CN107987366A - 具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料及其制备方法，属于高分子材料加工改性技术领域。该薄膜母料由如下按重量份数计的组份组成：14～60份聚烯烃、5～10份微发泡剂、0.5～75份着色剂、1～5份增粘剂、0～10份加工助剂和0～70份填充剂。本申请采用低熔点α‑甲基苯乙烯环二聚体制备薄膜母料，使得薄膜在制备的拉伸过程中保持液态，通过拉伸作用产生微细孔洞，从而获得微发泡效果，降低薄膜的密度。同时，本申请通过添加增粘剂提高了薄膜母料的熔体粘度，在母料制备过程中可以提高剪切作用力，改善颜料分散性能，从而提高薄膜的撕裂强度。

Description

具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料加工改性技术领域，特别涉及一种具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料及其制备方法，该薄膜母料具有微发泡和着色等复合功能。
背景技术
塑胶发泡技术是利用物理或发泡剂产生气体，并以微细的孔径形式分散于塑胶基体中的加工技术。采用发泡技术可降低材料密度、减少材料用量、节约成本，能获得减震、吸音、隔热和增柔附加功能，是现代塑胶加工领域必不可少的加工方法之一。
目前，随着电商和网购的普及，快递行业迅猛发展，快递包装行业近几年保持年均30％以上的速度增长，对包装材料的需要增加较快。但由此造成的快递包装废弃物增加，对环境造成一定的负担。因此，采用降低塑胶材料的使用量如减小厚度、降低密度等方法，一方面可降低生产成本，同时可节约原材料，减少环境负荷，符合目前节能减排的产业政策重点支持和发展的领域。
然而，由于薄膜材料的厚度小(一般小于100um)，采用普通的物理发泡剂或化学发泡剂很难对其进行发泡，因为一旦产生气泡，很容易导致薄膜破洞、产生气味或表面不良等问题。
发明内容
本发明的首要目的在于克服目前存在的技术缺陷，提供一种具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料。该薄膜母料具有微发泡和着色等复合功能，薄膜母料的比重较低，可以达到节能减排的目的。
本发明的另一目的在于提供所述具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，由如下按重量份数计的组份组成：14～60份聚烯烃、5～10份微发泡剂、0.5～75份着色剂、1～5份增粘剂、0～10份加工助剂和0～70份填充剂。
所述的聚烯烃的熔体流动速率0.5～20g/10min。
所述的聚烯烃为乙烯均聚物、或者乙烯与α-烯烃的共聚物。聚烯烃的主要作用是作为复合功能薄膜母料的载体。
所述的α-烯烃的含量不超过5％。
所述的微发泡剂为α-甲基苯乙烯环二聚体，其分子量为236，熔点51-53℃。α-甲基苯乙烯环二聚体具有较低的熔点，在薄膜制备拉伸过程中呈液体，在拉伸作用力下产生微细孔洞，从而获得微发泡效果。
所述的着色剂为有机颜料或/和无机颜料。
所述的有机颜料为酞青蓝、酞青绿、吖啶颜色和偶氮颜料中的至少一种。
所述的无机颜料为钛白粉、锌白钡、硫化锌、炭黑、钛黄和铁红中的至少一种。
着色剂可以采用有机颜料和无机颜料的一种或几种的混合物，其作用主要是提供着色功能。
所述的增粘剂为氢化的苯乙烯类嵌段共聚物弹性体，优选为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的共聚物(SEBS)、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SEPS中的一种或两种的混合物。
所述的加工助剂可选择本领域常规的润滑剂，优选为硬脂酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、EVA蜡和乙烯丙烯酸酯共聚物蜡中的一种或者至少两种的混合物。加工助剂的主要作用是在微发泡着色母料制备过程中改善颜料分散、降低摩擦和提高成型加工性能等。
所述的填充剂为碳酸钙、滑石粉或硫酸钡中的一种或至少两种的混合物。填充剂的作用是降低成本，但是不能采用任何的有机物对所述的填充剂进行表面处理。
所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料的制备方法，包括如下步骤：将14～60份聚烯烃、5～10份微发泡剂、0.5～75份着色剂、1～5份增粘剂、0～10份加工助剂和0～70份填充剂混合均匀，得到混合物；熔融所述混合物并挤出造粒，得到具有复合功能的薄膜母料；所述份数为重量份数。
优选的，所述的熔融所述混合物并挤出造粒采用一步法，于温度160～200℃、转速200～800rpm经双螺杆挤出机进行熔融混炼和造粒。
优选的，所述的熔融所述混合物并挤出造粒采用两步法，先采用密炼机或者双转子连续混料设备进行熔融混炼，温度为160～200℃；然后采用单螺杆挤出机造粒，温度为150～190℃，挤出机的转速为100～300rpm。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)采用低熔点α-甲基苯乙烯环二聚体，在薄膜制备的拉伸过程中保持液态，通过拉伸作用产生微细孔洞，从而获得微发泡效果，降低薄膜的密度。
(2)添加增粘剂提高了复合功能的薄膜母料的熔体粘度，在母料制备过程中可以提高剪切作用力，改善颜料分散性能，从而提高薄膜的撕裂强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明所制备得到的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料在190℃、2.16kg的条件下测试熔融指数，评价其加工性能。
所制备的上述薄膜母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)、低密度聚乙烯(LDPE1F7B)按一定比例吹膜，测试薄膜密度、撕裂强度、拉伸强度和断裂伸长率进行比较评价。
具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料和采用其制备的薄膜性能测试方法如下：
熔融指数按照GB 3682-2000进行测试，温度190℃、载荷5Kg。
拉伸强度和断裂伸长率按GB/T 1040.3-2006测试，拉伸速率为500mm/min，采用2型试样，宽度10mm，夹具初始距离50mm。
撕裂强度按照GB/T 16578-1996中所述方法进行，采用裤型撕裂法测试。
实施例1
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯14份、α-甲基苯乙烯环二聚体5份、钛白粉75份、SEBS 3份、硬脂酸锌1份和聚乙烯蜡2份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速400rpm。
所制备的上述具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)、低密度聚乙烯(LDPE 1F7B)按20：70：10比例吹膜，吹膜温度160℃。
实施例2
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯20份、α-甲基苯乙烯环二聚体5份、钛白粉65份、SEBS 3份、滑石粉5份、硬脂酸锌0.2份和聚乙烯蜡1.8份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双转子连续混炼设备在170℃进行熔融共混，然后采用单螺杆挤出机造粒，得到具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、160℃、160℃、160℃，主机转速300rpm。
所制备的上述具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)、低密度聚乙烯(LDPE 1F7B)按20：70：10比例吹膜，吹膜温度160℃。
实施例3
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯25份、α-甲基苯乙烯环二聚体10份、炭黑40份、SEBS 2份、SEPS 2份、碳酸钙10份、硬脂酸锌2份和氧化聚乙烯蜡8份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用密炼机在180℃进行熔融共混，然后采用单螺杆挤出机造粒，得到具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速200rpm。
所制备的上述具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)、低密度聚乙烯(LDPE 1F7B)按5：70：25比例吹膜，吹膜温度160℃。
实施例4
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯30份、α-甲基苯乙烯环二聚体8份、钛白粉40份、炭黑10份、SEBS 5份、滑石粉2份、碳酸钙5份、硬脂酸锌1份、聚乙烯蜡2份、EVA蜡2份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速800rpm。
所制备的上述具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)、低密度聚乙烯(LDPE 1F7B)按20：70：10比例吹膜，吹膜温度160℃。
实施例5
按如下配方称量和配料：乙烯-α-烯烃共聚物60份、α-甲基苯乙烯环二聚体6份、酞青蓝20份、SEPS 2份、碳酸钙7份、乙烯丙烯酸酯共聚物蜡2份、EVA蜡3份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速600rpm。
所制备的上述具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料与低密度聚乙烯(LDPE2420H)按5：75比例吹膜，吹膜温度190℃。
实施例6
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯50份、α-甲基苯乙烯环二聚体5份、奎吖啶红颜料15份、SEBS 3份、硫酸钡22份、乙烯丙烯酸酯共聚物蜡4份、硬脂酸锌1份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速350rpm。
所制备的上述具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料与低密度聚乙烯(LDPE2420H)按20：80比例吹膜，吹膜温度180℃。
实施例7
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯40份、α-甲基苯乙烯环二聚体5份、钛白粉25份、酞青绿10份、SEPS 5份、滑石粉5份、碳酸钙5份和EVA蜡5份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速600rpm。
所制备的上述具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)按30：70比例吹膜，吹膜温度190℃。
对比实施例1
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯19份、钛白粉75份、SEBS 3份、硬脂酸锌1份和聚乙烯蜡2份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速400rpm。
所制备的上述母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)、低密度聚乙烯(LDPE1F7B)按20：70：10比例吹膜，吹膜温度160℃。
对比实施例2
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯23份、α-甲基苯乙烯环二聚体5份、钛白粉65份、滑石粉5份、硬脂酸锌0.2份和聚乙烯蜡1.8份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速400rpm。
所制备的上述母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)、低密度聚乙烯(LDPE1F7B)按20：70：10比例吹膜，吹膜温度160℃。
对比实施例3
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯38份、钛白粉40份、炭黑10份、SEBS 5份、滑石粉2份、碳酸钙5份、硬脂酸锌1份、聚乙烯蜡2份、EVA蜡2份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速800rpm。
所制备的上述母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)、低密度聚乙烯(LDPE1F7B)按5：70：25比例吹膜，吹膜温度160℃。
对比实施例4
按如下配方称量和配料：低密度聚乙烯50份、钛白粉25份、酞青绿10份、滑石粉5份、碳酸钙5份、硬脂酸锌1份和聚乙烯蜡4份。
将上述组分采用混合机预混均匀，然后采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到薄膜母料，挤出机温度设定为160℃、180℃、180℃、180℃，主机转速600rpm。
所制备的上述母料与线性低密度聚乙烯(LLDPE 7042)按30：70比例吹膜，吹膜温度190℃。
对上述实施例1-7制备的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料和对比实施例1-4制备的薄膜母料测试熔融指数，其它力学性能均为添加母料制备薄膜的性能。
实施例1～7的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料的性能测试结果如表1-表2所示。
表1实施例1～4的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料的性能测试结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
母料熔融指数(g/10min) 4.3 4.5 0.4 3.3
薄膜密度(g/cm3) 0.88 0.86 0.82 0.85
薄膜外观 良好 良好 良好 良好
横向撕裂强度(N/cm) 221 215 263 243
纵向撕裂强度(N/cm) 196 193 234 224
横向拉伸强度(MPa) 28.5 31.6 34.5 29.8
横向断裂伸长率(％) 530 518 543 582
纵向拉伸强度(MPa) 32.1 34.5 33.6 33.6
纵向断裂伸长率(％) 509 462 511 537
表2实施例5～7的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料的性能测试结果
项目 实施例5 实施例6 实施例7
母料熔融指数(g/10min) 6.5 7.2 7.5
薄膜密度(g/cm3) 0.82 0.87 0.84
薄膜外观 良好 良好 良好
横向撕裂强度(N/cm) 255 246 223
纵向撕裂强度(N/cm) 234 238 201
横向拉伸强度(MPa) 25.5 24.8 24.5
横向断裂伸长率(％) 673 652 552
纵向拉伸强度(MPa) 27.2 25.4 26.3
纵向断裂伸长率(％) 625 612 497
对比实施例1～4的性能测试结果如表3所示。
表3对比实施例1～4的薄膜母料的性能测试结果
项目 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
母料熔融指数(g/10min) 3.4 6.8 0.1 8.8
薄膜密度(g/cm3) 0.93 0.86 0.92 0.92
薄膜外观 良好 不良 不良 良好
横向撕裂强度(N/cm) 214 176 235 187
纵向撕裂强度(N/cm) 183 163 241 162
横向拉伸强度(MPa) 29.8 30.2 33.1 24.4
横向断裂伸长率(％) 526 553 526 575
纵向拉伸强度(MPa) 32.5 32.8 34.9 27.2
纵向断裂伸长率(％) 478 503 462 472
从表1至表3的实验结果可知，与对比实施例1-4的薄膜母料比较，采用实施例1-7中的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料制备得到的薄膜具有密度较低、撕裂强度较高等优点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，其特征在于，由如下按重量份数计的组份组成：14～60份聚烯烃、5～10份微发泡剂、0.5～75份着色剂、1～5份增粘剂、0～10份加工助剂和0～70份填充剂。
2.根据权利要求1所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，其特征在于，所述的聚烯烃的熔体流动速率0.5～20g/10min。
3.根据权利要求2所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，其特征在于，所述的聚烯烃为乙烯均聚物、或者乙烯与α-烯烃的共聚物；所述的α-烯烃的含量不超过5％。
4.根据权利要求1所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，其特征在于，所述的微发泡剂为α-甲基苯乙烯环二聚体，其分子量为236，熔点51-53℃。
5.根据权利要求1所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，其特征在于，所述的着色剂为有机颜料或/和无机颜料；所述的增粘剂为氢化的苯乙烯类嵌段共聚物弹性体。
6.根据权利要求5所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，其特征在于，
所述的有机颜料为酞青蓝、酞青绿、吖啶颜色和偶氮颜料中的至少一种；
所述的无机颜料为钛白粉、锌白钡、硫化锌、炭黑、钛黄和铁红中的至少一种；
所述的增粘剂为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的共聚物、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料，其特征在于，
所述的加工助剂为硬脂酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、EVA蜡和乙烯丙烯酸酯共聚物蜡中的一种或者至少两种的混合物；
所述的填充剂为碳酸钙、滑石粉或硫酸钡中的一种或至少两种的混合物。
8.权利要求1-7任一项所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料的制备方法，包括如下步骤：将14～60份聚烯烃、5～10份微发泡剂、0.5～75份着色剂、1～5份增粘剂、0～10份加工助剂和0～70份填充剂混合均匀，得到混合物；熔融所述混合物并挤出造粒，得到具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料；所述份数为重量份数。
9.根据权利要求8所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料的制备方法，其特征在于，所述的熔融所述混合物并挤出造粒采用一步法，于温度160～200℃、转速200～800rpm经双螺杆挤出机进行熔融混炼和造粒。
10.根据权利要求8所述的具有微发泡和着色复合功能的薄膜母料的制备方法，其特征在于，所述的熔融所述混合物并挤出造粒采用两步法，先采用密炼机或者双转子连续混料设备进行熔融混炼，温度为160～200℃；然后采用单螺杆挤出机造粒，温度为150～190℃，挤出机的转速为100～300rpm。
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