CN103131151A

CN103131151A - 双向拉伸复合膜用pa6/pet材料及其生产方法

Info

Publication number: CN103131151A
Application number: CN2013101098322A
Authority: CN
Inventors: 王保续; 兰浩; 薛刚; 秦立杰
Original assignee: Weihai Lianqiao New Material Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Weihai Lianqiao New Material Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明涉及有机高分子领域，具体地说是一种双向拉伸复合膜用PA6/PET材料及其生产方法，采用聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、相容剂、成核剂、结晶促进剂、爽滑剂、润滑剂和抗氧剂为原料，经干燥、混合、挤出、切粒制得，其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：聚己内酰胺55～65%、聚对苯二甲酸乙二醇酯20%～30%、相容剂5～8%、结晶促进剂4～8%、成核剂0.5～2%、爽滑剂0.3～1.0%、润滑剂0.5～1.0%、抗氧剂0.3～0.5%。本发明的有益效果是，生产的聚己内酰胺/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料具有适当的粘度、结晶速度快、力学性能优异、符合双向拉伸复合膜加工工艺的要求。

Description

双向拉伸复合膜用PA6/PET材料及其生产方法

技术领域

本发明涉及有机高分子材料领域，具体地说是一种双向拉伸复合膜用聚己内酰胺（PA6）/聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）合金材料。

背景技术

我们知道，BOPA是双向拉伸尼龙薄膜（Biaxially oriented polyamide (nylon) film）的英文简称。双向拉伸尼龙薄膜（BOPA）是生产各种复合包装材料的重要材料，目前成为继BOPP、BOPET薄膜之后的第三大包装材料。与传统的聚氯乙烯薄膜、聚酯薄膜等相比，具有优良的耐破裂、耐冲击、抗穿刺性以及气味阻隔性等性能特点，被广泛地作为食品加工、医药卫生、化工产品等领域的包装材料，特别适合于冷冻包装、真空包装和蒸煮包装，对食品的保鲜、保香远远大于常规包装材料。预计未来5年国内对BOPA薄膜的市场需求将以每年15-20%的速度增长。此外，国际上对BOPA薄膜的需求量也很大，产品在国际市场处于供不应求的状态。但是BOPA膜用的原料方面，基本依靠进口，虽然国内也有生产，但是在性能和质量稳定性方面仍有欠缺，同时成本很高。为了抓住机遇，改变目前国内市场尼龙薄膜产量不大、档次不高、依赖进口的局面，提升中国BOPA薄膜的产品档次和市场竞争力，膜用原料的开发十分必要。

发明内容

本发明的目的是生产一种双向拉伸复合膜用聚己内酰胺/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料，通过材料选择，配方优化，工艺调整，生产出具有适当的粘度、力学性能优异、符合双向拉伸复合膜加工工艺的要求，适用于冷冻包装、真空包装和蒸煮包装等的原料。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，采用聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、相容剂、成核剂、结晶促进剂、爽滑剂、润滑剂和抗氧剂为原料，经干燥、混合、挤出、切粒制得，其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：聚己内酰胺55～65%、聚对苯二甲酸乙二醇酯20%～30%、相容剂5～8%、结晶促进剂4～8%、成核剂0.5～2%、爽滑剂0.3～1.0%、润滑剂0.5～1.0%、抗氧剂0.3～0.5%。

本发明各原料以重量百分比计的优选范围为，聚己内酰胺58～64%、聚对苯二甲酸乙二醇酯22%～28%、相容剂5～6%、结晶促进剂4～6%、成核剂0.5～1.0%、爽滑剂0.3～0.7%、润滑剂0.5～0.8%、抗氧剂0.3～0.5%。

本发明还可通过如下措施来实现：爽滑剂为十八烷基芥酸酰胺。润滑剂为N,N’－乙撑双硬脂酰胺。抗氧剂为亚磷酸酯类和硫代酯类抗氧剂的混合物。相容剂是乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物。结晶促进剂为聚丁二酸丁二醇酯。成核剂为纳米二氧化硅，尺寸为20-100nm。

一种生产前述双向拉伸复合膜用PA6/PET材料的方法，其特征是，按前述重量百分比计，将聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯120℃干燥4小时，水分质量含量保证在0.03%以下；将结晶促进剂在80℃干燥4小时，水分质量含量保证在0.02%以下；将前述干燥好的聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、结晶促进剂倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入相容剂、成核剂、爽滑剂、润滑剂以及抗氧剂；低速搅拌2分钟后，转成高速搅拌，待高速混合机内部温度达到40℃后再搅拌2分钟；最后将搅拌混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为240～260℃，螺杆转速为300～400r/min，产物经过水冷、切粒制得。

本发明的有益效果是，生产的聚己内酰胺/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料具有适当的粘度、结晶速度快、力学性能优异、符合双向拉伸复合膜加工工艺的要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

将聚己内酰胺（PA6）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）120℃干燥4小时，水分质量含量保证在0.03%以下；将结晶促进剂在80℃干燥4小时，水分质量含量保证在0.02%以下。将前述干燥好的聚己内酰胺（PA6）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、结晶促进剂倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入相容剂、成核剂、爽滑剂、润滑剂以及抗氧剂；低速搅拌2分钟后，转成高速搅拌，待高速混合机内部温度达到40℃后再搅拌2分钟。最后将搅拌混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为240～260℃，螺杆转速为300r/min，产物经过水冷、切粒制得。将生产出的材料在120℃干燥4小时，然后在注塑机上制备标准力学性能测试样条。注塑压力60～90Mpa，料筒温度245～260℃，模具温度80℃，注塑周期40s。具体实施例1～3的原料配比（质量百分数）见表一：

表一

Figure 2013101098322100002DEST_PATH_IMAGE002

PA6/PET合金的性能参数按照国家标准进行测试，热收缩率按照国标并结合客户要求测试，材料的各项性能见表二：

表二

Figure 2013101098322100002DEST_PATH_IMAGE004

上述聚己内酰胺（PA6）树脂在材料组合物中为主要树脂，粘度范围在3.0-3.5之间，含量不可以过低，否则影响材料的基本性能；聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）树脂在材料组合物中为主要树脂，主要用来降低合金材料的成本，使其更有竞争优势；相容剂用来增加PET和PA两种材料的相容性，以获得性能更佳的合金材料，相容剂是乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物（E-MA-GMA）。结晶促进剂为聚丁二酸丁二醇酯（PBS），主要是对PET、链段进行“解冻”，提高了链段的活动能力，从而有利于PET结晶，并且使PET结晶更加完善。成核剂为纳米二氧化硅（n-SiO2），尺寸为20-100nm，起到促进PET结晶成核的作用，从而加快了PET的结晶速度。爽滑剂为十八烷基芥酸酰胺（硬脂基芥酸酰胺），在合金材料中，其分子量大，向表面迁移速度相对较慢，避免双向拉伸PA膜生产时的走辊和辊轴缠结，不容易影响薄膜的塑封效果。润滑剂为N,N’－乙撑双硬脂酰胺，主要起到外润滑的作用，防止膜材料粘连。抗氧剂为亚磷酸酯类和硫代酯类抗氧剂的混合物。

本发明所有的原材料，聚己内酰胺（PA6）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、相容剂、成核剂、结晶促进剂、爽滑剂、润滑剂和抗氧剂等以合适的比例协同作用，同时按照固定的混合工艺生产，使得利用本发明制备的PA6/PET合金材料具有以下优良性能：

1、优异的力学性能和低成本

在本PA6/PET合金材料中，因为对PA原料粘度方面的选择，使得材料能够保持膜用尼龙的基本性能。同时大量PET树脂的加入，可以较大幅度的降低材料的成本，进而具有更大的市场竞争优势。但是由于二者属于不相容体系，通过添加相容剂，可以在各个组分合适比例协同作用下，在PET与PA6之间起到表面活性剂的作用，发生一定的化学反应，促进PET与PA6之间的结合，使合金材料的拉伸强度提高。

2、良好的结晶性和结晶速率

聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种来源广泛且成本低廉的高分子材料，有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3～5倍，耐折性好。具有优良的耐高、低温性能，可在120℃温度范围内长期使用，短期使用可耐150℃高温，可耐-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小。缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长。材料中采用成核剂和结晶促进剂复配来解决这一缺点。结晶促进剂不仅使聚合物分子链运动容易而有利于结晶时定向排列，晶体生成速度加快。而且使成核剂的成核效率提高，晶核生成速度加快，晶核数目增多而晶体尺寸减小。此外，结晶促进剂还部分参与了聚酯的酯交换反应，在低用量时有利于聚合物特性粘数提高，增加性能。

3、良好的爽滑性和开口性，保证材料生产要求

本发明的组分中添加了少量的爽滑剂和润滑剂，两者的协同作用能显著降低制品（薄膜）表面的动态和静态摩擦系数，提高易加工性，避免双向拉伸PA膜生产时的走辊和辊轴缠结，不容易影响薄膜的塑封效果。

Claims

1.一种双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，采用聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、相容剂、成核剂、结晶促进剂、爽滑剂、润滑剂和抗氧剂为原料，经干燥、混合、挤出、切粒制得，其技术特征是：原料组成以重量百分比计包括，聚己内酰胺55～65%、聚对苯二甲酸乙二醇酯20%～30%、相容剂5～8%、结晶促进剂4～8%、成核剂0.5～2%、爽滑剂0.3～1.0%、润滑剂0.5～1.0%、抗氧剂0.3～0.5%。

2.一种双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，其特征是：各原料以重量百分比计为，聚己内酰胺58～64%、聚对苯二甲酸乙二醇酯22%～28%、相容剂5～6%、结晶促进剂4～6%、成核剂0.5～1.0%、爽滑剂0.3～0.7%、润滑剂0.5～0.8%、抗氧剂0.3～0.5%。

3.根据权利要求１所述双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，其特征在于所说的爽滑剂为十八烷基芥酸酰胺。

4.根据权利要求１所述双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，其特征在于所说的润滑剂为N,N’－乙撑双硬脂酰胺。

5.根据权利要求１所述双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，其特征在于所说的抗氧剂为亚磷酸酯类和硫代酯类抗氧剂的混合物。

6.根据权利要求１所述双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，其特征在于所说的相容剂是乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物。

7.根据权利要求１所述双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，其特征在于所说的结晶促进剂为聚丁二酸丁二醇酯。

8.根据权利要求１所述双向拉伸复合膜用PA6/PET材料，其特征在于所说的成核剂为纳米二氧化硅，尺寸为20-100nm。

9.一种生产权利要求1所述双向拉伸复合膜用PA6/PET材料的方法，其技术特征是：其特征是；将聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯120℃干燥4小时，水分质量含量保证在0.03%以下；将结晶促进剂在80℃干燥4小时，水分质量含量保证在0.02%以下；将前述干燥好的聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、结晶促进剂倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入相容剂、成核剂、爽滑剂、润滑剂以及抗氧剂；低速搅拌2分钟后，转成高速搅拌，待高速混合机内部温度达到40℃后再搅拌2分钟；最后将搅拌混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为240～260℃，螺杆转速为300～400r/min，产物经过水冷、切粒制得。