CN107446226A - 一种功能型聚乙烯薄膜材料及其制备方法 - Google Patents

一种功能型聚乙烯薄膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种功能型聚乙烯薄膜材料及其制备方法，由下列份数的原材料组成：聚乙烯86~90.5份，改性层状纳米硅酸盐2~6份，LDPE‑g‑MAHI 1~4份，超细二氧化钛0.5~1份。本发明的优点是：1、本发明制备的聚乙烯薄膜在维持原聚乙烯材料的力学性能的基础上，还具有良好的阻隔性，将抗氧剂固定于层状纳米硅酸盐表面可以降低抗氧剂的迁移性，降低了对食品的污染可能性。2、本发明使用超细二氧化钛代替传统的有机紫外光稳定剂，同时还具有一定的抗菌效果。3、本发明制备聚乙烯薄膜的生产工艺简单，成本低，容易工业化。

Description

一种功能型聚乙烯薄膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能型聚乙烯薄膜材料及其制备方法，属于聚合物改性和加工领域。
背景技术
目前聚合物阻隔材料主要为烯烃类塑料、聚酯类、聚酰胺类、聚氯乙烯类、聚乙烯醇类、液晶类聚合物等，其中聚乙烯，尤其是低密度聚乙烯（LDPE）由于其密度小，无毒，柔韧性良好，优越的化学稳定性和成型加工性能，在食品、药品及农产品包装领域有着广泛的应用。对于高阻隔包装材料，LDPE本身并不能达到使用要求，因此有必要对LDPE材料进行处理，以降低气体、液体、溶剂的溶解度以及扩散性能，提高材料的阻隔性能。目前适用于聚乙烯改性的方法主要有共混改性技术、多层复合技术。纳米层状纳米硅酸盐因具有粒径小、比表面积大等特性，如能将其良好分散在聚烯烃材料中。一般通过熔融共混法制备的复合材料需添加相容剂或者进行有机改性处理提高其在材料中的分散能力。
由于PE薄膜在保存食品药品的特定温度、湿度条件下，其表面容易滋生对人体健康有害的细菌等微生物，会污染食品或药品，使其变质、发霉甚至腐烂，一般需加入一定量的抗菌剂。同时由于PE树脂因分子链中存在双键，在有热或各种辐射条件下，尤其紫外线，容易使得PE材料老化降解而变色。如各种屏蔽剂、紫外光吸收剂、自由基捕获剂等都是分子量较低的有机化合物或低聚物。当这些光稳定剂在高温或者紫外光照射下，都有逐渐向产品表面析出的趋势。同时传统的抗氧剂1010、168等加入到PE体系中，有可能在PE薄膜的使用过程中发生迁移现象。因此有必要考虑PE薄膜材料中各种主机的迁移析出问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功能型聚乙烯薄膜材料及其制备方法，制得的聚乙烯薄膜维持了聚乙烯材料原有的力学性能，同时具有良好的阻隔性和降低抗氧剂的迁移性，能更好的满足食品、药品等对包装材料的要求。
为了实现上述目的，本发明材料的技术方案如下：
一种功能型聚乙烯薄膜材料，由下列份数的原料组成：
聚乙烯 86~90.5份；
改性层状纳米硅酸盐 2~6份；
LDPE-g-MAH 1~4份；
超细二氧化钛 0.5~1份。
更进一步的，功能型聚乙烯薄膜材料，由下列份数的原料组成：
聚乙烯 86~90份；
改性层状纳米硅酸盐 4~6份；
LDPE-g-MAH 2~3份；
超细二氧化钛 1.0份。
其中，所述的聚乙烯为低密度和线性低密度聚乙烯中的一种或它们的组合物，其熔体流动速率在190℃*2.16kg的测试条件下为3~40g/10min。
所述的改性层状纳米硅酸盐为未经有机化改性的蒙脱土、高岭土、膨润土中的一种或几种混合物，在催化剂的作用下，将抗氧剂3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸甲酯接枝到纳米硅酸盐表面，其接枝率为5~12%。
所述的LDPE-g-MAH的接枝率为0.8~1%，其熔体流动速率在190℃*2.16kg的测试条件下为5~30g/10min。
所述的超细二氧化钛粉末，其80%的粒径分布在150-240nm。
制备所述功能型聚乙烯薄膜材料的方法，具体步骤如下：
（1）按重量配比称取原料；
（2）将各种原料在高速混合器中混合5~15分钟；
（3）将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得聚乙烯复合材料，其工艺为：一区160~165℃，二区165~170℃，三区175~180℃，四区180~185℃，五区185~190℃，六区185~190℃，七区185~190℃，机头185~190℃；整个挤出过程的停留时间为1~2分钟，压力为12~18MPa；
（4）将制备的聚乙烯复合材料置于吹塑成型机中吹制得到聚乙烯薄膜，其中料筒温度为165~175℃。
本发明的优点是：
1.本发明制备的聚乙烯薄膜维持了聚乙烯材料原有的力学性能，同时具有良好的阻隔性，将抗氧剂固定于层状纳米硅酸盐表面可以降低抗氧剂的迁移性，降低了对食品的污染可能性。
2.本发明使用超细二氧化钛替代传统的有机紫外光稳定剂，能够有效的降低紫外光稳定剂迁移析出造成的外观问题：同时二氧化钛还具有一定的抗菌效果，可以部分或完全替代传统的抗菌剂。
3.本发明提出的制备聚乙烯薄膜的生产工艺简单，成本低，容易工业化。
具体实施方式
实施例1
将各种原料和添加剂在高速混合器中干混10分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却造粒得到聚乙烯复合材料，其工艺为：一区160~165℃，二区165~170℃，三区175~180℃，四区180~185℃，五区185~190℃，六区185~190℃，七区185~190℃，机头185~190℃；整个基础过程中的停留时间为2分钟，压力为15MPa。最后将制备的聚乙烯复合材料置于吹塑机中吹制得到聚乙烯薄膜，其中料筒温度为170℃。
材料配方：聚乙烯90份、改性纳米粘土2份、LDPE-g-MAH 1份、抗氧剂1份、超细二氧化钛1份。
性能测试结果：拉伸强度（MPa,纵向）11.2、拉伸强度（MPa,横向）10.4、直角撕裂强度（N/m，纵向）137.8、直角撕裂强度（N/m，横向）111.2、透光率（%）92.7、气体透过系数（cm3.cm/cm2.s.Pa）1.03*10-9、水蒸气渗透系数（kg.m/m2.s.Pa）1.14*10-12、抗氧剂迁移量（mg/L）35.2。
实施例2
将各种原料和添加剂在高速混合器中干混10分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却造粒得到聚乙烯复合材料，其工艺为：一区160~165℃，二区165~170℃，三区175~180℃，四区180~185℃，五区185~190℃，六区185~190℃，七区185~190℃，机头185~190℃；整个基础过程中的停留时间为2分钟，压力为15MPa。最后将制备的聚乙烯复合材料置于吹塑机中吹制得到聚乙烯薄膜，其中料筒温度为170℃。
材料配方：聚乙烯88份、改性纳米粘土4份、LDPE-g-MAH 3份、抗氧剂0份、超细二氧化钛1份。
性能测试结果：拉伸强度（MPa,纵向）11.8、拉伸强度（MPa,横向）10.9、直角撕裂强度（N/m，纵向）138.4、直角撕裂强度（N/m，横向）112.4、透光率（%）92.1、气体透过系数（cm3.cm/cm2.s.Pa）8.12*10-10、水蒸气渗透系数（kg.m/m2.s.Pa）8.27*10-13、抗氧剂迁移量（mg/L）38.5。
实施例3
将各种原料和添加剂在高速混合器中干混10分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却造粒得到聚乙烯复合材料，其工艺为：一区160~165℃，二区165~170℃，三区175~180℃，四区180~185℃，五区185~190℃，六区185~190℃，七区185~190℃，机头185~190℃；整个基础过程中的停留时间为2分钟，压力为15MPa。最后将制备的聚乙烯复合材料置于吹塑机中吹制得到聚乙烯薄膜，其中料筒温度为170℃。
材料配方：聚乙烯86份、改性纳米粘土6份、LDPE-g-MAH 4份、抗氧剂2份、超细二氧化钛1份.
性能测试结果：拉伸强度（MPa,纵向）12.5、拉伸强度（MPa,横向）11.5、直角撕裂强度（N/m，纵向）139.8、直角撕裂强度（N/m，横向）113.6、透光率（%）91.8、气体透过系数（cm3.cm/cm2.s.Pa）6.32*10-10、水蒸气渗透系（kg.m/m2.s.Pa）6.25-10-13、抗氧剂迁移量（mg/L）41.3。

Claims (7)

1.一种功能型聚乙烯薄膜材料，其特征在于：由下列份数的原材料组成：聚乙烯86~90.5份，改性层状纳米硅酸盐2~6份，LDPE-g-MAHI 1~4份，超细二氧化钛0.5~1份。
2.根据权利要求1所述的功能型聚乙烯薄膜材料，其特征在于：由下列份数的原料组成：聚乙烯 86~90份，改性层状纳米硅酸盐 4~6份，LDPE-g-MAH 2~3份，超细二氧化钛 1.0份。
3.根据权利要求1或2所述的功能型聚乙烯薄膜材料，其特征在于：所述的聚乙烯为低密度和线性低密度聚乙烯中的一种或它们的组合物，其熔体流动速率在190℃*2.16kg的测试条件下为3~40g/10min。
4.根据权利要求1或2所述的功能型聚乙烯薄膜材料，其特征在于：所述的改性层状纳米硅酸盐为未经有机化改性的蒙脱土、高岭土、膨润土中的一种或几种混合物，在催化剂的作用下，将抗氧剂3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸甲酯接枝到纳米硅酸盐表面，其接枝率为5~12%。
5.根据权利要求1或2所述的功能型聚乙烯薄膜材料，其特征在于：所述的LDPE-g-MAH的接枝率为0.8~1%，其熔体流动速率在190℃*2.16kg的测试条件下为5~30g/10min。
6.根据权利要求1或2所述的功能型聚乙烯薄膜材料，其特征在于：所述的超细二氧化钛粉末，其80%的粒径分布在150-240nm。
7.一种制备权利要求1或2所述功能型聚乙烯薄膜材料的方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）按份数配比称取原料；
（2）将各种原料在高速混合器中混合5~15分钟；
（3）将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得聚乙烯复合材料，其工艺为：一区160~165℃，二区165~170℃，三区175~180℃，四区180~185℃，五区185~190℃，六区185~190℃，七区185~190℃，机头185~190℃；整个挤出过程的停留时间为1~2分钟，压力为12~18MPa；
（4）将制备的聚乙烯复合材料置于吹塑成型机中吹制得到聚乙烯薄膜，其中料筒温度为165~175℃。
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