CN102717573A - 一种改性聚乙烯薄膜及其制成的复合膜 - Google Patents
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Abstract
本发明一种改性聚乙烯薄膜，其特征在于，包括如下重量份的原料：线性低密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯40-60份，聚丁烯或改性聚丁烯15-25份，乙丙共聚物25-35份。本发明还提供由上述改性聚乙烯薄膜制成的复合膜。本发明不仅提高改性聚乙烯薄膜的横向、纵向拉伸强度，在加工和使用该改性聚乙烯薄膜时不会出现分层现象，进一步制成的复合膜包装材料具有良好的密封效果，而且改性聚乙烯薄膜保持良好的易揭开性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性聚乙烯薄膜和由其制成的复合膜，属于包装材料领域。
背景技术
聚乙烯（PE）主要包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯等。低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯可以应用于包装材料中，而高密度聚乙烯由于耐老化性能差和受环境应力容易开裂性，故而不适于制作包装材料，一般仅适于制作管材、中空瓶、注射制品等产品。在包装材料中，一般采用低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯来制作复合膜的热封层，然后将复合膜的热封层两两相对热封，便达到了密封的效果。但是低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的粘性很大，一旦利用它对两层复合膜进行热封，那么就会导致两层复合膜之间产生很强的结合力，消费者在使用时很难在一般的施力状态下将两层复合膜揭开，使用起来不方便。为了保证热封后的包装在使用时可以方便揭开，研究人员对聚乙烯材料进行了改性的研究。
现有技术中，为了解决上述技术问题，研究人员尝试在聚乙烯中添加一些与聚乙烯不相容的其它烯烃制得混合物，然后再将该混合物应用于复合膜的热封层，使得复合膜具有较好的易揭开性能和适宜的热封强度。如中国专利文献CN101503537A公开了一种卫生袋专用易揭型热膜，该易揭型热膜的原料包括：100重量份聚乙烯、10-50重量份聚丁烯或改性聚丁烯。上述易揭型热膜由于聚丁烯或改性聚丁烯的添加从而实现了对聚乙烯原料的改性，改性后的聚乙烯具有很好的热封粘结性，也有一定的粘结强度，可以承装物品，同时也可以在一般的施力状态下轻易揭开，使用较为便利。
中国专利文献CN101942133A公开了一种聚乙烯薄膜及其制备方法，该薄膜包括：50wt%-70wt%的低密度聚乙烯、20wt%-30wt%的线性低密度聚乙烯和10wt%-20wt%的聚丁烯-1。在该文献中还明确记载：由于聚丁烯-1在聚乙烯中具有低相容性和易分散性，因而将聚丁烯-1与低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯共混后，低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯可形成连续的聚乙烯相，聚丁烯-1相则以“海岛”状均匀分散在于PE相中。因此该薄膜的热封强度较为均一，便于消费者掌握开启的力度，使用同样比较便利。
陈静仪，杨玲（聚丁烯的应用.化工新型材料[J]，2001，29（1）：38-39）分析和总结了聚乙烯与聚丁烯-1不相容性的特性对复合膜易剥开性能和热封强度的影响，认为：由于聚乙烯与聚丁烯-1不相容，有效地降低了拆散分子所需的作用力，成功地使薄膜同时具有易剥开的性能和较强的密封性能；当聚乙烯和聚丁烯-1两种聚合物混合时，即使在比例较小时也会出现不相容性，使聚丁烯均匀分散嵌入聚乙烯的母体中，在包装过程中这种混合材料制成的膜密封在一起，形成内部的弱键；当遇到外力作用剥开的时候，膜就沿着内部的弱键分开，只需要较小的力就能顺利剥开，易于控制。
虽然利用聚乙烯与聚丁烯不相容的特性可以使改性聚乙烯的复合膜达到较好的易揭开性能和适合的热封强度，但是仍然存在两个问题，第一个问题是由于聚乙烯与聚丁烯的不相容，导致两相间的粘结强度低，进而制成的薄膜横向、纵向拉伸强度较低，在拉伸过程中容易出现裂缝，甚至断裂；第二个问题是由于聚乙烯与聚丁烯的相容差，分散相往往聚集到一起，其共混物制成的薄膜在加工和使用过程中很容易出现分层现象，从而造成在热封后的复合膜密封效果不好。如何提高聚乙烯和聚丁烯的相容性，并同时解决薄膜横向、纵向拉伸强度较低以及复合膜容易出现分层、密封效果不好的问题，还有在适宜的开启力度下将复合膜揭开的问题，目前还没有相关的研究报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中的在利用聚乙烯与聚丁烯不相容的特性来改善复合膜的易揭开性能和热封强度中，不能同时解决薄膜横向、纵向拉伸强度较低以及复合膜容易出现分层、密封效果不好的问题，还有不能在适宜的开启力度下将复合膜揭开的问题，进而提供一种适合作为复合膜热封层的改性聚乙烯薄膜。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种改性聚乙烯薄膜，包括如下重量份的原料：
线性低密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯40-60份，
聚丁烯或改性聚丁烯15-25份，
乙丙共聚物25-35份。
所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.0-2.0g/10min，所述低密度聚乙烯的熔融1.0-2.0g/10min，所述聚丁烯或改性聚丁烯的熔融指数为0.2-1.0g/10min，所述乙丙共聚物的熔融指数为1.0-4.0g/10min。
所述聚丁烯为聚正丁烯、聚异丁烯或聚正丁烯与聚异丁烯的共混物，所述改性聚丁烯为丁烯与丙烯酸酯的聚合物、或者聚丁烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混改性物。
本发明还提供了由上述的改性聚乙烯薄膜制备的复合膜，所述复合膜为复合层结构，所述复合膜具有热封层，所述热封层包括如下重量份的原料：
线性低密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯40-60份，
聚丁烯或改性聚丁烯15-25份，
乙丙共聚物25-35份。
所述热封层的厚度为16μm-20μm。
所述复合膜还包括承印层，所述热封层为内层，所述承印层为外层，所述承印层为聚酯层、聚丙烯层或纸层；
所述聚丙烯层为电晕处理的双向拉伸聚丙烯薄膜层。
所述复合膜还包括阻隔层，所述阻隔层位于热封层和承印层之间，所述阻隔层为铝箔层。
所述复合膜还包括阻隔层，所述增强层位于热封层和阻隔层之间，所述增强层为尼龙层。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
（1）本发明的改性聚乙烯包括如下重量份的原料：线性低密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯40-60份，聚丁烯或改性聚丁烯15-25份，相容剂25-35份，这样乙丙共聚物起到“乳化剂”作用,降低聚乙烯和聚丁烯的两相界面张力,促使聚乙烯和聚丁烯的分散相微细化、均匀分散，不再出现“海岛”状两相结构，提高两相间的粘合强度，进而提高了薄膜的横向、纵向拉伸强度；由于聚乙烯和聚丁烯的分散相微细化、均匀分散，在薄膜的加工和使用过程中不再出现分层的现象；虽然乙丙共聚物使聚乙烯和聚丁烯的相容性增加了很多，但是乙丙共聚物并不与聚乙烯和聚丁烯发生反应，只将聚乙烯和聚丁烯相互分散，从而得到宏观上均匀的共混物，所以由聚乙烯、聚丁烯和乙丙共聚物制得的薄膜仍然具有良好的易揭开性能。
（2）本发明的所述乙丙共聚物所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.0-2.0g/10min，所述低密度聚乙烯的熔融指数为1.0-2.0g/10min，所述聚丁烯或改性聚丁烯的熔融指数为0.2-1.0g/10min，所述乙丙共聚物的熔融指数为1.0-4.0g/10min，这样可以使聚丁烯相和聚乙烯相保持较高的粘合强度，两相之间可以更均匀地分散，改性聚乙烯薄膜的横向、纵向拉伸强度进一步提高。
（3）本发明的改性聚乙烯薄膜制备的复合膜，所述复合膜为复合层结构，所述复合膜具有热封层，所述热封层包括如下重量份的原料：所述热封层的原料包括线性低密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯40-60份，聚丁烯或改性聚丁烯15-25份，乙丙共聚物25-35份，这样不但可以使复合膜达到较好易揭开性能和适合的热封强度，而且用于热封层的改性聚乙烯薄膜层不会出现裂缝或断裂以及薄膜材料分层的问题，复合膜在热封后具有非常好的密封效果。
（4）本发明采用所述热封层的厚度为16μm-20μm，可以使达到更好的易揭开性能和适合的热封强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但应当说明的是，这些实施例仅用于说明本发明的方法，而并不能将本发明的范围局限于此。
下面将通过具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
先将50kg线性低密度聚乙烯（上海赛科石化，0220kj，熔融指数2.0），20kg聚异丁烯（德国巴塞尔公司，PB0110M，熔融指数0.4），30kg乙丙共聚物（日本化聚公司，WFX4TA，熔融指数4.0）均匀混合，从而形成共混物，然后将所述共混物加入到吹膜机（大连政华洋塑料机械公司，SJGM-Z65×30*32000型，下同）中，通过吹膜法制得改性聚乙烯薄膜a，其中，改性聚乙烯薄膜a没有出现分层现象。
作为可以变换的实施方式，采用熔融指数为1.0-2.0g/10min的线性低密度聚乙烯、熔融指数为0.2-1.0g/10min的聚异丁烯、熔融指数为1.0-4.0g/10min的乙丙共聚物等不同熔融指数的原料也可以制得改性聚乙烯薄膜，并且使热封后的改性聚乙烯薄膜的热封强度保持在5-15N/15mm范围内，具有很好的易揭开性能和密封性能，同时不会出现分层现象。
实施例2
先将60kg低密度聚乙烯（巴斯夫公司、24200H、熔融指数为2.0），15kg聚正丁烯（荷兰安德列巴塞尔、KTAR05、熔融指数为0.5g/10min），25kg乙丙共聚物（日本化聚公司，WFX4TA，熔融指数4.0）均匀混合，从而形成共混物，然后将共混物加入到吹膜机中，通过吹膜法制得改性聚乙烯薄膜b，其中，改性聚乙烯薄膜b没有出现分层现象。
作为可以变换的实施方式，采用熔融指数为1.0-2.0g/10min的低密度聚乙烯、熔融指数为0.2-1.0g/10min的聚正丁烯、熔融指数为1.0-4.0g/10min的乙丙共聚物等不同熔融指数的原料也可以制得改性聚乙烯薄膜，并且使热封后的改性聚乙烯薄膜的热封强度保持在5-15N/15mm范围内，具有很好的易揭开性能和密封性能，同时不会出现分层现象。
实施例3
先将50kg线性低密度聚乙烯（上海赛科石化，0220kj，熔融指数2.0），25kg改性聚丁烯（丁烯与丙烯酸酯的聚合物，熔融指数为0.5g/10min），25kg乙丙共聚物（日本化聚公司，WFX4TA，熔融指数4.0）均匀混合，从而形成共混物，然后将共混物加入到吹膜机中，通过吹膜法制得改性聚乙烯薄膜c，其中，改性聚乙烯薄膜c没有出现分层现象。
作为可以变换的实施方式，采用熔融指数为0.2-1.0g/10min的改性聚丁烯也可以制得改性聚乙烯薄膜，并且使热封后的改性聚乙烯薄膜的热封强度保持在5-15N/15mm范围内，具有很好的易揭开性能和密封性能，同时不会出现分层现象。
实施例4
先将40kg低密度聚乙烯（巴斯夫公司、24200H、熔融指数为2.0），25kg改性聚丁烯（聚丁烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混改性物，熔融指数为0.5），35kg乙丙共聚物（日本化聚公司，WFX4TA，熔融指数4.0）均匀混合，从而形成共混物，然后将共混物加入到吹膜机中，通过吹膜法制得改性聚乙烯薄膜d，其中，改性聚乙烯薄膜d没有出现分层现象。
实施例5
先将30kg线性低密度聚乙烯（上海赛科石化，0220kj，熔融指数2.0），20kg低密度聚乙烯（巴斯夫公司、24200H、熔融指数为2.0），20kg聚异丁烯（德国巴塞尔公司，PB0110M，熔融指数0.4），30kg乙丙共聚物（日本化聚公司，WFX4TA，熔融指数4.0）均匀混合，从而形成共混物，然后将所述共混物加入到吹膜机中，通过吹膜法制得改性聚乙烯薄膜e，其中，改性聚乙烯薄膜e没有出现分层现象。
本实施例中线性低密度聚乙烯与低密度聚乙烯的重量比值为3：2，作为可以变换的实施方式，当同时采用线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯两种聚乙烯作为薄膜的原料时，线性低密度聚乙烯与低密度聚乙烯的重量比值没有任何的限制，可以为任意比例，热封后的改性聚乙烯薄的热封强度保持在5-15N/15mm范围内，具有很好的易揭开性能和密封性能，同时改性聚乙烯薄膜不会出现分层现象。
实施例6
按照实施例1的方法制备厚度为16μm的改性聚乙烯薄膜，并作将其作复合膜的热封层，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为承印层，所述改性聚乙烯薄膜与聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜以胶粘方式复合在一起，便形成了复合膜A，其中，复合膜A的热封层没有出现分层现象。
作为可以变换的实施方式，聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜可以替换为聚丙烯薄膜或纸，测定其复合膜热封强度为5N/15mm-15N/15mm，替换后的薄膜也具有很好的易揭开性能。
实施例7
按照实施例2的方法制备厚度为20μm的改性聚乙烯薄膜，并作将其作复合膜的热封层，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为承印层，采用铝箔作为阻隔层，所述改性聚乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和铝箔以胶粘方式复合在一起，便形成了复合膜B，该复合的热封层为内层，承印层为外层，阻隔层位于热封层和承印层之间，其中，复合膜B的热封层没有出现分层现象。
实施例8
按照实施例3的方法制备厚度为20μm的改性聚乙烯薄膜，然后将其作为热封层，采用电晕处理的双向拉伸聚丙烯薄膜作为承印层，铝箔作为阻隔层，尼龙材料作为增强层，将所述改性聚乙烯薄膜、电晕处理的双向拉伸聚丙烯薄膜、铝箔和尼龙以胶粘方式复合在一起，便形成了复合膜C，该复合的热封层为内层，承印层为外层，阻隔层位于热封层和承印层之间，增强层位于热封层和阻隔层之间，其中，复合膜C的热封层没有出现分层现象。
实施例9
按照实施例4的方法制备厚度为18μm的改性聚乙烯薄膜，然后将其作为热封层，采用电晕处理的双向拉伸聚丙烯薄膜作为承印层，铝箔作为阻隔层，尼龙材料作为增强层，将所述改性聚乙烯薄膜、电晕处理的双向拉伸聚丙烯薄膜、铝箔和尼龙以胶粘方式复合在一起，便形成了复合膜D，该复合的热封层为内层，承印层为外层，阻隔层位于热封层和承印层之间，增强层位于热封层和阻隔层之间，其中，复合膜D的热封层没有出现分层现象。
对比例1
与实施例1的方法相同，不同点在于没有加入乙丙共聚物，制得改性聚乙烯薄膜f；其中，在线性低密度聚乙烯与聚异丁烯混合时，两相间的粘合强度低，不容易形成均匀的混合物，而且改性聚乙烯薄膜f有分层现象。
对比例2
与实施例2的方法相同，不同点在于没有加入乙丙共聚物，制得改性聚乙烯薄膜g；其中，在低密度聚乙烯与聚异丁烯混合时，两相间的粘合强度低，不容易形成均匀的混合物，而且改性聚乙烯薄膜g有分层现象。
对比例3
与实施例3的方法相同，不同点在于没有加入乙丙共聚物，制得改性聚乙烯薄膜h；其中，在低密度聚乙烯与改性聚丁烯混合时，两相间的粘合强度低，不容易形成均匀的混合物，而且改性聚乙烯薄膜h有分层现象。
对比例4
与实施例6的方法相同，不同点在于采用对比例1制备的改性聚乙烯薄膜作为热封层，制得复合膜F；其中，复合膜F的热封层有分层现象。
对比例5
与实施例7的方法相同，不同点在于采用对比例2制备的改性聚乙烯薄膜作为热封层，制得复合膜G；其中，复合膜G的热封层有分层现象。
对比例6
与实施例8的方法相同，不同点在于采用对比例3制备的改性聚乙烯薄膜作为热封层，制得复合膜H；其中，复合膜H的热封层有分层现象。
测试例
热封强度的测试
实施例6-9的复合膜A、B、C、D和对比例4-6的复合膜F、G、H分别在160℃进行热封，然后将热封后的复合膜裁成宽度为15mm，长度为100mm试样条，再按标准QB/T2358-98的方法进行测定两层薄膜之间的热封强度（即热合强度），测试结果见表1：
表1
| 序号 | A | B | C | D | F | G | H |
| 热封强度（N/15mm） | 11 | 15 | 6 | 7 | 10 | 14 | 6 |
由表1的数据可知：实施例6-9的复合膜热封后的热封强度为5-15N/15mm，对比例4-6的复合膜的热封强度为5-15N/15mm，由此可知，乙丙共聚物的加入对复合膜的热封强度影响很小，复合膜仍具有很好的易揭开性能。
密封性能的测试
为了更好地说明本发明所述的改性聚乙烯薄膜及由其制成的复合膜的密封性能，将实施例6-9的复合膜A、B、C、D和对比例4-6的复合膜F、G、H的热封层分别两两相对，再进行热封，热封温度为160℃，制得封袋，然后按照GB/T15171-1994的方法测定上述封袋的密封性能，测试结果为：由实施例6-9的复合膜制备封袋均为合格，而由对比例4-6的复合膜制备的封袋均不合格。
由上述密封性能的测试可知：加入乙丙共聚物后，可使复合膜制备的封袋具有良好的密封性能，其原因为乙丙共聚物使聚乙烯和聚丁烯的相容性增加了很多，聚乙烯和聚丁烯的分散相微细化、均匀分散，在薄膜的加工和使用过程中不再出现分层的现象，从而改善了改性聚乙烯薄膜和及其制成的复合膜的密封性能。
拉伸强度
为了更好地说明本发明所述的改性聚乙烯薄膜的拉伸性能，按照标准GB/13022测定将实施例1-5制备的改性聚乙烯薄膜a、b、c、d、e和对比例1-3制备的改性聚乙烯薄膜f、g、h的拉伸强度，测试结果见表2：
表2
| 序号 | a | b | c | d | e | f | g | h |
| 横向拉伸强度(MPa) | 21 | 19 | 20 | 23 | 22 | 16 | 14 | 16 |
| 纵向拉伸强度(MPa) | 24 | 22 | 23 | 27 | 25 | 20 | 17 | 19 |
由表2的数据可知：实施例1-5制备的改性聚乙烯薄膜具有较大的横向、纵向拉伸强度，在拉伸过程中不容易出现裂缝或断裂的情况，而对比例1-3的改性聚乙烯薄膜的横向、纵向拉伸强度较低，在拉伸过程中容易出现裂缝或断裂的情况。因此，加入乙丙共聚物，可以提高改性聚乙烯薄膜的横向、纵向拉伸强度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种改性聚乙烯薄膜，其特征在于，包括如下重量份的原料：
线性低密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯40-60份，
聚丁烯或改性聚丁烯15-25份，
乙丙共聚物25-35份。
2.根据权利要求1所述的改性聚乙烯薄膜，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.0-2.0g/10min，所述低密度聚乙烯的熔融指数为1.0-2.0g/10min，所述聚丁烯或改性聚丁烯的熔融指数为0.2-1.0g/10min，所述乙丙共聚物的熔融指数为1.0-4.0g/10min。
3.根据权利要求1或2所述的改性聚乙烯薄膜，其特征在于，所述聚丁烯为聚正丁烯、聚异丁烯或聚正丁烯与聚异丁烯的共混物，所述改性聚丁烯为丁烯与丙烯酸酯的聚合物、或者聚丁烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混改性物。
4.一种由权利要求1-3中任意一项所述的改性聚乙烯薄膜制备的复合膜，所述复合膜为复合层结构，所述复合膜具有热封层，其特征在于，所述热封层包括如下重量份的原料：
线性低密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯40-60份，
聚丁烯或改性聚丁烯15-25份，
乙丙共聚物25-35份。
5.根据权利要求4所述的复合膜，其特征在于，所述热封层的厚度为16μm-20μm。
6.根据权利要求4或5所述的复合膜，其特征在于，所述复合膜还包括承印层，所述热封层为内层，所述承印层为外层，所述承印层为聚酯层、聚丙烯层或纸层。
7.根据权利要求6所述的复合膜，其特征在于，所述聚丙烯层为电晕处理的双向拉伸聚丙烯薄膜层。
8.根据权利要求6中所述的复合膜，其特征在于，所述复合膜还包括阻隔层，所述阻隔层位于热封层和承印层之间，所述阻隔层为铝箔层或聚氯乙烯层。
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的复合膜，其特征在于，所述复合膜还包括增强层，所述增强层位于热封层和阻隔层之间，所述增强层为尼龙层。
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