CN103540006A - 快递包装袋专用薄膜树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于包装材料技术领域，尤其涉及一种快递包装袋专用薄膜树脂组合物，按质量百分比计，包括以下组分：茂金属聚乙烯10-50％；线性低密度聚乙烯20-70％；氯化聚乙烯1-10％；聚甲基丙烯酸甲酯5-20％；无机纳米颗粒1-10％；偶联剂0.001-0.1％，所述无机纳米颗粒的中值粒径为50-200nm。相对于现有技术，本发明通过将茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯、氯化聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和无机纳米颗粒共混，得到的快递装袋专用薄膜树脂组合物既具有高的撕裂强度、又具有阻燃性和较好的印刷性，能够满足快递包装袋对薄膜树脂组合物的要求。此外，本发明还公开了一种薄膜树脂组合物的制备方法。

Description

快递包装袋专用薄膜树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于包装材料技术领域，尤其涉及一种快递包装袋专用薄膜树脂组合物及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的进步，越来越多的人选择网上购物，而且人们的物品往来也越来越频繁，这就使得物流得到了飞速的发展。在物品的运输过程中，需要用包装袋对物品进行包装。由于在出库、运输和转运等过程中，包装袋会受到各种各样的冲击或碰撞，为了保证包装袋内物品的安全，就需要具有较高撕裂强度的包装袋。但是，现有技术中使用的快递包装袋一般使用的是聚乙烯，高密度聚乙烯其具有较强的刚性，碰到尖锐的物品时，由于应力集中，很容易破裂。而低密度聚乙烯又易燃，一旦运输过程中遇到星星火源，很容易就会着火，烧毁包装袋内的物品。
此外，现有技术中的包装袋的印刷性不好，为了提高包装袋与油墨的粘接力，现有技术中一般采用特殊的处理措施，操作复杂，不利于提高工作效率。
有鉴于此，确有必要提供一种既具有高的撕裂强度、又具有阻燃性和较好的印刷性的快递包装袋专用薄膜树脂组合物及其制备方法。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种既具有高的撕裂强度、又具有阻燃性和较好的印刷性的快递包装袋专用薄膜树脂组合物。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种快递装袋专用薄膜树脂组合物，按质量百分比计，包括以下组分：
Figure BSA00000748980700021
所述无机纳米颗粒的中值粒径为50-200nm。
由于线性低密度聚乙烯本身具有较高的强度，而且线性低密度聚乙烯的分子结构与茂金属聚乙烯接近，容易形成结晶度和结晶尺寸相近的共晶结构，因此，将线性低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯共混后，能够得到撕裂强度较高的薄膜树脂组合物。而且由于线性低密度聚乙烯与茂金属聚乙烯的分子结构较为接近，因此对茂金属聚乙烯的加工性能的影响不大。而氯化聚乙烯的加入，一方面，氯原子的存在能够起到阻燃的作用，另一方面，还能改善加工性能。而聚甲基丙烯酸甲酯的加入，则可以提高油墨与薄膜的粘接力，从而提高薄膜的印刷性。而无机纳米颗粒的加入又可以提高薄膜的强度和断裂韧性。
但是，若线性低密度聚乙烯的含量太高，会降低薄膜的穿刺强度和拉伸强度，因此，需要将其加入量控制在20-70％的范围内。当无机纳米颗粒的中值粒径为50-200nm时，由于其具有较大的比表面积和表面活性，与聚合物的界面粘接强度高；且由于无机纳米粒子为刚性粒子，存在应力集中效应，易引发周围数值产生微开裂，可以吸收一定的变形功，而且，由于本发明中选用的无机纳米粒子与聚合物的接触面积较大，当薄膜受冲击时，会产生更多的微开裂，吸收更多的冲击能。但是，无机纳米颗粒的用量不能太大，否则会造成宏观开裂。
但是，由于无机纳米粒子具有高的表面活性，因此很容易团聚，为了将其分散均匀，需要对其进行包覆处理。同时，若对其进行完全的包覆，又会大大降低无机纳米颗粒的表面活性，故要控制偶联剂的用量在1-10％内，使无机纳米颗粒具有较好的分散性的同时，又能使无机纳米颗粒与聚合物之间具有较高的界面强度。
作为本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的一种改进，所述无机纳米颗粒为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化锌中的至少一种。
作为本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的一种改进，所述偶联剂为硬脂酸、硬脂酸锌、钛酸酯和硅烷偶联剂中的至少一种。
相对于现有技术，本发明通过将茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯、氯化聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和无机纳米颗粒共混，得到的快递装袋专用薄膜树脂组合物既具有高的撕裂强度、又具有阻燃性和较好的印刷性，能够满足快递包装袋对薄膜树脂组合物的要求。
本发明的另一个目的在于提供一种快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将偶联剂加入有机溶剂中，配制成偶联剂溶液，然后向偶联剂溶液中加入无机纳米颗粒，搅拌均匀后，烘干，使有机溶剂挥发，得到表面包覆有偶联剂的无机纳米颗粒，其中，偶联剂和无机纳米颗粒的重量比为1∶(100-1000)，所述无机纳米颗粒的中值粒径为50-200nm；这一步先对无机纳米颗粒进行“有限”的表面包覆处理，适当降低无机纳米颗粒的表面活性，使无机纳米粒子具有较好的分散性，同时与聚合物之间又具有足够的界面粘接强度，以对薄膜起到增强增韧的效果。
第二步，将第一步得到的表面包覆有偶联剂的无机纳米颗粒和茂金属聚乙烯、线型低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯作为挤出原料按照质量比例(1-10)∶(10-50)∶(20-70)∶(1-10)∶(5-20)加入双螺杆挤出机中混合，造粒，得到快递装袋专用薄膜树脂组合物。
作为本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法的一种改进，所述无机纳米颗粒为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化锌中的至少一种。
作为本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法的一种改进，所述偶联剂为硬脂酸、硬脂酸锌、钛酸酯和硅烷偶联剂中的至少一种。
作为本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法的一种改进，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙醇和丙酮中的至少一种。
作为本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法的一种改进，第一步所述的搅拌的温度为80-120℃，搅拌持续时间为20-120min，使偶联剂充分溶解于有机溶剂中形成溶液。
作为本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法的一种改进，第二步中混合的温度为150-250℃，混合的持续时间为3-100min，使各挤出原料充分混合。
作为本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法的一种改进，第一步中烘干的温度为80-150℃。
相对于现有技术，本发明快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法具有流程短、工艺简单和开发成本低等特点，利于工业化大批量的生产。
具体实施方式
实施例1
一种快递装袋专用薄膜树脂组合物，按质量百分比计，包括以下组分：
茂金属聚乙烯24.95％，线性低密度聚乙烯55％，氯化聚乙烯5％，聚甲基丙烯酸甲酯10％，纳米碳酸钙5％，偶联剂硬脂酸0.05％，纳米碳酸钙的中值粒径为100nm。
其制备方法如下：
第一步，将偶联剂硬脂酸加入有机溶剂二甲苯中，配制成偶联剂硬脂酸的二甲苯溶液，然后向偶联剂硬脂酸的二甲苯溶液中加入中值粒径为100nm的纳米碳酸钙，在100℃下搅拌50min后，在120℃的烘箱中烘干，得到表面包覆有偶联剂硬脂酸的纳米碳酸钙，其中，偶联剂硬脂酸和纳米碳酸钙的重量比为1∶100。
第二步，将第一步得到的表面包覆有偶联剂硬脂酸的纳米碳酸钙和茂金属聚乙烯、线型低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯作为挤出原料按照质量比例5.05∶24.95∶55∶5∶10加入双螺杆挤出机中于200℃下混合20min，造粒，得到快递装袋专用薄膜树脂组合物。
实施例2
一种快递装袋专用薄膜树脂组合物，按质量百分比计，包括以下组分：
茂金属聚乙烯30.9％，线性低密度聚乙烯60％，氯化聚乙烯3％，聚甲基丙烯酸甲酯5％，纳米二氧化硅1％，偶联剂硅烷偶联剂0.01％，纳米二氧化硅的中值粒径为150nm。
其制备方法如下：
第一步，将硅烷偶联剂加入有机溶剂乙醇中，配制成硅烷偶联剂的乙醇溶液，然后向硅烷偶联剂的乙醇溶液中加入中值粒径为150nm的纳米二氧化硅，在80℃下搅拌20min后，在80℃的烘箱中烘干，得到表面包覆有硅烷偶联剂的纳米二氧化硅，其中，硅烷偶联剂和纳米二氧化硅的重量比为1∶100。
第二步，将第一步得到的表面包覆有硅烷偶联剂的纳米二氧化硅和茂金属聚乙烯、线型低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯作为挤出原料按照质量比例1.01∶30.9∶60∶3∶5加入双螺杆挤出机中于220℃下混合10min，造粒，得到快递装袋专用薄膜树脂组合物。
实施例3
一种快递装袋专用薄膜树脂组合物，按质量百分比计，包括以下组分：
茂金属聚乙烯39.95％，线性低密度聚乙烯30％，氯化聚乙烯7％，聚甲基丙烯酸甲酯15％，纳米二氧化钛8％，偶联剂单烷氧基钛酸酯0.05％，纳米二氧化钛的中值粒径为50nm。
其制备方法如下：
第一步，将偶联剂单烷氧基钛酸酯加入有机溶剂甲苯中，配制成偶联剂单烷氧基钛酸酯的甲苯溶液，然后向偶联剂单烷氧基钛酸酯的甲苯溶液中加入中值粒径为50nm的纳米二氧化钛，在120℃下搅拌30min后，在150℃的烘箱中烘干，得到表面包覆有偶联剂单烷氧基钛酸酯的纳米二氧化钛，其中，偶联剂单烷氧基钛酸酯和纳米二氧化钛的重量比为1∶160。
第二步，将第一步得到的表面包覆有偶联剂单烷氧基钛酸酯的纳米二氧化钛和茂金属聚乙烯、线型低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯作为挤出原料按照质量比例8.05∶39.95∶30∶7∶15加入双螺杆挤出机中于180℃下混合30min，造粒，得到快递装袋专用薄膜树脂组合物。
实施例4
一种快递装袋专用薄膜树脂组合物，按质量百分比计，包括以下组分：
茂金属聚乙烯34.98％，线性低密度聚乙烯40％，氯化聚乙烯2％，聚甲基丙烯酸甲酯20％，纳米氧化锌3％，偶联剂硬脂酸锌0.02％，纳米氧化锌的中值粒径为120nm。
其制备方法如下：
第一步，将偶联剂硬脂酸锌加入有机溶剂甲苯中，配制成偶联剂硬脂酸锌的甲苯溶液，然后向偶联剂硬脂酸锌的甲苯溶液中加入中值粒径为120nm的纳米氧化锌，在110℃下搅拌110min后，在110℃的烘箱中烘干，得到表面包覆有偶联剂硬脂酸锌的纳米氧化锌，其中，偶联剂硬脂酸锌和纳米氧化锌的重量比为1∶150。
第二步，将第一步得到的表面包覆有偶联剂硬脂酸锌的纳米氧化锌和茂金属聚乙烯、线型低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯作为挤出原料按照质量比例3.02∶34.98∶40∶2∶20加入双螺杆挤出机中于170℃下混合80min，造粒，得到快递装袋专用薄膜树脂组合物。
实施例5
一种快递装袋专用薄膜树脂组合物，按质量百分比计，包括以下组分：
茂金属聚乙烯24.96％，线性低密度聚乙烯50％，氯化聚乙烯10％，聚甲基丙烯酸甲酯5％，纳米碳酸钙10％，偶联剂硬脂酸0.04％，纳米碳酸钙的中值粒径为50nm。
其制备方法如下：
第一步，将偶联剂硬脂酸加入有机溶剂二甲苯中，配制成偶联剂硬脂酸的二甲苯溶液，然后向偶联剂硬脂酸的二甲苯溶液中加入中值粒径为50nm的纳米碳酸钙，在90℃下搅拌40min后，在90℃的烘箱中烘干，得到表面包覆有偶联剂硬脂酸的纳米碳酸钙，其中，偶联剂硬脂酸和纳米碳酸钙的重量比为1∶250。
第二步，将第一步得到的表面包覆有偶联剂硬脂酸的纳米碳酸钙和茂金属聚乙烯、线型低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯作为挤出原料按照质量比例10.04∶24.96∶50∶10∶5加入双螺杆挤出机中于250℃下混合3min，造粒，得到快递装袋专用薄膜树脂组合物。
对比例1
一种薄膜树脂组合物，按质量百分比计，包括以下组分：
茂金属聚乙烯45％和线性低密度聚乙烯55％，其制备方法如下：
将茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯按照质量比例45∶55加入双螺杆挤出机中于200℃下混合20min，造粒，得到薄膜树脂组合物。
对比例2
一种薄膜树脂组合物，其组成为100％的茂金属聚乙烯。
对比例3
一种薄膜树脂组合物，其组成为100％的线性低密度聚乙烯。
将实施例1至5和对比例1至3的组合物在转矩流变仪上用单螺杆挤出机挤出吹塑成薄膜(其中，单螺杆挤出机的螺杆直径为20mm，长径比为25。牵引辊的转速为30rmp，吹胀比为2.0)，并对这些薄膜的力学性能进行测试：按照GB 13022-91测试其拉伸强度，拉伸速率为250mm//min；按照QB/T1130-91测试其撕裂强度，拉伸速率为100mm/min，所得结果见表1。
表1：实施例1至5和对比例1至3所得的薄膜的物理性能
Figure BSA00000748980700081
由表1可知，采用本发明的薄膜树脂组合物制成的薄膜具有更高的撕裂强度、拉伸强度和穿刺强度，适用于快递包装袋的生产，并且，由于，本发明的组合物中还含有氯化聚乙烯，因此具有阻燃性能。此外，由于本发明的组合物中包含了聚甲基丙烯酸甲脂，因此，采用本发明的组合物制成的快递包装袋还具有良好的印刷性。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种快递装袋专用薄膜树脂组合物，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：
Figure FSA00000748980600011
所述无机纳米颗粒的中值粒径为50-200nm。
2.根据权利要求1所述的快递装袋专用薄膜树脂组合物，其特征在于：所述无机纳米颗粒为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化锌中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的快递装袋专用薄膜树脂组合物，其特征在于：所述偶联剂为硬脂酸、硬脂酸锌、钛酸酯和硅烷偶联剂中的至少一种。
4.一种快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将偶联剂加入有机溶剂中，配制成偶联剂溶液，然后向偶联剂溶液中加入无机纳米颗粒，搅拌均匀后，烘干，得到表面包覆有偶联剂的无机纳米颗粒，其中，偶联剂和无机纳米颗粒的重量比为1∶(100-1000)，所述无机纳米颗粒的中值粒径为50-200nm；
第二步，将第一步得到的表面包覆有偶联剂的无机纳米颗粒和茂金属聚乙烯、线型低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯作为挤出原料按照质量比例(1-10)∶(10-50)∶(20-70)∶(1-10)∶(5-20)加入双螺杆挤出机中混合，造粒，得到快递装袋专用薄膜树脂组合物。
5.根据权利要求4所述的快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述无机纳米颗粒为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化锌中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为硬脂酸、硬脂酸锌、钛酸酯和硅烷偶联剂中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙醇和丙酮中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法，其特征在于：第一步所述的搅拌的温度为80-120℃，搅拌持续时间为20-120min。
9.根据权利要求4所述的快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法，其特征在于：第二步中混合的温度为150-250℃，混合的持续时间为3-100min。
10.根据权利要求4所述的快递装袋专用薄膜树脂组合物的制备方法，其特征在于：第一步中烘干的温度为80-150℃。
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