CN106585011B - 一种五层共挤吹塑pe复合薄膜及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种五层共挤吹塑PE复合薄膜及其制备工艺，复合薄膜由基层、内层、芯层、防静电层、外层五层材料复合而成，制备工艺包括：熔融塑化；将熔体分别挤出，形成坯体，将坯体固定在预制模具中，控制模具的旋转速度，得到型坯；将型坯挤出吹塑，控制吹胀比为和长径比，使用冷却水进行冷却固化，得到初品；将初品通过螺杆辊轴装置进行牵伸，控制牵伸比，进行收卷包装操作，即得。本发明通过对PE材料的配方进行改进，采用五层共挤吹塑工艺，制备功能和厚度不同的五层PE复合薄膜，具有绿色环保、节能降耗、高效增值的优点。

Description

一种五层共挤吹塑PE复合薄膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及层状产品领域，具体涉及一种五层共挤吹塑PE复合薄膜及其制备工艺。
背景技术
PVC、PET、PA、POM、PC、PS等树脂材料含有卤素、苯环等化学结构，制成的薄膜与食品等直接接触，有危害人体健康的安全隐患，不适宜作为食品包装材料。并且薄膜材料在制备过程中添加的各种粘结剂和助剂，在薄膜使用的过程中会存在溶出现象，影响食品的安全性。因此食品包装材料要求原料安全、环保、无污染、无致癌物质溶出，并且具有良好氧气阻隔性、优良的水蒸气阻隔性、无异味、保香性等特点。
多层化成为食品包装薄膜的性能发展趋势。使用多种不同功能的树脂采用多层复合工序即可制成具有多功能的复合薄膜制品，降低了制造成本，降低了材料消耗，减少了层厚，可将多种原料进行不同组合搭配取长补短，以满足不同包装场合。多层复合薄膜的制备方法包括流延法、拉伸法、吹塑法等方法，其中吹塑法具有方法简便、成本低、产品剥离强度高等优点，是近年来薄膜生产的研究热点。
而目前以PE薄膜材料为主材制成的多层包装薄膜材料无色、无味、无毒，具有优良的耐低温性能和化学稳定性，制备的薄膜安全效果好，是制备食品包装材料的良好原料，但是其耐高温性能差、抗透气性能弱、防水阻隔性能一般、抗老化能力一般，并且多层共挤时易造成各层伸缩程度各异，从而使薄膜品质下降。
中国专利CN201510550791.X公开了一种可降解耐低温三层共挤吹塑复合聚乙烯薄膜及其制备方法，该可降解耐低温三层共挤吹塑聚乙烯薄膜包括内层热封层、外层电晕层和中层芯层，所述内层热封层、外层电晕层和中层芯层共挤形成所述可降解三层共挤吹塑聚乙烯薄膜。但是该专利制备的聚乙烯复合薄膜由三层材料复合而成，其耐阻隔性、耐氧气性、耐水分性均较差，不能作为良好的食品包装材料，并且该复合薄膜材料采用聚乙烯材料，其化学结构本身决定了制备的薄膜材料具有较好的耐低温性能，但是其耐高温性能较差，不能作为蒸煮薄膜材料。
因此，需要对PE材料的配方和生产方法进行改进，制备成多层PE复合薄膜，具有绿色环保、节能降耗、高效增值的优点。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种五层共挤吹塑PE复合薄膜及其制备工艺，通过对PE材料的配方进行改进，采用五层共挤吹塑工艺，制备功能和厚度不同的五层PE复合薄膜，具有绿色环保、节能降耗、高效增值的优点。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种五层共挤吹塑PE复合薄膜，由基层、内层、芯层、防静电层、外层五层材料复合而成；
其中，基层由下述质量百分数的原料制备而成：低密度聚乙烯80％～95％、乙烯-乙烯醇共聚物5％～20％；内层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯80％～90％、二元乙丙橡胶5％～15％、聚乙烯醇3％～8％；芯层由下述质量百分数的原料制备而成：高密度聚乙烯85％～90％、马来酸酐-乙烯接枝共聚物9％～14％、碳纳米管0.5％～1.5％；防静电层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯88％～94％、低密度聚乙烯5％～10％、抗静电剂1％～3％；外层由下述质量百分数的原料制备而成：茂金属线性低密度聚乙烯80％～85％、低密度聚乙烯10％～15％、聚丙烯5％～10％。
进一步地，基层、内层、芯层、防静电层、外层的厚度比为：1：0.7～0.8：1.5～2：0.7～0.8：1～1.5。
进一步地，基层、内层、芯层、防静电层、外层的质量比为：1：0.8～1：1.2～1.5：0.8～1.1：1.2～1.5。
进一步地，五层共挤吹塑PE复合薄膜的厚度为：0.5μm～20μm。
进一步地，抗静电剂包括：聚氧化乙烯、乙氧基化烷基酸胺、十四烷基磺丙基甜菜碱、乙氧基化脂肪族烷基胺中的任一种。
本发明的另一发明目的，在于提供一种上述五层共挤吹塑PE复合薄膜的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S01，将上述质量百分数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物混合，在温度为140℃～160℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体I；将上述质量百分数的线性低密度聚乙烯、二元乙丙橡胶、聚乙烯醇在温度为160℃～180℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体II；将上述质量百分数的高密度聚乙烯、马来酸酐-乙烯接枝共聚物、碳纳米管在温度为180℃～205℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体III；将上述质量百分数的线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、抗静电剂在温度为160℃～180℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体IV；将上述质量百分数的茂金属线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯在温度为160℃～180℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体V；
步骤S02，将步骤S01中得到的熔体I、熔体II、熔体III、熔体IV、熔体V分别以0.5m/s～1.2m/s的挤出速度形成坯体，将坯体固定在预制模具中，控制模具的旋转速度，得到型坯；
步骤S03，将步骤S02中得到的型坯在0.7MPa～1.5MPa的气压下进行挤出吹塑，控制吹胀比为2～5：1、长径比为25～35：1，使用10℃～17℃的冷却水以30L/min～80L/min的流速进行冷却固化操作，得到初品；
步骤S04，将步骤S03中得到的初品通过螺杆辊轴装置进行牵伸，控制牵伸比为2～3，进行收卷包装操作，即得五层共挤吹塑PE复合薄膜。
进一步地，步骤S02中，型坯的粘度为600mPa·s～1200mPa·s。
进一步地，步骤S02中，预制模具的锁模力为：3t～7t。
进一步地，步骤S02中，旋转速度为：3rad/min～6rad/min。
进一步地，步骤S04中，牵伸的张力为：100kg/cm2～150kg/cm2。
本发明的优点是：
1.本发明制备的五层共挤吹塑PE复合薄膜由五层密度不同、功能不同的聚乙烯材料经挤出吹塑工艺制备而成，使得制备的复合薄膜的水蒸气透过量低、氧气透过量低、具有优秀的耐阻隔性能、较高的剥离强度；
2.本发明制备的五层共挤吹塑PE复合薄膜根据各层材料配方的设计，克服了聚乙烯材料耐高温性能差的缺陷，使制备的复合薄膜具有较高的热合强度、抗摆锤冲击能力，可作为高温蒸煮包装材料；
3.本发明制备的五层共挤吹塑PE复合薄膜的透明度高，作为食品包装材料具有良好的外观效果；
4.本发明制备的五层共挤吹塑PE复合薄膜原料安全、无毒、环保、无有毒有害物质溶出，是安全的食品包装材料；
5.本发明采用的五层共挤吹塑共挤将各层材料熔融挤出吹塑，简化了薄膜生产步骤，降低了薄膜生产成本，提高了薄膜产品品质，缩短了产品生产周期，有利于企业资金流动。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种五层共挤吹塑PE复合薄膜，由基层、内层、芯层、防静电层、外层五层材料复合而成；
其中，基层由下述质量百分数的原料制备而成：低密度聚乙烯80％、乙烯-乙烯醇共聚物20％；内层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯80％、二元乙丙橡胶15％、聚乙烯醇5％；芯层由下述质量百分数的原料制备而成：高密度聚乙烯85％、马来酸酐-乙烯接枝共聚物13.5％、碳纳米管1.5％；防静电层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯88％、低密度聚乙烯10％、聚氧化乙烯2％；外层由下述质量百分数的原料制备而成：茂金属线性低密度聚乙烯80％、低密度聚乙烯10％、聚丙烯10％。
其中，基层、内层、芯层、防静电层、外层的厚度比为：1：0.7：1.5：0.7：1。基层、内层、芯层、防静电层、外层的质量比为：1：0.8：1.2：0.8：1.2。五层共挤吹塑PE复合薄膜的厚度为：0.5μm。
实施例2
一种五层共挤吹塑PE复合薄膜，由基层、内层、芯层、防静电层、外层五层材料复合而成；
其中，基层由下述质量百分数的原料制备而成：低密度聚乙烯95％、乙烯-乙烯醇共聚物5％；内层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯90％、二元乙丙橡胶5％、聚乙烯醇5％；芯层由下述质量百分数的原料制备而成：高密度聚乙烯90％、马来酸酐-乙烯接枝共聚物9.5％、碳纳米管0.5％；防静电层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯94％、低密度聚乙烯5％、乙氧基化烷基酸胺1％；外层由下述质量百分数的原料制备而成：茂金属线性低密度聚乙烯85％、低密度聚乙烯10％、聚丙烯5％。
其中，基层、内层、芯层、防静电层、外层的厚度比为：1：0.8：2：0.8：1.5。基层、内层、芯层、防静电层、外层的质量比为：1：1：1.5：1.1：1.5。五层共挤吹塑PE复合薄膜的厚度为：20μm。
实施例3
一种五层共挤吹塑PE复合薄膜，由基层、内层、芯层、防静电层、外层五层材料复合而成；
其中，基层由下述质量百分数的原料制备而成：低密度聚乙烯87％、乙烯-乙烯醇共聚物13％；内层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯85％、二元乙丙橡胶7％、聚乙烯醇8％；芯层由下述质量百分数的原料制备而成：高密度聚乙烯88％、马来酸酐-乙烯接枝共聚物11％、碳纳米管1％；防静电层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯91％、低密度聚乙烯6％、乙氧基化脂肪族烷基胺3％；外层由下述质量百分数的原料制备而成：茂金属线性低密度聚乙烯82％、低密度聚乙烯11％、聚丙烯7％。
其中，基层、内层、芯层、防静电层、外层的厚度比为：1：0.75：1.6：0.75：1.2。基层、内层、芯层、防静电层、外层的质量比为：1：0.9：1.3：1：1.3。五层共挤吹塑PE复合薄膜的厚度为：10μm。
实施例4
一种五层共挤吹塑PE复合薄膜的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S01，将上述质量百分数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物混合，在温度为140℃的条件下进行熔融塑化1h，形成熔体I；将上述质量百分数的线性低密度聚乙烯、二元乙丙橡胶、聚乙烯醇在温度为160℃的条件下进行熔融塑化1h，形成熔体II；将上述质量百分数的高密度聚乙烯、马来酸酐-乙烯接枝共聚物、碳纳米管在温度为180℃的条件下进行熔融塑化1h，形成熔体III；将上述质量百分数的线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、抗静电剂在温度为160℃的条件下进行熔融塑化1h，形成熔体IV；将上述质量百分数的茂金属线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯在温度为160℃的条件下进行熔融塑化1h，形成熔体V；
步骤S02，将步骤S01中得到的熔体I、熔体II、熔体III、熔体IV、熔体V分别以0.5m/s的挤出速度形成坯体，将坯体固定在预制模具中，控制模具的旋转速度为：3rad/min，得到粘度为600mPa·s的型坯；其中预制模具的锁模力为：3t；
步骤S03，将步骤S02中得到的型坯在0.7MPa的气压下进行挤出吹塑，控制吹胀比为2：1、长径比为25：1，使用10℃的冷却水以30L/min的流速进行冷却固化操作，得到初品；
步骤S04，将步骤S03中得到的初品通过螺杆辊轴装置进行牵伸，控制牵伸比为2，牵伸张力为：100kg/cm2，进行收卷包装操作，即得五层共挤吹塑PE复合薄膜。
实施例5
一种五层共挤吹塑PE复合薄膜的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S01，将上述质量百分数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物混合，在温度为160℃的条件下进行熔融塑化3h，形成熔体I；将上述质量百分数的线性低密度聚乙烯、二元乙丙橡胶、聚乙烯醇在温度为180℃的条件下进行熔融塑化3h，形成熔体II；将上述质量百分数的高密度聚乙烯、马来酸酐-乙烯接枝共聚物、碳纳米管在温度为205℃的条件下进行熔融塑化3h，形成熔体III；将上述质量百分数的线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、抗静电剂在温度为180℃的条件下进行熔融塑化3h，形成熔体IV；将上述质量百分数的茂金属线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯在温度为180℃的条件下进行熔融塑化3h，形成熔体V；
步骤S02，将步骤S01中得到的熔体I、熔体II、熔体III、熔体IV、熔体V分别以1.2m/s的挤出速度形成坯体，将坯体固定在预制模具中，控制模具的旋转速度为：6rad/min，得到粘度为1200mPa·s的型坯；其中预制模具的锁模力为：7t；
步骤S03，将步骤S02中得到的型坯在0.7MPa～1.5MPa的气压下进行挤出吹塑，控制吹胀比为5：1、长径比为35：1，使用17℃的冷却水以80L/min的流速进行冷却固化操作，得到初品；
步骤S04，将步骤S03中得到的初品通过螺杆辊轴装置进行牵伸，控制牵伸比为3，牵伸张力为：150kg/cm2，进行收卷包装操作，即得五层共挤吹塑PE复合薄膜。
实施例6
一种五层共挤吹塑PE复合薄膜的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S01，将上述质量百分数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物混合，在温度为150℃的条件下进行熔融塑化2h，形成熔体I；将上述质量百分数的线性低密度聚乙烯、二元乙丙橡胶、聚乙烯醇在温度为170℃的条件下进行熔融塑化2h，形成熔体II；将上述质量百分数的高密度聚乙烯、马来酸酐-乙烯接枝共聚物、碳纳米管在温度为190℃的条件下进行熔融塑化2h，形成熔体III；将上述质量百分数的线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、抗静电剂在温度为170℃的条件下进行熔融塑化2h，形成熔体IV；将上述质量百分数的茂金属线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯在温度为170℃的条件下进行熔融塑化2h，形成熔体V；
步骤S02，将步骤S01中得到的熔体I、熔体II、熔体III、熔体IV、熔体V分别以0.8m/s的挤出速度形成坯体，将坯体固定在预制模具中，控制模具的旋转速度为：4.5rad/min，得到粘度为900mPa·s的型坯；其中预制模具的锁模力为：5t；
步骤S03，将步骤S02中得到的型坯在1.1MPa的气压下进行挤出吹塑，控制吹胀比为3.5：1、长径比为30：1，使用13℃的冷却水以55L/min的流速进行冷却固化操作，得到初品；
步骤S04，将步骤S03中得到的初品通过螺杆辊轴装置进行牵伸，控制牵伸比为2.5，牵伸张力为：125kg/cm2，进行收卷包装操作，即得五层共挤吹塑PE复合薄膜。
实验例
对实施例1～6所制的五层共挤吹塑PE复合薄膜的性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1五层共挤吹塑PE复合薄膜的性能测试结果
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种五层共挤吹塑PE复合薄膜，其特征在于，由基层、内层、芯层、防静电层、外层五层材料复合而成；
其中，所述基层由下述质量百分数的原料制备而成：低密度聚乙烯80％～95％、乙烯-乙烯醇共聚物5％～20％；所述内层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯80％～90％、二元乙丙橡胶5％～15％、聚乙烯醇3％～8％；所述芯层由下述质量百分数的原料制备而成：高密度聚乙烯85％～90％、马来酸酐-乙烯接枝共聚物9％～14％、碳纳米管0.5％～1.5％；所述防静电层由下述质量百分数的原料制备而成：线性低密度聚乙烯88％～94％、低密度聚乙烯5％～10％、抗静电剂1％～3％；所述外层由下述质量百分数的原料制备而成：茂金属线性低密度聚乙烯80％～85％、低密度聚乙烯10％～15％、聚丙烯5％～10％。
2.根据权利要求1所述的五层共挤吹塑PE复合薄膜，其特征在于，所述基层、内层、芯层、防静电层、外层的厚度比为：1：0.7～0.8：1.5～2：0.7～0.8：1～1.5。
3.根据权利要求1所述的五层共挤吹塑PE复合薄膜，其特征在于，所述基层、内层、芯层、防静电层、外层的质量比为：1：0.8～1：1.2～1.5：0.8～1.1：1.2～1.5。
4.根据权利要求1所述的五层共挤吹塑PE复合薄膜，其特征在于，所述五层共挤吹塑PE复合薄膜的厚度为：0.5μm～20μm。
5.根据权利要求1所述的五层共挤吹塑PE复合薄膜，其特征在于，所述抗静电剂包括：聚氧化乙烯、乙氧基化烷基酸胺、十四烷基磺丙基甜菜碱、乙氧基化脂肪族烷基胺中的任一种。
6.一种根据权利要求1～5中任一项所述的五层共挤吹塑PE复合薄膜的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01，将所述质量百分数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物混合，在温度为140℃～160℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体I；将所述质量百分数的线性低密度聚乙烯、二元乙丙橡胶、聚乙烯醇在温度为160℃～180℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体II；将所述质量百分数的高密度聚乙烯、马来酸酐-乙烯接枝共聚物、碳纳米管在温度为180℃～205℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体III；将所述质量百分数的线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、抗静电剂在温度为160℃～180℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体IV；将所述质量百分数的茂金属线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯在温度为160℃～180℃的条件下进行熔融塑化1h～3h，形成熔体V；
步骤S02，将步骤S01中得到的熔体I、熔体II、熔体III、熔体IV、熔体V分别以0.5m/s～1.2m/s的挤出速度形成坯体，将坯体固定在预制模具中，控制模具的旋转速度，得到型坯；
步骤S03，将步骤S02中得到的型坯在0.7MPa～1.5MPa的气压下进行挤出吹塑，控制吹胀比为2～5：1、长径比为25～35：1，使用10℃～17℃的冷却水以30L/min～80L/min的流速进行冷却固化操作，得到初品；
步骤S04，将步骤S03中得到的初品通过螺杆辊轴装置进行牵伸，控制牵伸比为2～3，进行收卷包装操作，即得五层共挤吹塑PE复合薄膜。
7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤S02中，所述型坯的粘度为600mPa·s～1200mPa·s。
8.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤S02中，所述预制模具的锁模力为：3t～7t。
9.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤S02中，所述旋转速度为：3rad/min～6rad/min。
10.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤S04中，所述牵伸的张力为：100kg/cm2～150kg/cm2。
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