CN108503937B - 聚乙烯功能母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于薄膜领域，具体涉及一种聚乙烯功能母料及其制备方法。由下列重量份的组分组成：LLDPE聚乙烯树脂100份、抗氧剂0.15‑1.25份、硬脂酸锌0.25‑1.0份、爽滑剂0.01‑0.5份、超支化聚合物0.1‑3.0份、滑石粉0.8‑1.2份。LLDPE聚乙烯树脂为乙烯和1‑丁烯的共聚物或乙烯和1‑己烯的共聚物，密度为0.91‑0.92g/cm3，熔体质量流动速率为2‑10g/10min，超支化聚合物含有一条碳原子数为30‑80的聚乙烯烷基脂肪链，末端含8‑15个极性基团，分子量在1000‑4000。本发明能够增加薄膜的爽滑性，且有很好的拉伸强度；工艺简单，成本低廉且材料环保。

Description

聚乙烯功能母料及其制备方法
技术领域
本发明属于薄膜领域，具体涉及一种聚乙烯功能母料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(PE)具有良好的化学稳定性、耐穿刺性、冲击性和环境友好性等，常用于食品、饮料、化妆品、电子、玩具、印刷等行业的薄膜或吹膜包装，但聚乙烯的爽滑性比较差，给生产和使用带来不便。
聚乙烯薄膜的爽滑性的影响因素主要来自于以下两个方面：
首先，薄膜在使用过程中，薄膜与薄膜之间或者薄膜与设备之间存在一定的摩擦，容易因摩擦而产生静电，会使薄膜表面磨花而失去光泽，更重要的是，包装日益高速化、自动化，大的摩擦系数造成薄膜运行阻力增加。目前，常用加入抗静电剂的方法来消除此类影响，但是，如果抗静电剂向薄膜表面迁移的速度过快或者过分析出反而会造成薄膜表面发粘，还会影响薄膜表面着色力、光学性能和卫生性能。
其次，在吹塑成膜后，薄膜层间易形成真空密合下的黏合，难以分开；另外，聚烯烃薄膜在长期存放过程中，由于薄膜间的大分子链互相渗透和缠绕，使得薄膜牢牢地黏结在一起不易分离，严重影响了薄膜的使用。解决此问题的方法主要是加入一定量的爽滑剂来减小薄膜间的摩擦系数，常用的爽滑剂有芥酸酰胺、油酸酰胺及乙撑双硬脂酰胺等有机衍生物等，其作用原理是有机化合物逐渐从聚烯烃内部迁移到薄膜表面，从而形成一层膜，提高薄膜的爽滑性。但是，由于在薄膜复合成卷以及包装生产的过程中，以上几种爽滑剂在膜卷内外析出量会不均匀造成摩擦系数的差异很大，从而影响正常的包装生产。
中国国家知识产权局公告的专利号为200910116112.2，名称为一种自润滑聚乙烯薄膜的发明专利，其公开的聚乙烯薄膜采用低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、芥酸酰胺或其取代物、助剂共挤吹膜成型。虽然该发明能降低薄膜的摩擦系数，但是由于芥酸酰胺或其取代物为低分子量的有机物，其爽滑作用靠爽滑剂分子向薄膜表面的迁移来决定，由于在薄膜复合成卷以及包装生产的过程中，该种爽滑剂在膜卷内外析出量会不均匀造成摩擦系数的差异很大，从而影响正常的包装生产。
中国国家知识产权局公告的专利号为201210593901.7，名称为聚乙烯抗静电爽滑色母料及其制备方法的发明专利，其公开的聚乙烯膜是将高压低密度聚乙烯15-25份、线性低密度聚乙烯20-35份、辛烯-乙烯聚合物30-70份、爽滑剂1-4份、消泡剂0.01-0.05份，采用的爽滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺或己撑双油酸酰胺，含量较高，容易析出造成不良影响。
中国国家知识产权局公告的专利号为200710021015.6，名称为用作聚乙烯加工助剂的超支化聚合物及合成方法的发明专利，其中所用的超支化聚合物只用作加工助剂，不能提高薄膜的爽滑性能和拉伸强度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种聚乙烯功能母料，能够增加薄膜的爽滑性能，且具有很好的拉伸强度；本发明还提供其制备方法，工艺简单，成本低廉且材料环保。
本发明所述的聚乙烯功能母料，由下列重量份的组分组成：
LLDPE聚乙烯树脂100份、抗氧剂0.15-1.25份、硬脂酸锌0.25～1.0份、爽滑剂0.01-0.5份、超支化聚合物0.1～3.0份、滑石粉0.8-1.2份。
所述LLDPE聚乙烯树脂为乙烯和1-丁烯的共聚物或乙烯和1-己烯的共聚物，密度为0.91-0.92g/cm3，熔体质量流动速率MFR为2-10g/10min，熔体质量流动速率MFR在2.16Kg条件下测试。
树脂在加工成制品时，需要经过高温熔融的过程，聚乙烯在高温熔融受到热、氧等的作用，会发生降解或者交联，以致结构发生变化从而影响制品性能，另外制品在使用过程中受到外界热、氧的作用也会发生结构变化影响使用，为避免树脂加工和制品使用过程中热、氧等不利因素带来的影响，需要在聚合物体系中加入抗氧剂，保持树脂对热、氧的稳定性。抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂体系按重量比为1:1混合，抗氧剂加入份数为0.15-1.25份，优选为0.2-0.5份。
本发明硬脂酸锌均匀分到聚乙烯中，加工受热时聚合物开始软化，硬脂酸锌分子渗入到聚合物的分子链间，削弱分子链之间的相互吸引力，而使聚合物在变形时分子链之间更容易滑动和旋转。硬脂酸锌用量为0.25～1.0份，优选0.3-0.5份。
超支化聚合物为臂状超支化聚合物，臂状超支化聚合物是指该聚合物含有一条碳原子数为30-80的聚乙烯烷基脂肪链，该脂肪链末端为超支化结构。
本发明所述的超支化聚合物具有以下特征：超支化聚合物含有一条碳原子数为30-80的聚乙烯烷基脂肪链；超支化聚合物末端含有8-15个极性基团；该超支化聚合物分子量在1000-4000，符合该要求的市售超支化聚合物即可。超支化聚合物用量为0.1～3.0份，优选0.5-2.0份。其中：极性基团为氨基、酰胺基、羟基或羧基。
爽滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种，爽滑剂用量为0.01-0.5份，优选0.05-0.3份。本发明发明人发现爽滑剂与超支化聚合物的重量比为1:6-10时，二者能够协同增加薄膜的爽滑性能。本发明采用较低的爽滑剂用量，通过合适的比例，与超支化聚合物协同增加薄膜的爽滑性能。
本发明所述的聚乙烯功能母料的制备方法，包括以下步骤：
在LLDPE聚乙烯树脂粉料中，加入抗氧剂、硬脂酸锌、超支化聚合物、爽滑剂、滑石粉，在高速搅拌机中混合，搅拌转速为1600转/分，搅拌时间为15min，搅拌温度为41℃；将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，熔融、塑化、挤出、造粒。双螺杆挤出机的螺杆长径比为35，加工温度为220℃。
在制备吹膜用聚乙烯组合物时，需要在基础树脂中加入占基础树脂总质量10wt.％的上述LLDPE聚乙烯母料，挤出造粒，即制得吹膜用聚乙烯树脂组合物，基础树脂可包括HDPE、LDPE、LLDPE其中的一种或几种的共混物。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明所述的聚乙烯功能母料，能够增加薄膜的爽滑性能，且具有很好的拉伸强度。
(2)本发明还提供其制备方法，工艺简单，成本低廉且材料环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
S1助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000031
S1助剂母粒制备方法如下：
100份LLDPE粉料树脂中，加入抗氧剂、硬脂酸锌、超支化聚合物、爽滑剂、滑石粉。在高速搅拌机中混合，搅拌转速1600转/分，搅拌时间15min，搅拌温度41℃；将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，熔融、塑化、挤出、造粒。螺杆长径比为35，加工温度220℃。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份S1助剂母粒，造粒后制的实施例1的组合物。
实施例2
S2助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000041
S2助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份S 2助剂母粒，造粒后制的实施例2的组合物。
实施例3
S3助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000042
S3助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份S 3助剂母粒，造粒后制的实施例3的组合物。
实施例4
S4助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000043
Figure BDA0001235087400000051
S4助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份S 4助剂母粒，造粒后制的实施例4的组合物。
实施例5
S5助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000052
S5助剂母粒制备方法如实施例1。
在HDPE树脂(MFR＝0.1g/10mim，密度0.956g/cm3)中加入10份S5助剂母粒，造粒后制的实施例5的组合物。
对比例1
D1助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000053
D1助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份D1助剂母粒，造粒后制的对比例1的组合物。
对比例2
D2助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000061
D2助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份D2助剂母粒，造粒后制的对比例2的组合物。
对比例3
D3助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000062
D3助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份D3助剂母粒，造粒后制的对比例3的组合物。
对比例4
D4助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000071
D4助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份D4助剂母粒，造粒后制的对比例4的组合物。
对比例5
D5助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000072
D5助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份D5助剂母粒，造粒后制的对比例5的组合物。
对比例6
D6助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000073
Figure BDA0001235087400000081
D6助剂母粒制备方法如实施例1。
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份D6助剂母粒，造粒后制的对比例6的组合物。
对比例7
D7助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000082
D7助剂母粒制备方法如实施例1。
在LDPE树脂(MFR＝2.0g/10mim，密度0.920g/cm3)中加入10份D7助剂母粒，造粒后制的对比例7的组合物。
对比例8
D8助剂母粒由以下组分组成：
Figure BDA0001235087400000083
D8助剂母粒制备方法如实施例1。
在HDPE树脂(MFR＝0.1g/10mim，密度0.956g/cm3)中加入10份D8助剂母粒，造粒后制的对比例8的组合物。
实施例和对比例的组合物吹制成30μm的薄膜，放置一个月后测试薄膜爽滑性见表1、薄膜拉伸强见表2。
表1薄膜爽滑性
Figure BDA0001235087400000084
Figure BDA0001235087400000091
表2制备薄膜拉伸强度
Figure BDA0001235087400000092
Figure BDA0001235087400000101
从实施例和对比例可以看出：
1、本发明爽滑剂和超支化聚合物协同作用可以大大提高薄膜的爽滑性能。
2、对比例3中超支化聚合物无极性基团、对比例4中所用超支化聚合物无长脂肪链，均对所制得薄膜的爽滑性能和拉伸强度有很大影响。
3、超支化聚合物在本发明范围内加入时，随着加入量的增加拉伸强度有所增加，过量加入时可导致薄膜拉伸强度严重下降。
本发明的助剂母粒，不仅仅限于LLDPE、LDPE和HDPE以及三种聚乙烯任意比例共混物所制得的薄膜，在其他材料的薄膜中同样有效。

Claims (7)

1.一种聚乙烯功能母料，其特征在于：由下列重量份的组分组成：
LLDPE聚乙烯树脂100份、抗氧剂0.15-1.25份、硬脂酸锌0.25-1. 0份、爽滑剂0.01-0.5份、超支化聚合物0.1-3.0份、滑石粉0.8-1.2份；
超支化聚合物为臂状超支化聚合物，臂状超支化聚合物是指该聚合物含有一条碳原子数为30-80的聚乙烯烷基脂肪链，该脂肪链末端为超支化结构；
超支化聚合物末端含有8-15个极性基团；该超支化聚合物分子量在1000-4000；
极性基团为酰胺基、羟基或羧基。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯功能母料，其特征在于：所述LLDPE聚乙烯树脂为乙烯和1-丁烯的共聚物或乙烯和1-己烯的共聚物，密度为0.91-0.92g/cm3，熔体质量流动速率MFR为2-10g/10min，熔体质量流动速率MFR在2.16Kg条件下测试。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯功能母料，其特征在于：抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按重量比为1:1混合。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯功能母料，其特征在于：爽滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯功能母料，其特征在于：爽滑剂与超支化聚合物的重量比为1:6-10。
6.一种权利要求1-5任一所述的聚乙烯功能母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
在LLDPE聚乙烯树脂粉料中，加入抗氧剂、硬脂酸锌、超支化聚合物、爽滑剂、滑石粉，在高速搅拌机中混合，搅拌转速为1600转/分，搅拌时间为15min，搅拌温度为41℃；将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，熔融、塑化、挤出、造粒。
7.根据权利要求6所述的聚乙烯功能母料的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机的螺杆长径比为35，加工温度为220℃。
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