CN1041961A - 聚乙烯树脂组合物及其膜 - Google Patents

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Abstract

一种聚乙烯树脂组合物，由以下成分组成：
(A)30～50％重的线性低密度聚乙烯树脂；
(B)20～40％重的高密度聚乙烯树脂；
(C)10～40％(重量)的高压低密度聚乙烯树脂。
这种聚乙烯树脂组合物的特征在于：
(I)MFR℃为0.2～1.0克/10分，(II)密度为0.918～0.935克/厘米，(III)熔体张力为5克或更多。

Description

本发明涉及一种聚乙烯树脂组合物，它能很好地兼顾其强度、刚性和光泽，而且具有优异的可模塑性（或成型性）、透过沾染物的可热合性和耐低温性。特别是，它涉及一种适于用作重负载包装袋的聚乙烯树脂组合物及其膜，如用作有机肥料的包装。
目前，许多包装袋，如用于有机肥料的包装袋，都在使用由聚烯烃树脂膜做成的工业用重负载袋，这是由于它们的耐湿性好，而且把开口热合就能够容易将它们气密封合。这种聚烯烃树脂膜重负载包装袋是通过将高压法生产的高压低密度聚乙烯树脂，或者与约3～6摩尔%的醋酸乙烯共聚的高压低密度聚乙烯树脂成型制成厚度约200微米。这些高压低密度聚乙烯膜在强度、刚性和光泽方面不如在介质中用低压方法生产的线性低密度聚乙烯树脂膜。
另一方面，最近几年，为了节省资源，各种各样的包装材料做得更薄了。由于上述特点，增加了具有大强度和刚性的线性低密度聚乙烯树脂的使用。然而，由于线性低密度聚乙烯树脂的可模塑性，它对挤塑机的电动机施加了一个大负载。特别是在吹胀模塑时，而且其膜泡稳定性比高压低密度聚乙烯树脂的情况差。在厚膜生产中，部分是由于膜泡的冷却不足，使得膜泡不稳定，成膜困难。另外，膜表面容易变得粗糙。因此，使用线性低密度聚乙烯树脂作原料的成膜机具有较大的模唇间隙，并使用小压缩比螺杆，大功率电动机和加强冷却的装置。通过具有小模唇间隙和小功率电动机的机器来使高压低密度聚乙烯成膜是困难的。
因此，考虑到可模塑性，已采用了把高压低密度聚乙烯树脂混入线性低密度聚乙烯树脂原料中的方法，但是在这种情况下，刚性和强度有所下降。此外，为了减轻在使用线性低密度聚乙烯树脂作为单一原料中所出现的上述问题，必须要加宽其分子量的分布范围并提高分子量，这样得到的膜可以满足刚性的要求，但在强度和光泽上是较差的。
因此，本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，并提供一种聚乙烯树脂组合物，该组合物能够通过一种具有小模唇间隙和小电动机功率的模塑机轻易地形成薄膜，该薄膜很好地兼顾强度、刚性和光泽，并具有优异的透过沾染物的可热合性和耐低温性能，以及提供一种具有上述突出性能的膜。
通过下面的描述，本发明的其他目的和优点将是显而易见的。
根据本发明，提供一种聚乙烯树脂组合物，它包含：
（A）30～50%重的一种线性低密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.3～3.0克/10分，（ⅱ）密度为0.900～0.918克/厘米3，（ⅲ）MI20/MI2为40或更小，及（ⅳ）由差示扫描量热计测定的一个或多个熔点吸热峰，其中，当出现两个或多个峰时，最高的熔点（Tm1）为118～125℃，最高熔点吸热峰的高度（Tm1H）和相邻的低温一侧的吸热峰高度（Tm2H）之间的比值（Tm1H/Tm2H）为1.2或更小，并含有（ⅴ）一种有4个或更多个碳原子的α-烯烃作为共聚用单体;
（B）20～40%重的一种高密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.01～0.2克/10分，（ⅱ）密度为0.935～0.950克/厘米3，（ⅲ）MI20/MI2为80或更大;和
（C）10～40%重的高压低密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.1～2.0克/10分，（ⅱ）密度为0.915～0.924克/厘米3，和（ⅲ）熔体张力为5克或更多;
在这里，聚乙烯树脂组合物具有（ⅰ）MFR190℃为0.2-1.0克/10分，（ⅱ）密度为0.918～0.935克/厘米3，（ⅲ）熔体张力为5克或更多。
根据本发明，还提供一种厚度为50～250微米的聚乙烯树脂膜，它是由空气冷却吹胀的方法模塑聚乙烯树脂组合物而得到的，该组合物的组成为：
（A）30～50%重的一种线性低密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.3～3.0克/10分，（ⅱ）密度为0.900～0.918克/厘米3，（ⅲ）MI20/MI2为40或更小，和（ⅳ）由差示扫描量热计测定的一个或多个熔点吸热峰，这里，当出现两个或多个峰时，最高的熔点（Tm1）为118～125℃，最高熔点吸热峰的高度（Tm1H）和相邻的低温一侧的吸热峰的高度（Tm2H）之间的比值（Tm1H/Tm2H）为1.2或更小，并含有（ⅴ）一种含有4个或更多个碳原子的α-烯烃作为共聚用单体。
（B）20～40%重的一种高密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.01～0.2克/10分，（ⅱ）密度为0.935～0.950克/厘米3，（ⅲ）MI20/MI2为80或更大;和
（C）10～40%重的一种高压低密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.1～2.0克/10分，（ⅱ）密度为0.915～0.924克/厘米3，（ⅲ）熔体张力为5克或更多;上述聚乙烯树脂组合物具有（ⅰ）MFR190℃为0.2-1.0克/10分，（ⅱ）密度为0.918～0.935克/厘米3，和（ⅲ）熔体张力为5克或更多;
在这里，膜的特征在于（ⅰ）光泽度为50%或更多，（ⅱ）杨氏模量为3500千克/厘米2或更大，（ⅲ）落镖冲击强度为40千克/厘米或更多。
本发明中适用的线性低密度聚乙烯树脂（A）是乙烯和由有4个或更多碳原子的α-烯烃组成的共聚用单体的共聚物。该线性低密度聚乙烯树脂是在0～100个大气压（表压）下用配位催化剂合成的，即通常所说的介质低压方法生产的。
共聚用单体可以包括有4个或更多碳原子的α-烯烃，优选为4～20个碳原子，例如1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯及1-辛烯。共聚用单体在共聚物中的含量为0.5～40摩尔%，优选为0.5～30摩尔%。
这种线性低密度聚乙烯树脂（A）具有MFR190℃（熔体流动速率：ASTM D1238，（E））为0.3～3.0克/10分，优选为0.5～2.5克/10分，当MFR190℃小于0.3克/10分时，出现表面粗糙和挤出性差，而当大于3.0克/10分时，膜泡就变得不稳定，所以这些是不可取的。此外，其密度为0.900～0.918克/厘米3，优选为0.900～0.915克/厘米3，当密度低于0.900克/厘米3时，其刚性不够，而当高于0.918克/厘米3时，其强度不够，所以这些是不可取的。其MI20/MI2为40或更小，优选为15-35，这里，MI20是载荷为21.6千克时MFR190℃的值，MI2是载荷为2.16千克时MFR190℃的值，MI20/MI2是这两者的比值。另外，有一个或多个由差示扫描量热计（DSC）测定的熔点吸热峰，当有两个或多个峰时，最高熔点（Tm1）是118～125℃，优选为118～123℃，而且最高熔点吸热峰高度（Tm1H）和相邻的低温一侧的吸热峰的高度（Tm2H）之间的比值（Tm1H/Tm2H）为1.2或更小，优选为1.0或更小。当时由差示扫描量热计的测试是采用始终对试样都给出相同过程的方法，这就是把待测试样一下子升温到200℃，然后降到47℃，测出吸热峰。线性低密度聚乙烯树脂混合的量为30～50%重，优选为35～50%重。
高密度聚乙烯树脂（B）是由乙烯均聚物或一种乙烯和α-烯烃的共聚物组成的。该高密度聚乙烯树脂是由使用Ziegler-Natta催化剂的低压方法、Phillips方法和其他介质压力方法等诸如此类的方法来合成的。
α-烯烃可以包括那些有3～20个碳原子的烯烃，如丙烯和1-丁烯。烯烃的用量为0～10摩尔%，优选为0.2～7摩尔%，这种高密度聚乙烯树脂（B）的MFR190℃为0.01～0.2克/10分，优选为0.03～0.1克/10分，当MFR190℃小于0.01克/10分时，会出现挤出缺陷，而当其大于0.2克/10分时，强度就不够，所以这些是不可取的;其密度为0.935～0.950克/厘米3，优选为0.935～0.945克/厘米3，当密度小于0.935克/厘米3时，刚性不够，而当它大于0.950克/厘米3，强度不够，所以这些是不可取的;其MI20/MI2为80或更大，优选90或更大。当小于80时，膜泡不稳定，所以这是不可取的。
高密度聚乙烯树脂混合的量为20～40%重，优选为20～35%重。
高压低密度聚乙烯树脂（C）是乙烯均聚物或者是与醋酸乙烯的共聚物。这种高压低密度聚乙烯树脂是用高压方法合成的，该方法是在1000～2000个大气压、200～300℃条件下，通过游离基聚合进行合成。
醋酸乙烯的用量为2～10摩尔%，优选2-8摩尔%。这种高压低密度聚乙烯树脂（C）的MFR190℃为0.1～2.0克/10分，优选0.1～1.0克/10分，当其MFRC小于0.1克/10分时，会出现挤出缺陷，而当它大于2.0克/10分时，膜泡不稳定，所以这些是不可取的;其密度为0.915～0.924克/厘米3，优选0.918～0.924克/厘米3，当其密度小于0.915克/厘米3时，刚性不够，而大于0.924克/厘米3时，强度不够，所以这些是不可取的;其熔体张力为5克或更多，优选7克或更多。
混入的高压低密度聚乙烯树脂的量为10～40%重，优选20～35%重。
由上述组分（A）-（C）构成的树脂组合物，其混合可以通过例如用Henschel混合机干混和/或用挤塑机熔融掺混来进行。
根据本发明的聚乙烯树脂组合物，其MFR190℃为0.2～1.0克/10分，优选0.3～0.8克/10分;其密度为0.918～0.935克/厘米3，优选0.920～0.930克/厘米3;其熔体张力为5克或更多，优选6克或更多。
这样得到的聚乙烯树脂组合物可以用空气冷却吹胀的方法成型或模塑成膜。此时所得到的膜的物理性能是：光泽度为50%或更多，优选60%或更多，杨氏模量为3500千克/厘米2或更多，优选3800千克/厘米2或更多，落镖冲击强度为40千克/厘米或更多，优选45千克/厘米或更多。能够获得一种厚度为50～250微米的膜，它很好地兼顾强度、刚性和光泽，并具有优良的透过沾染物物的可热合性和耐低温性能。
如前所述，本发明的聚乙烯树脂组合物是由组分（A）-（C）组成，因此能够把过去惯用的90或90以上微米厚度的膜做得更薄一些，而且能够通过具有小模唇间隙和小电动机功率的模塑机来成型或模塑成膜，该膜很好地兼顾强度、刚性和光泽，具有优良的透过沾染物的可热合性和耐低温性能。
实施例
现在，将用以下实施例进一步说明本发明，但是绝不是将本发明限制在这些实施例中。
实施例中的测试通过下述方法来完成：
（1）MFR190℃：按ASTM D1238（D），在190℃测定。
（2）密度：按ASTM        D1505测定。
（3）MI20/MI2：MI20是按ASTM D1238，当载荷为21.6千克、温度为190℃时测定的MFR的值，同样，MI2是载荷为2.16千克时MFR的值，同样来计算两者的比值。
（4）熔点（Tm）：由差示扫描量热计（Perkin Elmer公司制造）测定。称取4～5毫克试样，升温到200℃，升温速率为10℃/分，保温10分钟，然后降到47℃，降温速率为20℃/分。在此之后，以10℃/分的速率升温，并在记录纸上记录吸热峰。有一个吸热峰时，将该点表示为Tm，当出现两个或更多个峰时，将最高熔点的吸热峰表示为Tm1H，而将相邻的低温一侧的吸热峰表示为Tm2H。
（5）熔体张力：用Toyo        Seiki公司制造的熔体张力测量仪测定。
所用喷口：L＝8.000毫米，D＝2.095毫米
测试温度：190℃
挤出速率：15毫米/分
牵引速率：2米/分
（6）光泽度：按ASTM        D        523测定，入射角取60度。
（7）落镖冲击强度：按ASTM        D        1709B测得的值除以厚度。
落镖测定值（千克）/膜厚（厘米）
（8）杨氏模量：由拉伸试验机测定，该机取固定十字头移动速度的那种（Instron公司制造）。
试样：JIS        K        6781（哑铃型）
室温：23℃
拉伸速度：500毫米/分
走纸速度：200毫米/分
按上述条件在MD和TD方向进行测试，并将记录结果通过下列公式算出模量，所得数值取平均值即为杨氏模量（E）。
E0＝R0（L0/A）
其中，E0是各个方向的杨氏模量，R0是初始斜率，L0是夹头间的距离，A是试样在预加工过程中的面积最小值。
此时，R0按下式计算：
R0＝F1/L1
其中，F1是在初始切线上任一点的载荷，L1是相对于F1在切线方向的延长。
（9）封合强度：用一种New        Long        HS-33D上口热合机封合试样，然后用固定十字头移动速度式的拉伸试验机测试，测得断裂时的强度。
（10）低温落袋强度：将袋子装满20千克东西，用New        Long        HS-33D上口热合机封合袋子的顶和底，操作条件是加热器间隙（heater        gap）为百分之一百五十，冷凝器间隙（cooler        gap）为百分之二百。在-10℃环境中，每个袋子都从1.2米高处使其侧面着地下落10次，测定破裂的袋子数。
实施例1～5
将表1所示的线性低密度聚乙烯树脂（LLDPE）、高密度聚乙烯树脂（HDPE）和高压低密度聚乙烯树脂（HPLDPE）用Henschel混炼机混合，由挤塑机造粒。将所得组合物的性能示于表1中。
用得到的组合物，在以下模塑条件下，通过空气冷却吹胀法制成厚度为150微米、宽为450毫米的膜。由上述测试方法测定上述膜的物理性能，将结果示于表1中。
成型机：Placo        LM65φ吹胀成型机（由Placo公司制造，HPLD规格）。
螺杆：L/D＝28，C·R＝2.8，有中间混炼头，
模具：200毫米（直径），1.2毫米（模唇间隙）
风环：2模口间隙式
成型温度：210℃
牵引速率：10米/分
对比实施例1：
象聚乙烯树脂那样，这里用乙烯乙酸乙烯酯（EVA），它是用4%重的乙酸乙烯酯（VA）和HPLDPE共聚而成的，其MFR190℃为0.6克/10分。除了模塑温度是在180℃外，以与实施例1～5同样的方法进行模塑和测试，结果被示于表1中。
对比实施例2～6：
象聚乙烯树脂那样，用表1中列出的那些组合物，除对比实施例6的模塑温度为180℃外。通过与实施例1～5同样的方法将它们模塑和测试，结果被列在表1中。
Figure 891077561_IMG2
Figure 891077561_IMG5
Figure 891077561_IMG6
根据表1结果，本发明的聚乙烯树脂组合物与对比实施例相比在封合强度和袋性能上占优势，此外其杨氏模量和光泽度都高于由VA和HPLDPE共聚组成的EVA（对比实施例1），其落镖冲击强度和杨氏模量均高于由HPLDPE构成的树脂（对比实施例6），其可模塑性均优于由HPLDPE和LLDPE组成的树脂组合物（对比实施例2和3）及由LLDPE构成的树脂（对比实施例4），而且其光泽度又高于由LLDPE和HDPE组成的树脂组合物（对比实施例5）。由此可见，在这些实施例中，人们可以知道能获得一种聚乙烯树脂膜，厚度为150微米，它很好地兼顾强度、刚性和光泽，并且有优异的可模塑性，透过沾染物的可热合性和耐低温性能。

Claims (10)

1、一种聚乙烯树脂组合物，包含：
(A)30～50%重的一种线性低密度聚乙烯树脂，它具有(ⅰ)MFR190℃为0.3～3.0克/10分，(ⅱ)密度为0.900～0.918克/厘米3，(ⅲ)MI20/MT2为40或更小，和(ⅳ)由差示扫描量热计测定出的一个或多个熔点吸热峰，其中，出现两个或更多个峰时，最高熔点(Tm1)为118～125℃，最高熔点吸热峰的高度(Tm1H)与相邻的低温一侧的吸热峰的高度(Tm2H)之间的比(Tm1H/Tm2H)为1.2或更小，并含有(ⅴ)一种有4个或更多个碳原子的α-烯烃作为共聚用单体，
(B)20～40%重的高密度聚乙烯树脂。它具有(ⅰ)MFR190℃为0.1～2.0克/10分，(ⅱ)密度为0.935～0.950克/厘米3，和(ⅲ)MI20/MI2为80或更大，和
(C)10～40%重的高压低密度聚乙烯树脂，它具有(ⅰ)MFR190℃为0.1～2.0克/10分，(ⅱ)密度为0.915～0.924克/厘米3，和(ⅲ)熔体张力为5克或更多，
上述的聚乙烯树脂组合物具有(ⅰ)MFR190℃为0.2～1.0克/10分，(ⅱ)密度为0.918～0.935克/厘米3，和(ⅲ)熔体张力为5克或更多。
2、权利要求1的聚乙烯树脂组合物，其中，组合物由35%～50%重的线性低密度聚乙烯树脂（A）20%～35%重的高密度聚乙烯树脂（B）和20%～35%重的高压低密度聚乙烯树脂（C）组成。
3、权利要求1的聚乙烯树脂组合物，其中，线性低密度聚乙烯树脂（A）中共聚单体的含量为0.5～40摩尔%。
4、权利要求1的聚乙烯树脂组合物，其中，线性低密度聚乙烯树脂（A）具有（ⅰ）MFR190℃为0.5～2.5克/10分，（ⅱ）密度为0.900～0.915克/厘米3，（ⅲ）MI20/MI2为15～35，和（ⅳ）最高熔点（Tm1）为118～123℃，比值Tm1H/Tm2H为1.0或更小。
5、权利要求1的聚乙烯树脂组合物，其中，高密度聚乙烯树脂（B）是选自乙烯均聚物和乙烯与高达10摩尔%的有3～20个碳原子的α-烯烃的共聚物中的至少一员。
6、权利要求1的聚乙烯树脂组合物，其中，高密度聚乙烯树脂（B）具有（ⅰ）MFR190℃为0.03～0.1克/10分，（ⅱ）密度为0.935～0.945克/厘米3，及MI20/MI2为90或更大。
7、权利要求1的聚乙烯树脂组合物，其中，高压低密度聚乙烯树脂（c）是选自乙烯均聚物和乙烯与2-10摩尔%的醋酸乙烯酯的共聚物中的至少一员。
8、权利要求1的聚乙烯树脂组合物，其中，高压低密度聚乙烯树脂（c）具有（ⅰ）MFR190℃为0.1～1.0克/10分，（ⅱ）密度为0.918～0.924克/厘米3，和（ⅲ）熔体张力为7克或更多。
9、权利要求1的聚乙烯树脂组合物，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.3～0.8克/10分，（ⅱ）密度为0.920～0.930克/厘米3，和（ⅲ）熔体张力为6克或更多。
10、一种厚50～250微米的聚乙烯树脂膜，它是通过空气冷却吹胀法模塑聚乙烯树脂组合物而得到的，上述组合物由如下成份组成：
（A）30～50%重的线性低密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.3～3.0克/10分，（ⅱ）密度为0.900～0.918克/厘米3，（ⅲ）MI20/MI2为40或更小，和（ⅳ）由差示扫描量热计测定的一个或多个熔点吸热峰，其中，当有两个或更多个峰时，最高熔点（Tm1）为118～125℃时，最高熔点吸热峰的高度（Tm1H）与相邻的低温一侧的吸热峰的高度（Tm2H）之间的比Tm1H/Tm2H为1.2或更小，并含有（ⅴ）一种有4个或更多个碳原子的α-烯烃作为共聚用单体。
（B）20～40%重的高密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.01～0.2克/10分，（ⅱ）密度为0.935～0.950克/厘米3，（ⅲ）MI20/MI2为80或更大。
（C）10～40%重的高压低密度聚乙烯树脂，它具有（ⅰ）MFR190℃为0.1～2.0克/10分，（ⅱ）密度为0.915～0.924克/厘米3，（ⅲ）熔体张力为5克或更多，
上述的聚乙烯树脂组合物具有（ⅰ）MFR190℃为0.2～1.0克/10分，（ⅱ）密度为0.918～0.935克/厘米3，和（ⅲ）熔体张力为5克或更多，上述膜的特征在于（ⅰ）光泽度为50%或更大，（ⅱ）杨氏模量为3500千克/厘米2或更大，和（ⅲ）落镖冲击强度为40千克/厘米或更大。
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