CN104175671B - 一种三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜的制备方法，该方法以丙烯-乙烯嵌段共聚物和中密度聚乙烯为基本原料，添加乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，通过物料混合、三层共挤吹塑成型工艺加工而成。其中薄膜表层配方：丙烯-乙烯嵌段共聚物60～68重量份，中密度聚乙烯30～36重量份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物2～4重量份；中间夹层：中密度聚乙烯75～82重量份，乙烯-辛烯共聚物18～25重量份。采用本方法制成的薄膜，其直角撕裂强度＞150KN/m，零下45℃不脆裂，具有耐撕裂强度高、耐低温性能好、透光率高、物理力学性能好等特点，特别适用于寒冷地区大件物品包装以及食品超低温冷冻包装。
Description
技术领域
本发明涉及功能性塑料薄膜的制备方法，具体的说是一种三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜的制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）吹塑薄膜具有无毒无味、透光率高、光泽度好、耐溶剂性佳、挺拔度高、热封性能好等特点，广泛用于食品、茶叶、药品、卫生用品、服装、文具、日用品等包装。PP吹塑薄膜作为包装材料虽然具有许多优异的性能，但也存在一些不足之处，其中最突出的缺陷是低温脆性大、撕裂强度偏低，尤其在冬天寒冷地区大件物品包装以及食品超低温冷冻包装储存过程中经常发生PP吹塑薄膜撕裂或脆裂现象，使其应用领域受到限制。
近年来，国内外一些研究单位和生产企业对PP进行增韧改性，主要方法有：①茂金属聚烯烃改性PP：采用茂金属线型低密度聚乙烯（mLLDPE）、茂金属聚乙烯（mLDPE）等与PP共混改性，提高PP共混材料的断裂伸长率和耐低温性能；②橡胶及弹性体改性PP：采用顺丁橡胶（BR）、乙丙橡胶（EPR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）等与PP共混改性，改善PP的球晶形态，形成以弹性体微粒状的“海岛”结构，提高PP共混材料的抗冲击强度和耐低温性能；③无机刚性粒子增韧改性PP：采用亚纳米级或微米级碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡、高岭土等无机刚性超细粒子对PP进行改性，提高PP共混材料的刚性和韧性；上述改性方法对提高PP薄膜制品的耐低温性能和撕裂强度均起到不同程度的效果，但是，增韧改性后PP薄膜制品的透光率明显下降、雾度上升、表面光泽度下降，影响包装效果。检索大量的专利文献和公开发表的研究论文，尚未见采用丙烯-乙烯嵌段共聚物（PPB）和中密度聚乙烯（MDPE）为基本原料，添加乙烯-辛烯共聚物（POE）、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA），通过三层共挤吹塑成型工艺制成三层结构的耐低温耐撕裂薄膜的报道。
发明内容
为了克服目前PP吹塑薄膜制品存在低温脆性大、撕裂强度偏低，改性后PP吹塑薄膜制品存在透光率明显下降、雾度上升、表面光泽度下降等缺陷，本发明提供了一种三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜的制备方法，本方法以丙烯-乙烯嵌段共聚物（PPB）和中密度聚乙烯（MDPE）为基本原料，添加乙烯-辛烯共聚物（POE）、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA），通过三层共挤吹塑成型工艺制成具有“表层-中间夹层-表层”三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜；所制备的薄膜表层由丙烯-乙烯嵌段共聚物（PPB）、中密度聚乙烯（MDPE）、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）共混塑化组成，中间夹层由中密度聚乙烯（MDPE）和乙烯-辛烯共聚物（POE）共混塑化组成。
采用本方法制成的薄膜，其直角撕裂强度＞150KN/m，零下45℃不脆裂，具有耐撕裂强度高、耐低温性能好、透光率高、物理力学性能好等特点，特别适用于寒冷地区大件物品包装以及食品超低温冷冻包装。
为了实现本发明目的所采用的技术方案是：
材料与配方
表层：丙烯-乙烯嵌段共聚物（PPB）60～68重量份，中密度聚乙烯（MDPE）30～36重量份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）2～4重量份；
中间夹层：中密度聚乙烯（MDPE）75～82重量份，乙烯-辛烯共聚物（POE）18～25重量份。
制备方法
将丙烯-乙烯嵌段共聚物（PPB）、中密度聚乙烯（MDPE）、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）按配方比例计量后置于搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度85±1℃，物料混合6min后等量置于三层共挤吹塑成型机组的1#、3#表层挤出机料斗中；将中密度聚乙烯（MDPE）、乙烯-辛烯共聚物（POE）按配方比例计量后置于另一台搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度80±1℃，物料混合4min后置于三层共挤吹塑成型机组的2#中间夹层挤出机料斗中；控制1#、3#表层挤出机料筒温度：Ⅰ区165～170℃、Ⅱ区172～177℃、Ⅲ区178～183℃、Ⅳ区185～190℃、Ⅴ区190～193℃；控制2#中间夹层挤出机料筒温度：Ⅰ区155～160℃、Ⅱ区163～168℃、Ⅲ区170～175℃、Ⅳ区178～183℃、Ⅴ区183～186℃；控制连接法兰温度190～193℃、模头温度187～190℃；同步启动1#、2#、3#挤出机，进行共挤、下吹、淋膜，制成具有“表层-中间夹层-表层”三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜。
本发明所述的丙烯-乙烯嵌段共聚物（PPB）中乙烯的质量分数为10%、熔体流动速率为3g/10min。
本发明所述的中密度聚乙烯（MDPE），其熔体流动速率为2.5g/10min、密度为0.941g/cm3。
本发明所述的乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）中丙烯酸乙酯的质量分数为6%、熔体流动速率为5.5g/10min。
本发明所述的乙烯-辛烯共聚物（POE），其熔体流动速率为3.5g/10min、密度为0.885g/cm3。
本发明的有益效果是：①设计薄膜表层由丙烯-乙烯嵌段共聚物（PPB）、中密度聚乙烯（MDPE）、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）共混塑化组成，MDPE的加入，大幅度提高PPB/MDPE共混材料的耐低温性能，相容剂EEA的加入使得PPB与MDPE两相间界面结合力增强，薄膜表层既保持较好的刚性和透光率，又显著提高耐低温性能和耐撕裂性能；②设计薄膜中间夹层由中密度聚乙烯（MDPE）和乙烯-辛烯共聚物（POE）共混塑化组成，POE的加入使得MDPE/POE共混材料的柔韧性和耐低温性能明显提高；③采用本方法制成的薄膜，其直角撕裂强度＞150KN/m，零下45℃不脆裂，具有耐撕裂强度高、耐低温性能好、透光率高、物理力学性能好等特点，特别适用于寒冷地区大件物品包装以及食品超低温冷冻包装。
具体实施方式
实施例1
将乙烯质量分数为10%、熔体流动速率为3g/10min的PPB60kg，熔体流动速率为2.5g/10min、密度为0.941g/cm3的MDPE36kg，丙烯酸乙酯质量分数为6%、熔体流动速率为5.5g/10min的EEA4kg置于搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度85℃，物料混合6min后等量置于三层共挤吹塑成型机组的1#、3#表层挤出机料斗中；将熔体流动速率为2.5g/10min、密度为0.941g/cm3的MDPE75kg及熔体流动速率为3.5g/10min、密度为0.885g/cm3的POE25kg置于另一台搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度80℃，物料混合4min后置于三层共挤吹塑成型机组的2#中间夹层挤出机料斗中；控制1#、3#表层挤出机料筒温度：Ⅰ区165℃、Ⅱ区172℃、Ⅲ区178℃、Ⅳ区185℃、Ⅴ区190℃；控制2#中间夹层挤出机料筒温度：Ⅰ区155℃、Ⅱ区163℃、Ⅲ区170℃、Ⅳ区178℃、Ⅴ区183℃；控制连接法兰温度190℃、模头温度187℃；同步启动1#、2#、3#挤出机，进行共挤、下吹、淋膜，制成具有“表层-中间夹层-表层”三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜。
实施例1制成的薄膜测试结果：直角撕裂强度（纵/横向）:158/165KN/m，零下45℃不脆裂，拉伸断裂强度（纵/横向）:30.2/28.6MPa，透光率:91.8%，雾度:4.5%。
实施例2
将乙烯质量分数为10%、熔体流动速率为3g/10min的PPB68kg，熔体流动速率为2.5g/10min、密度为0.941g/cm3的MDPE30kg，丙烯酸乙酯质量分数为6%、熔体流动速率为5.5g/10min的EEA2kg置于搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度84℃，物料混合6min后等量置于三层共挤吹塑成型机组的1#、3#表层挤出机料斗中；将熔体流动速率为2.5g/10min、密度为0.941g/cm3的MDPE82kg及熔体流动速率为3.5g/10min、密度为0.885g/cm3的POE18kg置于另一台搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度81℃，物料混合4min后置于三层共挤吹塑成型机组的2#中间夹层挤出机料斗中；控制1#、3#表层挤出机料筒温度：Ⅰ区170℃、Ⅱ区177℃、Ⅲ区183℃、Ⅳ区190℃、Ⅴ区193℃；控制2#中间夹层挤出机料筒温度：Ⅰ区160℃、Ⅱ区168℃、Ⅲ区175℃、Ⅳ区183℃、Ⅴ区186℃；控制连接法兰温度193℃、模头温度190℃；同步启动1#、2#、3#挤出机，进行共挤、下吹、淋膜，制成具有“表层-中间夹层-表层”三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜。
实施例2制成的薄膜测试结果：直角撕裂强度（纵/横向）:166/174KN/m，零下45℃不脆裂，拉伸断裂强度（纵/横向）:32.6/30.4MPa，透光率:92.5%，雾度:4.0%。
实施例3
将乙烯质量分数为10%、熔体流动速率为3g/10min的PPB64kg，熔体流动速率为2.5g/10min、密度为0.941g/cm3的MDPE33kg，丙烯酸乙酯质量分数为6%、熔体流动速率为5.5g/10min的EEA3kg置于搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度86℃，物料混合6min后等量置于三层共挤吹塑成型机组的1#、3#表层挤出机料斗中；将熔体流动速率为2.5g/10min、密度为0.941g/cm3的MDPE78kg及熔体流动速率为3.5g/10min、密度为0.885g/cm3的POE22kg置于另一台搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度79℃，物料混合4min后置于三层共挤吹塑成型机组的2#中间夹层挤出机料斗中；控制1#、3#表层挤出机料筒温度：Ⅰ区167℃、Ⅱ区175℃、Ⅲ区180℃、Ⅳ区187℃、Ⅴ区191℃；控制2#中间夹层挤出机料筒温度：Ⅰ区157℃、Ⅱ区165℃、Ⅲ区172℃、Ⅳ区180℃、Ⅴ区185℃；控制连接法兰温度191℃、模头温度188℃；同步启动1#、2#、3#挤出机，进行共挤、下吹、淋膜，制成具有“表层-中间夹层-表层”三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜。
实施例2制成的薄膜测试结果：直角撕裂强度（纵/横向）:162/177KN/m，零下45℃不脆裂，拉伸断裂强度（纵/横向）:31.8/31.2MPa，透光率:92.2%，雾度:4.2%。
Claims (1)
1.一种三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜的制备方法，其特征是：
材料与配方
表层：丙烯-乙烯嵌段共聚物60～68重量份，中密度聚乙烯30～36重量份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物2～4重量份；
中间夹层：中密度聚乙烯75～82重量份，乙烯-辛烯共聚物18～25重量份；
制备方法
将丙烯-乙烯嵌段共聚物、中密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物按配方比例计量后置于搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度85±1℃，物料混合6min后等量置于三层共挤吹塑成型机组的1#、3#表层挤出机料斗中；将中密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物按配方比例计量后置于另一台搅拌机中，控制搅拌机转速250r/min，温度80±1℃，物料混合4min后置于三层共挤吹塑成型机组的2#中间夹层挤出机料斗中；控制1#、3#表层挤出机料筒温度：Ⅰ区165～170℃、Ⅱ区172～177℃、Ⅲ区178～183℃、Ⅳ区185～190℃、Ⅴ区190～193℃；控制2#中间夹层挤出机料筒温度：Ⅰ区155～160℃、Ⅱ区163～168℃、Ⅲ区170～175℃、Ⅳ区178～183℃、Ⅴ区183～186℃；控制连接法兰温度190～193℃、模头温度187～190℃；同步启动1#、2#、3#挤出机，进行共挤、下吹、淋膜，制成具有“表层-中间夹层-表层”三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜；
所述的丙烯-乙烯嵌段共聚物中乙烯的质量分数为10%、熔体流动速率为3g/10min；
所述的中密度聚乙烯，其熔体流动速率为2.5g/10min、密度为0.941g/cm3；
所述的乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中丙烯酸乙酯的质量分数为6%、熔体流动速率为5.5g/10min；
所述的乙烯-辛烯共聚物，其熔体流动速率为3.5g/10min、密度为0.885g/cm3。
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