CN108912468B - 一种抗老化气泡膜及其成型工艺 - Google Patents

一种抗老化气泡膜及其成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗老化气泡膜及其成型工艺，解决了一些存放久了的LDPE气泡膜发生老化，出现变色、变脆以及性能下降的问题，其技术方案要点是一种抗老化气泡膜，包括有以下组分，各组分及各组分的质量分数如下：LDPE 300‑400份、LLDPE 300‑400份、受阻胺类光稳定剂6‑10份、抗氧化剂10105‑7份、抗氧化剂9447‑9份；其中，受阻胺类光稳定剂为光稳定剂783和光稳定剂3346按照重量比为1:1~2混合而成，能够延缓气泡膜的老化时间，使气泡膜经久耐用。

Description

一种抗老化气泡膜及其成型工艺
技术领域
本发明涉及薄膜成型，特别涉及一种抗老化气泡膜及其成型工艺。
背景技术
气泡膜是以高压聚乙烯为主要原料，高温挤出吸塑成气泡、用于包装填充的一种防压防潮防震的化工产品，又称气垫膜、气珠膜、气泡布、气泡纸、泡泡膜、气泡薄膜、气垫薄膜。气泡膜具有良好的减震性、抗冲击性、热合性、无毒、无味、防潮、耐腐蚀、透明度好等优点。
高压聚乙烯又称低密度聚乙烯(LDPE)，主要用途是作薄膜产品，具有耐酸碱，耐有机溶剂，电绝缘性优良，低温时，仍能够保持一定的韧性，但是LDPE易老化，常常会看到一些存放久了的LDPE气泡膜发生老化，出现变色、变脆以及性能下降的情况。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种抗老化气泡膜，能够延缓气泡膜的老化时间。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗老化气泡膜，包括有以下组分，各组分及各组分的质量分数如下：
LDPE 300-400份、
LLDPE 300-400份、
受阻胺类光稳定剂 6-10份、
抗氧化剂1010 5-7份、
抗氧化剂944 7-9份；
其中，受阻胺类光稳定剂为光稳定剂783和光稳定剂3346按照重量比为1:1～2混合而成。
通过采用上述技术方案，LLDPE为线性低密度聚乙烯，是乙烯与少量高级α-烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物，LLDPE的分子结构以其线性主链为特征，只有少量或没有长支链，但包含一些短支链，没有长支链使聚合物的结晶性较高，与LDPE相比，剪切敏感性较小，且具有更高的强度、韧性和刚性，且耐热性好，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能；通过LLDPE和LDPE共混，能够在大分子结构中形成优势互补，使共聚物的薄膜拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度都有较大的提高；
光稳定剂783具有良好的加工热稳定性、良好的相容性和耐水抽出性，通过捕获自由基，清除自由基的危害，分解氢过氧化物，猝灭激发态能量等作用机理来发挥低浓度，高效率的抗光热降解作用；应用于LDPE和LLDPE的共混体系中，能够降低光稳定剂的添加量，降低成本；光稳定剂3346是聚合型高分子量受阻胺光稳定剂，除含有受阻胺基团，还有三嗪基团，光稳定效果优良，特别对要求耐侯性高的聚烯烃有很好的效果，耐抽提，热失重小；光稳定剂783与光稳定剂3346按照1:1～2复配，具有协同作用，在减小光稳定剂用量的同时对LDPE和LLDPE共混体系具有较好的光稳定性，同时，还能够提高LDPE和LLDPE的机械强度；抗氧化剂1010是一种多元受阻酚型抗氧剂，与大多数聚合物具有很好的相容性，有良好的防止光和热引起的变色作用，能够有效地防止聚合物材料在长期老化过程中的热氧化降解；
抗氧化剂944为叔辛胺三嗪与乙二胺哌啶的聚合物，有着热散失温度高和加工过程中损失少，与聚烯烃等树脂相容性好、耐迁移性好和耐久性良好的特点；
将LDPE、LLDPE、受阻胺类光稳定剂和抗氧剂共混后，通过LDPE和LLDPE的结合，有效增加了产品的透气性和抗撕裂性，通过光稳定剂783、光稳定剂3346和抗氧化剂944复配，在减少光稳定剂和抗氧化剂用量的同时，能够延缓气泡膜的紫外老化和热老化，延长气泡膜的储存时间。
作为优选，还包括有质量份数1份的助剂，助剂为开口剂和荧光增白剂的其中一种或者两种。
通过采用上述技术方案，在塑料薄膜生产过程中添加开口剂，能够起到降低薄膜设备之间的摩擦的静电，防止气泡膜粘连在一起，避免造成卷曲过程中摩擦太大，进而避免影响薄膜的光亮度；
荧光增白剂能激发入射光线产生荧光，使所染物质获得类似萤石的闪闪发光的效应，使肉眼看到的物质很白，进一步提高气泡膜表面的光亮度。
作为优选，开口剂选为芥酸酰胺。
通过采用上述技术方案，芥酸酰胺作用与LDPE和LLDPE共混体系能显著降低表面的动态和静态摩擦系数，提高易加工性和包装作业效率；同时，还能够具有防止日晒龟裂的效果。
作为优选，荧光增白剂选为二苯乙烯联苯二磺酸钠。
通过采用上述技术方案，二苯乙烯联苯二磺酸钠能够吸收近紫外线(波长300-400nm)、再放射出紫外荧光(420-480nm)的无色有机物，与光稳定剂783、光稳定剂3346和抗氧化剂944复配，能够进一步提高光稳定性，从而进一步延缓气泡膜的光老化。
作为优选，包括有以下组分，各组分及各组分的质量分数如下：
LDPE 325份、
LLDPE 325份、
受阻胺类光稳定剂783 3.8份、
受阻胺类光稳定剂3346 4.2份、
抗氧化剂1010 6.5份、
抗氧化剂944 8.2份、
芥酸酰胺 0.35份、
二苯乙烯联苯二磺酸钠0.15份。
通过采用上述技术方案，在上述配方体系下，气泡膜能够使机械性能和抗老化性能均达到最佳状态。
本发明的第二个目的是提供一种抗老化气泡膜的成型工艺，避免气泡膜在成形过程中发生老化。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗老化气泡膜的成型工艺，包括有如下步骤：
Step1，将LDPE、LLDPE、受阻胺类光稳定剂、抗氧化剂以及助剂混合均匀通过密炼机150-180℃密炼造粒，制得原料粒子；
Step2，将原料粒子分别喂入两个螺杆挤出机中，熔融挤出，得到第一熔融液和第二熔融液；
Step3，通过第一分流道导向第一熔融液覆盖在气泡膜辊上后，在第一熔融液未固化前通过第二分流道导向第二熔融液覆盖在第一熔融液上；
Step4，至第一熔融液和第二熔融液在气泡膜辊上固化后，即得抗老化气泡膜。
通过采用上述技术方案，在原料粒子中添加LDPE、LLDPE、受阻胺类光稳定剂、抗氧化剂以及助剂使原料粒子具有较高的抗老化性能，从而能够避免其在后期成形过程中发生老化。
作为优选，螺杆挤出机包括有用于挤出第一熔融液的第一螺杆挤出机和用于挤出第二熔融液的第二螺杆挤出机，第一螺杆挤出机的螺杆尺寸要小于第二螺杆挤出机的螺杆尺寸。
通过采用上述技术方案，螺杆挤出机的尺寸设计能够使第一熔融液薄于第二熔融液，从而使成型气泡的膜能够较薄，从而提高薄膜的形变性能，使膜上的气泡具有更好的成型，且更容易发生形变，提高气泡膜的缓冲效果。
作为优选，螺杆挤出机的挤出温度设置为255-265℃，模头温度设置为275-285℃。
通过采用上述技术方案，上述温度的设计能够避免熔融液在螺杆挤出机中发生老化，模头的温度设计能够避免熔融液预冷凝固，使熔融液能够平稳进入分流道中。
作为优选，第一分流道和第二分流道朝向气泡膜辊的开口温度设置为210-270℃，其中用于出料以成型气泡膜正中位置的温度设定为210-230℃，并逐渐向两侧边递增，用于出料以成型气泡膜两侧边位置的温度设定为260-270℃，无需成型气泡膜部分的开口温度设置为250-260℃。
通过采用上述技术方案，上述温度下能够使避免气泡膜在气泡膜辊上成型过程中发生卷曲、起皱，使气泡膜的表面平整。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明成型工艺在制造过程中能够避免气泡膜发生老化黄变，使气泡膜成品具有较好的透光性；在经历过光热老化后，气泡膜拉伸强度的衰退较少，使其仍然具有与初始接近的拉伸强度，可使用较长时间。
附图说明
图1为抗老化气泡膜的成型工艺的流程图；
图2为挤压辊、冷却辊与气泡膜辊的配合结构示意图；
图3为气泡膜辊和第一分流道开口的结构示意图。
图中，1、第一螺杆挤出机；2、第二螺杆挤出机；3、第一分流道；4、气泡膜辊；5、第二分流道；6、温控器；7、挤压辊；8、冷却辊。
具体实施方式
以下结合附图1-附图3对本发明作进一步详细说明。
实施例1a
参见图1、图2和图3，一种抗老化气泡膜的成型工艺，包括有如下步骤：
Step1，将LDPE 325kg、LLDPE 325kg、受阻胺类光稳定剂783 3.8kg、受阻胺类光稳定剂33464.2kg、抗氧化剂1010 6.5kg、抗氧化剂944 8.2份混合均匀，控制密炼机温度保持在150-160℃区间内密炼造粒，制得原料粒子；
Step2，将原料粒子分别喂入两个螺杆挤出机中，两螺杆挤出机分别用于挤出第一熔融液和挤出第二熔融液；
其中，螺杆挤出机包括有用于挤出第一熔融液的第一螺杆挤出机1和用于挤出第二熔融液的第二螺杆挤出机2，第一螺杆挤出机1的螺杆尺寸要小于第二螺杆挤出机2的螺杆尺寸，两螺杆挤出机的挤出温度区间均设置为255-265℃，模头温度均设置为275℃；
Step3，通过第一分流道3导向第一熔融液覆盖在气泡膜辊4上后，在第一熔融液未固化前通过第二分流道5导向第二熔融液覆盖在第一熔融液上；
其中，第一分流道3和第二分流道5的流道内温度控制在270-280℃之间；第一分流道3和第二分流道5的开口均为与气泡膜辊4径向一致的长条形开口，开口正中位置的温度设定为220℃，并通过温控器6使开口温度从正中位置逐渐向两侧边递增，至用于出料以成型气泡膜两侧边位置的开口温度设定为270℃，开口两侧无需成型气泡膜部分的开口温度设置为260℃；
Step4，利用挤压辊7、冷却辊8与气泡膜辊4配合使挤出第一熔融液和挤出第二熔融液冷却固化，即得抗老化气泡膜。
实施例1b
参见图1、图2和图3，一种抗老化气泡膜的成型工艺，包括有如下步骤：
Step1，将LDPE 325kg、LLDPE 325kg、受阻胺类光稳定剂783 3.8kg、受阻胺类光稳定剂33464.2kg、抗氧化剂1010 6.5kg、抗氧化剂944 8.2份混合均匀，控制密炼机温度保持在160-170℃区间内密炼造粒，制得原料粒子；
Step2，将原料粒子分别喂入两个螺杆挤出机中，两螺杆挤出机分别用于挤出第一熔融液和挤出第二熔融液；
其中，螺杆挤出机包括有用于挤出第一熔融液的第一螺杆挤出机1和用于挤出第二熔融液的第二螺杆挤出机2，第一螺杆挤出机1的螺杆尺寸要小于第二螺杆挤出机2的螺杆尺寸，两螺杆挤出机的挤出温度区间均设置为255-265℃，模头温度均设置为285℃；
Step3，通过第一分流道3导向第一熔融液覆盖在气泡膜辊4上后，在第一熔融液未固化前通过第二分流道5导向第二熔融液覆盖在第一熔融液上；
其中，第一分流道3和第二分流道5的流道内温度控制在270-280℃之间；第一分流道3和第二分流道5的开口均为与气泡膜辊4径向一致的长条形开口，开口正中位置的温度设定为210℃，并通过温控器6使开口温度从正中位置逐渐向两侧边递增，至用于出料以成型气泡膜两侧边位置的开口温度设定为260℃，开口两侧无需成型气泡膜部分的开口温度设置为250℃；
Step4，利用挤压辊7、冷却辊8与气泡膜辊4配合使挤出第一熔融液和挤出第二熔融液冷却固化，即得抗老化气泡膜。
实施例1c
参见图1、图2和图3，一种抗老化气泡膜的成型工艺，包括有如下步骤：
Step1，将LDPE 325kg、LLDPE 325kg、受阻胺类光稳定剂783 3.8kg、受阻胺类光稳定剂33464.2kg、抗氧化剂1010 6.5kg、抗氧化剂944 8.2份混合均匀，控制密炼机温度保持在170-180℃区间内密炼造粒，制得原料粒子；
Step2，将原料粒子分别喂入两个螺杆挤出机中，两螺杆挤出机分别用于挤出第一熔融液和挤出第二熔融液；
其中，螺杆挤出机包括有用于挤出第一熔融液的第一螺杆挤出机1和用于挤出第二熔融液的第二螺杆挤出机2，第一螺杆挤出机1的螺杆尺寸要小于第二螺杆挤出机2的螺杆尺寸，两螺杆挤出机的挤出温度区间均设置为255-265℃，模头温度均设置为280℃；
Step3，通过第一分流道3导向第一熔融液覆盖在气泡膜辊4上后，在第一熔融液未固化前通过第二分流道5导向第二熔融液覆盖在第一熔融液上；
其中，第一分流道3和第二分流道5的流道内温度控制在270-280℃之间；第一分流道3和第二分流道5的开口均为与气泡膜辊4径向一致的长条形开口，开口正中位置的温度设定为210℃，并通过温控器6使开口温度从正中位置逐渐向两侧边递增，至用于出料以成型气泡膜两侧边位置的开口温度设定为260℃，开口两侧无需成型气泡膜部分的开口温度设置为250℃；
Step4，利用挤压辊7、冷却辊8与气泡膜辊4配合使挤出第一熔融液和挤出第二熔融液冷却固化，即得抗老化气泡膜。
实施例1d
参见图1、图2和图3，一种抗老化气泡膜的成型工艺，包括有如下步骤：
Step1，将LDPE 325kg、LLDPE 325kg、受阻胺类光稳定剂783 3.8kg、受阻胺类光稳定剂33464.2kg、抗氧化剂1010 6.5kg、抗氧化剂944 8.2份混合均匀，控制密炼机温度保持在155-165℃区间内密炼造粒，制得原料粒子；
Step2，将原料粒子分别喂入两个螺杆挤出机中，两螺杆挤出机分别用于挤出第一熔融液和挤出第二熔融液；
其中，螺杆挤出机包括有用于挤出第一熔融液的第一螺杆挤出机1和用于挤出第二熔融液的第二螺杆挤出机2，第一螺杆挤出机1的螺杆尺寸要小于第二螺杆挤出机2的螺杆尺寸，两螺杆挤出机的挤出温度区间均设置为255-265℃，模头温度均设置为280℃；
Step3，通过第一分流道3导向第一熔融液覆盖在气泡膜辊4上后，在第一熔融液未固化前通过第二分流道5导向第二熔融液覆盖在第一熔融液上；
其中，第一分流道3和第二分流道5的流道内温度控制在275-280℃之间；第一分流道3和第二分流道5的开口均为与气泡膜辊4径向一致的长条形开口，开口正中位置的温度设定为220℃，并通过温控器6使开口温度从正中位置逐渐向两侧边递增，至用于出料以成型气泡膜两侧边位置的开口温度设定为270℃，开口两侧无需成型气泡膜部分的开口温度设置为260℃；
Step4，利用挤压辊7、冷却辊8与气泡膜辊4配合使挤出第一熔融液和挤出第二熔融液冷却固化，即得抗老化气泡膜。
将实施例1a-实施例1d成型制得气泡膜，并对实施例1a-实施例1d所得的气泡膜进行光老化实验和热老化实验。同时，选购市售的LDPE气泡膜作为对比例1a、LDPE和LLDPE作为对比例1b。
具体实验步骤如下：
(1)，记录实施例1a-实施例1d、对比例1a和对比例1b制成时气泡膜的表面的透光性、黄变程度，并测算拉伸强度；
光老化实验：
(2.1)，将制成的气泡膜放入紫外光老化试验箱，参照《GB/T16585-1996中华人民共和国国家标准—硫化橡胶人工气候老化(荧光紫外灯)试验方法》进行光老化试验，老化时间设置为200h；
(2.2)，从紫外光老化试验箱取出气泡膜，再一次记录气泡膜的表面的透光性、黄变程度，并测算拉伸强度，通过老化后拉伸强度/老化前拉伸强度×100％计算光老化拉伸强度损失率；(3.1)，将制成的气泡膜放入热老化试验箱，参照《GB-T 7141-2008塑料热老化试验方法》进行热老化试验，老化时间设置为200h；
(3.2)，从热老化试验箱取出气泡膜，再一次记录气泡膜的表面的透光性、黄变程度，并测算拉伸强度，通过1-老化后拉伸强度/老化前拉伸强度×100％计算热老化拉伸强度损失率。测试结果见下表：
Figure BDA0001676600230000071
综上，实施例1d所设定的工艺参数所制得的抗老化气泡膜的抗老化效果最佳。
实施例2a
实施例2a与实施例1d的成型工艺大致相同，其区别仅在于实施例2a在Step1中还添加有1份芥酸酰胺。
实施例2b
实施例2b与实施例1d的成型工艺大致相同，其区别仅在于实施例2a在Step1中还添加有1份二苯乙烯联苯二磺酸钠。
实施例2c
实施例2c与实施例1d的成型工艺大致相同，其区别仅在于实施例2a在Step1中还添加有0.5份二苯乙烯联苯二磺酸钠和0.5份芥酸酰胺。
将实施例2a-实施例2c成型制得气泡膜，同样进行上述实验，测试结果见下表：
Figure BDA0001676600230000081
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种抗老化气泡膜，其特征在于，包括有以下组分，各组分及各组分的质量分数如下：
LDPE 300-400份、
LLDPE 300-400份、
受阻胺类光稳定剂 6-10份、
抗氧化剂1010 5-7份、
抗氧化剂944 7-9份；
其中，受阻胺类光稳定剂为光稳定剂783和光稳定剂3346按照重量比为1:1~2混合而成；
还包括有质量份数1份的助剂，助剂为开口剂和荧光增白剂的其中一种或者两种；
开口剂选为芥酸酰胺；
荧光增白剂选为二苯乙烯联苯二磺酸钠。
2.一种抗老化气泡膜，其特征在于，包括有以下组分，各组分及各组分的质量分数如下：
LDPE 325份、
LLDPE 325份、
受阻胺类光稳定剂783 3.8份、
受阻胺类光稳定剂3346 4.2份、
抗氧化剂1010 6.5份、
抗氧化剂944 8.2份、
芥酸酰胺 0.35份、
二苯乙烯联苯二磺酸钠 0.15份。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种抗老化气泡膜的成型工艺，其特征在于，包括有如下步骤：
Step1，将LDPE、LLDPE、受阻胺类光稳定剂、抗氧化剂以及助剂混合均匀通过密炼机150-180℃密炼造粒，制得原料粒子；
Step2，将原料粒子分别喂入两个螺杆挤出机中，熔融挤出，得到第一熔融液和第二熔融液；
Step3，通过第一分流道（3）导向第一熔融液覆盖在气泡膜辊（4）上后，在第一熔融液未固化前通过第二分流道（5）导向第二熔融液覆盖在第一熔融液上；
Step4，至第一熔融液和第二熔融液在气泡膜辊（4）上固化后，即得抗老化气泡膜。
4.根据权利要求3所述的一种抗老化气泡膜的成型工艺，其特征在于，螺杆挤出机包括有用于挤出第一熔融液的第一螺杆挤出机（1）和用于挤出第二熔融液的第二螺杆挤出机（2），第一螺杆挤出机（1）的螺杆尺寸要小于第二螺杆挤出机（2）的螺杆尺寸。
5.根据权利要求3所述的一种抗老化气泡膜的成型工艺，其特征在于，螺杆挤出机的挤出温度设置为255-265℃，模头温度设置为275-285℃。
6.根据权利要求3所述的一种抗老化气泡膜的成型工艺，其特征在于，第一分流道（3）和第二分流道（5）朝向气泡膜辊（4）的开口温度设置为210-270℃，其中用于出料以成型气泡膜正中位置的温度设定为210-230℃，并逐渐向两侧边递增，用于出料以成型气泡膜两侧边位置的温度设定为260-270℃，无需成型气泡膜部分的开口温度设置为250-260℃。
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