CN104277289B - 一种耐高温耐光老化pe膜及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温耐光老化pe膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温耐光老化PE膜及其制备方法，其中PE膜的组分包括：PE，抗氧剂，辅助抗氧剂，光稳定剂，聚酯纤维，氧化铝，醋酸纤维素，硅胶，二甲基甲酰胺和羟丙基甲基纤维素；制备方法为先将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为180‑200℃，真空度为0.02‑0.06MPa的条件下，搅拌反应40‑60分钟，然后降温继续搅拌后得到混合物一，然后将剩余组分加入到混合物一中搅拌混合均匀最后经双螺杆挤出机中挤出造粒，然后采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐光老化PE膜。本发明提供的PE膜具有优异地耐高温耐光老化性能，极大扩展了其应用范围。

Description

一种耐高温耐光老化PE膜及其制备方法
技术领域
本发明属于化工材料产品制备技术领域，涉及一种PE膜，特别涉及一种耐高温耐光老化PE膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(polyethylene，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100℃～-70℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良，因此目前被广泛应用于各行各业中。聚乙烯膜是当今世界应用最广泛的高分子材料。PE保护膜以特殊聚乙烯(PE)塑料薄膜为基材，根据密度的不同分为高密度聚乙烯保护膜、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。聚乙烯膜现在已经被广泛应用于医药、化工、食品、电子、印刷等行业，但是基于聚乙烯本身性质的一些特点，聚乙烯膜也具有一些应用方面的不足，如聚乙烯的耐温行不高，目前市场上使用的聚乙烯膜一般使用温度不超过100℃，因此在一些特殊领域中聚乙烯膜就会受到限制，同时在长时间的光照条件下，聚乙烯膜表面会出现变色等现象，是的膜的老化加快，因而影响了使用寿命，这些方面都大大限制了聚乙烯膜的应用。
申请号为201310521528.9的中国专利公开了一种PE膜，通过依次叠加设置的内层、中间层与外层，所述内层包括有低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯，月桂烯；中间层包括低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯，月桂烯；外层包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯。目的在于通过三层复合加工，提供一种能够实现持久保香，并通过香味的挥发效果，使包装物具有同样的香味的PE膜，从而实现包装物的附加价值。而申请号为200880019554.9的PCT申请公开了一种聚乙烯膜及其制备方法，通过提供一种新的材料及方法制备得到聚乙烯膜，目的在于改进膜的机械性能和光学性能。但是专利存在的共同问题是都没有提高聚乙烯膜的耐温性能，同时其光学性能也提升的非常有限，因此还需要进一步研究来开发一种具有优良的耐高温及耐光老化同时其他性能优异的聚乙烯膜，来扩展其应用范围。
发明内容
本发明的目的在于为了可以以上现有技术的不足而提供一种耐高温耐光老化PE膜及其制备方法，使得PE膜具有很高的耐高温性与耐光老化性，同时性能稳定。
本发明的实施方式如下：
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE50-60份，抗氧剂0.8-1.5份，辅助抗氧剂0.5-1份，光稳定剂0.8-1.6份，聚酯纤维4-8份，氧化铝0.5-1份，醋酸纤维素0.8-3份，硅胶2-6份，二甲基甲酰胺1-5份，羟丙基甲基纤维素1-5份。
所述的耐高温耐光老化PE膜，可以优选为以重量组分计包括：PE54-57份，抗氧剂1-1.3份，辅助抗氧剂0.6-1份，光稳定剂1.2-1.5份，聚酯纤维5-7份，氧化铝0.7-1份，醋酸纤维素1.8-2.5份，硅胶3-5份，二甲基甲酰胺3-5份，羟丙基甲基纤维素2-4份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜，抗氧剂可以为抗氧剂1010或抗氧剂BHT。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜，辅助抗氧剂可以为辅助抗氧剂TNP或辅助抗氧剂TPP。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜，光稳定剂可以为光稳定剂944或光稳定剂770。
一种以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为180-200℃，真空度为0.02-0.06MPa的条件下，搅拌反应40-60分钟，搅拌速度为70-90转/分钟，然后降温至10-20℃，继续搅拌20-30分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐光老化PE膜。
所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤三中挤出造粒条件可以为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在200-220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在230-250℃，机头温度分两段控制，分别控制在220-240℃。
所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤四中吹膜机条件可以为料筒后段温度分三段控制，分别控制在210-220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在220-240℃，吹胀比为1.2-1.5，螺杆转速20-30转/分钟，牵引速度20-30米/分钟。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)现有技术中的PE膜耐温性较差，一般热变形温度不超过120℃，同时其拉伸强度一般只能达到30MPa左右，而耐光性能光老化试验能达到500小时，因此其应用受到了很大限制，而本发明提供的耐高温耐光老化PE膜具有优异地理化性质，其中拉伸强度达到了43MPa以上，断裂伸长率达到了430％以上，热变形温度达到了172℃以上，1000小时光老化后拉伸强度保持率为98.9％以上，断裂伸长率保持率为98.2％以上。
(2)本发明通过各组分的精心选取尤其是引入了氧化铝、羟丙基甲基纤维素与其他组分间产生的协同效果，进一步增强了本发明提供的PE膜的各项性能，使得本发明提供的耐高温耐光老化PE膜具有更为广泛地应用范围。
具体实施方式：
实施例1
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE50份，抗氧剂10100.8份，辅助抗氧剂TNP0.5份，光稳定剂9440.8-1.6份，聚酯纤维4份，氧化铝0.5份，醋酸纤维素0.8份，硅胶2份，二甲基甲酰胺1份，羟丙基甲基纤维素1份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为180℃，真空度为0.02MPa的条件下，搅拌反应40分钟，搅拌速度为70转/分钟，然后降温至10℃，继续搅拌20分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为筒后段温度分三段控制，分别控制在200℃、205℃和208℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在230℃、235℃和242℃，机头温度分两段控制，分别控制在220℃和223℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体条件为料筒后段温度分三段控制，分别控制在210℃、212℃和215℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在220℃、225℃和228℃，吹胀比为1.2，螺杆转速20转/分钟，牵引速度20米/分钟，得到耐高温耐光老化PE膜。
实施例2
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE54份，抗氧剂BHT1份，辅助抗氧剂TNP0.6份，光稳定剂9441.2份，聚酯纤维5份，氧化铝0.7份，醋酸纤维素1.8份，硅胶3份，二甲基甲酰胺3份，羟丙基甲基纤维素2份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为185℃，真空度为0.03MPa的条件下，搅拌反应45分钟，搅拌速度为72转/分钟，然后降温至12℃，继续搅拌25分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为筒后段温度分三段控制，分别控制在202℃、208℃和213℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在232℃、238℃和243℃，机头温度分两段控制，分别控制在222℃和228℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体条件为料筒后段温度分三段控制，分别控制在212℃、215℃和216℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在225℃、228℃和235℃，吹胀比为1.3，螺杆转速25转/分钟，牵引速度26米/分钟，得到耐高温耐光老化PE膜。
实施例3
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE56份，抗氧剂BHT1.2份，辅助抗氧剂TPP0.8份，光稳定剂7701.4份，聚酯纤维6份，氧化铝0.9份，醋酸纤维素2.3份，硅胶4份，二甲基甲酰胺4份，羟丙基甲基纤维素3份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为190℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应50分钟，搅拌速度为80转/分钟，然后降温至18℃，继续搅拌25分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为筒后段温度分三段控制，分别控制在202℃、210℃和215℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在235℃、241℃和243℃，机头温度分两段控制，分别控制在226℃和235℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体条件为料筒后段温度分三段控制，分别控制在212℃、215℃和218℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在226℃、232℃和238℃，吹胀比为1.5，螺杆转速30转/分钟，牵引速度30米/分钟，得到耐高温耐光老化PE膜。
实施例4
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE57份，抗氧剂10101.3份，辅助抗氧剂TNP1份，光稳定剂9441.5份，聚酯纤维7份，氧化铝1份，醋酸纤维素2.5份，硅胶5份，二甲基甲酰胺5份，羟丙基甲基纤维素4份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为200℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应58分钟，搅拌速度为90转/分钟，然后降温至18℃，继续搅拌28分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为筒后段温度分三段控制，分别控制在208℃、215℃和220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在233手段、238℃和242℃，机头温度分两段控制，分别控制在230℃和238℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体条件为料筒后段温度分三段控制，分别控制在212℃、215℃和220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在226℃、230℃和236℃，吹胀比为1.5，螺杆转速28转/分钟，牵引速度30米/分钟，得到耐高温耐光老化PE膜。
实施例5
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE60份，抗氧剂10101.5份，辅助抗氧剂TNP1份，光稳定剂7701.6份，聚酯纤维8份，氧化铝1份，醋酸纤维素3份，硅胶6份，二甲基甲酰胺5份，羟丙基甲基纤维素5份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为200℃，真空度为0.06MPa的条件下，搅拌反应60分钟，搅拌速度为90转/分钟，然后降温至20℃，继续搅拌30分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为筒后段温度分三段控制，分别控制在205℃、215℃和220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在240℃、243℃和250℃，机头温度分两段控制，分别控制在236℃和240℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体条件为料筒后段温度分三段控制，分别控制在213℃、217℃和220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在235℃、238℃和240℃，吹胀比为1.5，螺杆转速30转/分钟，牵引速度30米/分钟，得到耐高温耐光老化PE膜。
本发明提供的是一种耐高温耐光老化的PE膜，解决的是PE膜的耐高温及耐老化问题，对于PE的选择，适用于低、中、高密度聚乙烯。
对比例1
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE56份，抗氧剂BHT1.2份，辅助抗氧剂TPP0.8份，光稳定剂7701.4份，聚酯纤维6份，醋酸纤维素2.3份，硅胶4份，二甲基甲酰胺4份，羟丙基甲基纤维素3份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为190℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应50分钟，搅拌速度为80转/分钟，然后降温至18℃，继续搅拌25分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为筒后段温度分三段控制，分别控制在202℃、210℃和215℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在235℃、241℃和243℃，机头温度分两段控制，分别控制在226℃和235℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体条件为料筒后段温度分三段控制，分别控制在212℃、215℃和218℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在226℃、232℃和238℃，吹胀比为1.5，螺杆转速30转/分钟，牵引速度30米/分钟，得到耐高温耐光老化PE膜。
对比例2
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE56份，抗氧剂BHT1.2份，辅助抗氧剂TPP0.8份，光稳定剂7701.4份，聚酯纤维6份，氧化铝0.9份，醋酸纤维素2.3份，硅胶4份，二甲基甲酰胺4份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为190℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应50分钟，搅拌速度为80转/分钟，然后降温至18℃，继续搅拌25分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为筒后段温度分三段控制，分别控制在202℃、210℃和215℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在235℃、241℃和243℃，机头温度分两段控制，分别控制在226℃和235℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体条件为料筒后段温度分三段控制，分别控制在212℃、215℃和218℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在226℃、232℃和238℃，吹胀比为1.5，螺杆转速30转/分钟，牵引速度30米/分钟，得到耐高温耐光老化PE膜。
对比例3
一种耐高温耐光老化PE膜，以重量组分计包括：PE56份，抗氧剂BHT1.2份，辅助抗氧剂TPP0.8份，光稳定剂7701.4份，聚酯纤维6份，氧化铝0.9份，醋酸纤维素2.3份，硅胶4份，二甲基甲酰胺4份，羟丙基甲基纤维素3份。
以上所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为190℃，搅拌反应50分钟，搅拌速度为80转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为筒后段温度分三段控制，分别控制在202℃、210℃和215℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在235℃、241℃和243℃，机头温度分两段控制，分别控制在226℃和235℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体条件为料筒后段温度分三段控制，分别控制在212℃、215℃和218℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在226℃、232℃和238℃，吹胀比为1.5，螺杆转速30转/分钟，牵引速度30米/分钟，得到耐高温耐光老化PE膜。
对以上实施例和对比例进行性能测试，结果见下表：
从以上试验数据可以看出，本发明提供的耐高温耐光老化PE膜具有优异地理化性能，其中拉伸强度达到了43MPa以上，断裂伸长率达到了430％以上，热变形温度达到了172℃以上，1000小时光老化后拉伸强度保持率为98.9％以上，断裂伸长率保持率为98.2％以上，使得本发明提供的耐高温耐光老化PE膜具有更为广泛地应用范围，从表中数据可以看出，其中实施例3制备得到的耐高温耐光老化PE膜的性能最好，因此可以作为最优选实施例。
上表中的试验数据中，对比例1-3是基于实施例3进行的，其中为了验证本发明选用组分及方法的特别性，进行了一定改动，其中对比例1中没有加入氧化铝，结果可以看出，热变形温度得到了极大地下降，而其他性能则变化不大，因此可以断定，以上组分的加入可以大大增强了本发明提供的PE膜的耐高温性能，原因可能是该组分的加入增加了膜的金属特性，提高了耐温性能，对比例2中没有加入羟丙基甲基纤维素，可以看出同样是热变形温度下降最为明显，可以得出羟丙基甲基纤维素的引入同样在本发明提供的PE膜中能起到提高产品耐温性的作用，因此对于本发明提供的耐高温耐光老化PE膜，其组分中的氧化铝和羟丙基甲基纤维素是必不可少的。对比例3中在制备过程中步骤一中没有在真空度为0.05MPa的条件下进行，以及没有降温至18℃继续搅拌，结果产品的性能得到了整体的下降，因此在制备步骤一中的真空条件以及升温反应后降温保持是产品整体性能的保证。
综合以上所述，本发明提供的耐高温耐光老化PE膜是由于通过特定的组分通过与之相应的方法制备得到，同时具有优异的性能，极大提升了PE膜的使用稳定性与应用范围，具有很高地推广应用价值。

Claims (7)

1. 一种耐高温耐光老化PE膜，其特征在于，以重量组分计包括：PE 50-60份，抗氧剂0.8-1.5份，辅助抗氧剂0.5-1份，光稳定剂0.8-1.6份，聚酯纤维4-8份，氧化铝0.5-1份，醋酸纤维素0.8-3份，硅胶2-6份，二甲基甲酰胺1-5份，羟丙基甲基纤维素1-5份；
所述的耐高温耐光老化PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、氧化铝、醋酸纤维素、硅胶和二甲基甲酰胺加入到反应釜中，在温度为180-200℃，真空度为0.02-0.06MPa的条件下，搅拌反应40-60分钟，搅拌速度为70-90转/分钟，然后降温至10-20℃，继续搅拌20-30分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，室温下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐光老化PE膜。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐光老化PE膜，其特征在于，以重量组分计包括：PE 54-57份，抗氧剂1-1.3份，辅助抗氧剂0.6-1份，光稳定剂1.2-1.5份，聚酯纤维5-7份，氧化铝0.7-1份，醋酸纤维素1.8-2.5份，硅胶3-5份，二甲基甲酰胺3-5份，羟丙基甲基纤维素2-4份。
3. 根据权利要求1所述的耐高温耐光老化PE膜，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂BHT。
4.根据权利要求1所述的耐高温耐光老化PE膜，其特征在于，辅助抗氧剂为辅助抗氧剂TNP或辅助抗氧剂TPP。
5.根据权利要求1所述的耐高温耐光老化PE膜，其特征在于，光稳定剂为光稳定剂944或光稳定剂770。
6. 根据权利要求1所述的耐高温耐光老化PE膜，其特征在于，制备方法步骤三中挤出造粒条件为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在200-220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在230-250℃，机头温度分两段控制，分别控制在220-240℃。
7.根据权利要求1所述的耐高温耐光老化PE膜，其特征在于，制备方法步骤四中吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在210-220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在220-240℃，吹胀比为1.2-1.5，螺杆转速20-30转/分钟，牵引速度20-30米/分钟。
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