其在界面處形成更均勻的硬相，也不利于增加兩者相容性、減少界面缺陷，造成消光層在二次分切、覆膜過程接觸導輥時，出現不耐刮擦和磨粉現象；當三元乙丙橡膠/高密度聚乙烯彈性體的熔融指數高于13?g/10min時，過高的熔體流動性，不利于其在消光組分高密度聚乙烯和無規共聚聚丙烯的界面處結合，無法形成穩定的核殼結構，影響消光層耐刮擦和減少磨粉的效果。

13、一種所述耐磨雙向拉伸聚丙烯消光膜的制備方法，包括以下步驟：

14、第一步：配料和塑化：在雙向拉伸制膜生產線的控制系統中設定原料使用比例，然后配料系統自動將經干燥處理的原料按照輸入比例輸送至擠出機，在所述擠出機內熔融塑化后，熔體經流道和分配器進入模頭；

15、第二步：鑄片：經所述模頭擠出后，所述熔體馬上接觸激冷輥，形成厚片；

16、第三步：縱向拉伸：所述厚片通過多組預熱輥加熱至設定溫度，開始縱向拉伸，然后進行定型；縱向拉伸比為2~6倍；

17、第四步：橫向拉伸：將經過縱向拉伸的所述厚片預熱至設定溫度，開始橫向拉伸，然后進行定型和冷卻處理得到多層結構薄膜；橫向拉伸比為8~10倍；

18、第五步：牽引收卷：出橫向拉伸單元的所述多層結構薄膜進入牽引單元，經過測厚和電暈處理后進入收卷單元，得到母卷；

19、第六步：分切：將經過時效處理的所述母卷進行分切處理，得到規定寬度和長度的膜卷。

20、進一步地，所述上表層消光層的熔融擠出溫度為200~260℃；所述中間芯層和所述下表層的熔融擠出溫度為230~260℃；所述熔體接觸所述激冷輥的工序中，激冷水和所述激冷輥溫度為15~50℃；縱向拉伸區溫度為90~130℃；橫向拉伸區溫度為155~165℃；縱向拉伸比為4.5~5.5倍；所述上表層消光層的電暈功率因數為20~25w·min/m。

21、為了更好地理解和實施，下面結合附圖詳細說明本發明。