CN107141611A - 一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料及其制备方法 - Google Patents

一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料，主要由聚丙烯树脂、抗氧剂和卤素吸收剂，其中，所述聚丙烯树脂为乙丙共聚聚丙烯树脂，其通过以下方法制成：以丙烯为原料，乙烯为共聚单体，于环管反应器中进行共聚得到乙丙无规共聚聚丙烯树脂，反应温度70±1℃，反应压力为3.4~3.8MPa，氢气浓度为800~1500ppm，乙烯浓度为1%‑5%。本发明还公开了所述流延膜材料的制备方法。该流延膜材料所生产的低温蒸煮型流延膜具有良好的加工性能、光学性能、力学性能以及热封性能，可以满足流延膜包装厂家对低温蒸煮型流延膜生产要求。

Description

一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种低温蒸煮型聚丙烯流延膜材料，尤其涉及一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料。同时，本发明还涉及该流延膜材料的制备方法。
背景技术
流延聚丙烯薄膜(cast polypropylene;CPP) 是塑胶工业中通过流延挤塑工艺生产的聚丙烯(PP)薄膜。按用途不同可分为通用CPP（General CPP，简称GCPP）薄膜、镀铝级CPP（Metalize CPP，简称MCPP）薄膜和蒸煮级CPP（Retort CPP，简称RCPP）薄膜等。CPP与LLDPE、LDPE、HDPE、PET、PVG等其他薄膜相比，成本更低，产量更高，比PE薄膜挺度更高，具有优良水气和异味阻隔性，可作为复合材料基膜，还可进行金属化处理，普遍作为食品和商品包装及外包装。近年来，随着国内外CPP专用料的不断开发，流延设备技术的飞速发展，应用领域的不断开拓，CPP薄膜已成为塑料包装薄膜中发展趋势最快的薄膜之一，据估计未来几年CPP市场需求量仍将保持15%的快速增长。目前国内CPP薄膜厂家主要分布在华南和华东地区，例如佛塑东方、浙江大东南、南京金中达等。
蒸煮级CPP薄膜是指能与PET、NY、铝箔通过干式复合后而耐高温蒸煮杀菌的复合用基材薄膜。蒸煮型CPP薄膜的结构为共聚PP/共聚PP/共聚PP，国内一般生产的是可耐121℃的中温，30min以下蒸煮杀菌条件的蒸煮膜，称为半蒸煮膜(即低温蒸煮膜)。对耐热要求较高，通常用无规共聚物作原料，其雾度较通用膜高，起始热封温度相对较高，可达140℃。用于蒸煮膜的材料一般为二元共聚PP。这类薄膜主要采用无规乙丙共聚聚丙烯原料。当用于高温蒸煮时（耐120℃以上蒸煮杀菌）则采用嵌段共聚聚丙烯制得；当用于一般蒸煮时（耐100～120℃以下)则由无规共聚聚丙烯制得，生产蒸煮级CPP薄膜所用共聚物由于经过了共聚改性，使得蒸煮级的抗冲击强度明显高于非蒸煮级的，因此对液体及硬物包装的安全性能比较好，并适用于冰箱内存放。
蒸煮型CPP市场要求门坎特别高，蒸煮级CPP膜要求平整度好、拉伸强度高、热封强度高、热封温度高(要求蒸煮时在高温高压下保证高的热封强度)、耐冲击强度高(要求蒸煮时在高温高压下的抗穿剌和抗破包能力)、断裂伸长率适中、耐介质性好等。蒸煮型CPP既要求具有一定的刚性，又要求有较好的抗冲性能，要求热封温度高。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料，该流延膜材料所生产的低温蒸煮型流延膜具有良好的加工性能、光学性能、力学性能以及热封性能，可以满足流延膜包装厂家对低温蒸煮型流延膜生产要求。
本发明的第二个目的是提供上述低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料的制备方法。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料，主要由聚丙烯树脂、抗氧剂和卤素吸收剂，其中，所述聚丙烯树脂为乙丙共聚聚丙烯树脂，其通过以下方法制成：以丙烯为原料，乙烯为共聚单体，于环管反应器中进行共聚得到乙丙无规共聚聚丙烯树脂，反应温度70±1℃，反应压力为3.4~3.8MPa，氢气浓度为800~1500ppm，乙烯浓度为1%-5%。
本发明中所得的聚丙烯树脂为乙丙无规共聚聚丙烯，具有良好的熔体流动性、透明性、刚性及冲击性能，可以满足低温蒸煮型流延膜的加工性能和力学性能，不添加开口剂和爽滑剂等会带入低分子物质的添加剂，减少灰分的存在，避免了因低分子物的析出及迁移影响膜的复合和热封性能。
本发明所述流延膜材料的弯曲模量低于720MPa。
作为本发明的一种改进：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，因此，所述的聚丙烯树脂、主抗氧剂、辅助抗氧剂和卤素吸收剂的质量百分比为：
乙丙共聚聚丙烯树脂 97.940%～98.814%
主抗氧剂 0.296%～0.587%
辅助抗氧剂 0.593%～1.175%
卤素吸收剂 0.193%～0.492%
本发明中所述的抗氧剂用于提高材料的加工稳定性和热氧老化性，而所述的抗氧剂采用酚类抗氧剂，或采用亚磷酸酯类抗氧剂，或者是酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合使用。当是酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合使用时，以酚类抗氧剂为主抗氧剂，亚磷酸酯类抗氧剂为辅助抗氧剂。采用该抗氧剂体系可为提供材料足够的加工稳定性和热氧老化性。所述的酚类抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯或三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯。酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂之间的质量比为1:1~2:1。
本发明中所述的卤素吸收剂采用硬脂酸钙或水滑石，所述水滑石是层状双羟基镁铝氢氧化物。
本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料的制备方法，将乙丙无规共聚聚丙烯树脂、抗氧剂和卤素吸收剂在常温常压下混合2~6分钟，然后进行挤出造粒，得到低温蒸煮型共聚聚丙烯流延膜材料。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1） 本发明的乙丙无规共聚聚丙烯树脂满足低温蒸煮膜的力学性能要求。
本发明聚丙烯树脂为乙丙无规共聚聚丙烯，以乙烯作为共聚单体的二元乙丙共聚聚丙烯产品的热封温度相比三元共聚产品要高，乙烯-丙烯无规共聚物的熔点随乙烯含量的增加而降低，这是因为在丙烯的链中有乙烯的无规则分布，乙烯起了阻止丙烯结晶的作用，使结晶度明显下降，降低产品熔点，提高产品冲击性能。熔点的降低，也意味着热封温度的降低，热封范围宽。这有利于包装加工，使封合缝平滑，漂亮，提高商品价值。
（2）乙烯作为共聚单体生产无规共聚聚丙烯，材料有变软、降低拉伸模量，这对材料的冲击性能和抗低温性能是有利的。无规共聚流延膜专用料乙烯含量一般为2%~6%，既有良好的热封性能，又有合适的熔点、软化点、韧性、透明性、抗冲击强度，在提高CPP单层膜和复合膜性能中起不可替代的作用。
（3）本发明的流延膜材料的黄色指数和灰份含量满足了低温蒸煮型所要求的加工性能、光学性能要求。黄色指数小于零，具有较高的透明度，使制成的蒸煮膜具有良好的透明外观。由于没有添加爽滑剂和开口剂等添加剂，使得材料中灰分很少，避免了因无机物的析出及迁移造成的影响膜的复合和热封性能。
具体实施方式
实施例1乙丙共聚聚丙烯树脂的制备：
1.生产基础树脂的原料为以下物质：
1) 聚合级丙烯
项目 纯度% 水含量10-6 CO含量10-6 CO2含量10-6
指标 ≥99．35 ≤5 ≤0.2 ≤4
2) 催化剂DQ-Ⅲ、助催化剂TEAL、给电子体DONOR、抗静电剂Atmer163
3) 氢气
项目 纯度% 水含量10-6 CO含量10-6 总硫含量10-6
指标 ≥95 ≤5 ≤5 ≤1
将丙烯和乙烯加入环管反应器中，并加入催化剂DQC-401，助催化剂三乙基铝(TEAL)，给电子体DONOR，抗静电剂Atmer163。其中：催化剂DQC-401按照产量40kg/吨加入； TEAL/C3（丙烯）= 0.16；TEAL/DONOR=10；抗静电剂Atmer163为2~3kg/h。搅拌均匀，控制环管反应器中的反应温度70±1℃，反应压力为3.4~3.8MPa，氢气浓度为500~1500ppm，键合乙烯含量为1%-5%，从而得到乙丙共聚聚丙烯树脂，其性能见表1。
按表2所示的配比，取实施例1制备的乙丙共聚聚丙烯树脂、抗氧剂和卤素吸收剂加入10L高速混合器，在常温常压下进行混合，混合时间2~6分钟，然后采用双螺杆挤出机进行造粒，温度控制在160-230℃，得到低温蒸煮型乙丙共聚聚丙烯流延膜材料。对低温蒸煮型乙丙共聚聚丙烯流延膜材料进行物理性能测试分析，结果见表3。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不是限制，凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料，其特征是，主要由聚丙烯树脂、抗氧剂和卤素吸收剂，其中，所述聚丙烯树脂为乙丙共聚聚丙烯树脂，其通过以下方法制成：以丙烯为原料，乙烯为共聚单体，于环管反应器中进行共聚得到乙丙无规共聚聚丙烯树脂，反应温度70±1℃，反应压力为3.4~3.8MPa，氢气浓度为800~1500ppm，乙烯浓度为1%-5%。
2.根据权利要求1所述的低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料，其特征是，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，因此，所述的聚丙烯树脂、主抗氧剂、辅助抗氧剂和卤素吸收剂的质量百分比为：
乙丙共聚聚丙烯树脂 97.940%～98.814%
主抗氧剂 0.296%～0.587%
辅助抗氧剂 0.593%～1.175%
卤素吸收剂 0.193%～0.492%。
3.根据权利要求2所述的低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料，其特征是，所述的抗氧剂采用酚类抗氧剂，或采用亚磷酸酯类抗氧剂，或者是酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合使用。
4.根据权利要求3所述的低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料，其特征是，所述的酚类抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯或三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯。
5.根据权利要求3所述的低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料，其特征是，所述的卤素吸收剂采用硬脂酸钙或水滑石。
6.权利要求1-5任一项所述的低温蒸煮型乙丙无规共聚聚丙烯流延膜材料的制备方法，其特征是，将乙丙无规共聚聚丙烯树脂、抗氧剂和卤素吸收剂在常温常压下混合2~6分钟，然后进行挤出造粒，得到低温蒸煮型共聚聚丙烯流延膜材料。
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