CN110641117A - 一种高拉伸复合膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了涉及薄膜技术领域，特别涉及一种高拉伸复合膜及其制备方法，所述高拉伸复合膜由七层薄膜复合而成，厚度为15‑23μm，其中每层薄膜中均含有一定比例的茂金属聚丙烯和通用聚乙烯，再配合相应的助剂，通过薄膜的熔融、熔体的压制、流延熔体的固化、初品的分切制备所得。本申请制得的复合膜的拉伸能够达到原长的5倍，具有优异的拉伸性能和抗拉性能，有效降低了复合膜在打包过程中发生断裂的可能性。

Description

一种高拉伸复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，特别涉及一种高拉伸复合膜及其制备方法。
背景技术
薄膜种类具有单层膜和复合膜，单层薄膜的力学强度和表面硬度较低、易燃和耐热性差等缺点限制了它的使用范围，共挤膜市场较为广阔。其中，多层共挤技术就是采用3台以上的挤出机，将不同功能的树脂原料如PA、PE、PP等，分别熔融挤出，通过各自的流道在一个模头汇合，再经过流延成型、冷却制得复合膜。
如申请号为CN201310637906.X的中国专利公开了一种高抗拉塑料薄膜，该薄膜采用三层结构，其中PP与茂金属共融而成，从而达到高抗拉的目的。然而，该高抗拉塑料薄膜在打包不规则、菱角多等物品时，如打包木材、钢材等，容易发生局部断裂，影响薄膜的正常使用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种高拉伸复合膜，其能拉伸至原长的5倍及以上，具有优异的拉伸性能，有效降低了复合膜在打包过程中发生断裂的可能性。
本发明的第二个目的在于提供一种高拉伸复合膜的制备方法，其采用共挤出的方式一体挤出成型，使得复合膜中各层之间具有良好的结合力，保证了复合膜的拉伸效果。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高拉伸复合膜，由七层薄膜复合而成，厚度为15-23μm，从薄膜横截面开始由外到内包括：
第一层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的增韧剂；
第二层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第三层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第四层薄膜，厚度为复合膜的30％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第五层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第六层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第七层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的增韧剂
其中，所述茂金属聚乙烯为聚乙烯2010、聚乙烯3518、聚乙烯5202中的一种或多种的混合物；所述通用聚乙烯为聚乙烯4404、聚乙烯6202、聚乙烯2607、聚乙烯2047、聚乙烯1002中的一种或多种的混合物。
通过采用上述技术方案，茂金属聚乙烯是一种新颖的热塑性塑料，使用茂金属(MAO)为聚合催化剂生产出来的聚乙烯，具有良好的韧性，能够较好的用于拉伸薄膜上。本申请每层薄膜均同时添加有茂金属聚乙烯以及通用聚乙烯再配合一些加工助剂，茂金属聚乙烯上的长支链使得各组分的分子链间的缠结增强，并提高分子链间的相互作用力，以此获得的复合膜的拉伸强度由现有的3倍提高至5倍及以上，具有优异的拉伸性能，从而有效降低了复合膜在打包过程中发生断裂的可能性。
其中，第一层薄膜和第七层薄膜中的增韧剂，有助于增加茂金属聚乙烯与通用聚乙烯的韧性，使得复合膜具有较高的拉伸性能。第二层薄膜至第六层薄膜中添加的聚丙烯树脂，能够促使复合膜具有兼具塑料的结构强度以及柔软性，起到相互协同作用，从而有效提高复合膜的拉伸性能和抗拉强度，使得复合膜具有优异的韧性。
进一步的，所述聚丙烯树脂为聚丙烯树脂W725。
通过采用上述技术方案，聚丙烯树脂W725具有优异的增韧效果，将其添加至茂金属聚乙烯和通用聚乙烯中，能够有效改善复合膜的韧性，将其按本申请公开的组分配比以及层结构设置，使得制得的复合膜能被拉伸5倍长，具有优异的拉伸性能，有效降低了复合膜在打包过程中发生断裂的可能性。
进一步地，所述高拉伸复合膜从薄膜横截面开始由外到内包括：
第一层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯2010、20-30份的聚乙烯6202和10-20份的增韧剂；
第二层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯4404和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第三层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯2607和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第四层薄膜，厚度为复合膜的30％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯2047和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第五层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯2607和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第六层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯4404和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第七层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯2010、20-30份的聚乙烯6202和10-20份的增韧剂。
通过采用上述技术方案，聚乙烯2010和聚乙烯3518均为茂金属聚乙烯，聚乙烯4404、聚乙烯2607和聚乙烯2047均为通用聚乙烯，其中聚乙烯4404具有优异的粘结性，能够较好实现第一层薄膜与第三层薄膜以及第五层薄膜与第七层薄膜的粘接固定。聚乙烯2607和聚乙烯2047均具有优异的抗拉强度，从而为复合膜提供优异的韧性，减少其发生断裂的可能。另外，聚乙烯2010添加至第一层薄膜和第七层薄膜中，能够较好的与聚乙烯4404互混；同样的，聚乙烯3518与聚乙烯2607和聚乙烯2047相容性较好，由此制得的复合膜具有更为优异的韧性和拉伸性能，因此作为优选。
进一步地，所述第一层薄膜包括重量份数为2-5份的增粘母粒。
进一步地，所述增粘母粒为增粘母粒PIB60。
通过采用上述技术方案，增粘母粒能够增加第一层薄膜和第二层薄膜的粘性，一方面能够与第二层薄膜或第六层薄膜中的聚丙烯树脂发生协同作用，增加复合膜的拉伸性能；另一方面促使复合膜产生一定的吸合力，能够较好裹紧被打包材料，从而增加复合膜的打包效果。其中，当添加的增粘母粒为PIB60时，复合膜的拉伸性能有效提高，因此将其作为优选。
进一步地，所述第三层薄膜、第四层薄膜和第五层薄膜均还包括重量份数为3份的氧化石墨烯。
通过采用上述技术方案，氧化石墨烯是石墨烯的一种派生物，其在一层碳原子构成的二维结构空间无限延伸表面的基面上连有羰基、羟基、羧基等官能团，在这些官能团的作用下，能够促使其较好的分散于茂金属聚乙烯和通用聚乙烯中，以此有效提高第三层薄膜、第四层薄膜和第五层薄膜的力学性能，使得其最终制得的复合膜具有优异的韧性和拉伸性能。
进一步地，所述茂金属聚乙烯的熔融指数为1.8-2.5g/10min，密度为0.90-0.92g/cm2。
进一步地，所述通用聚乙烯的熔融指数为2.1-2.3g/10min，密度为0.87-0.90g/cm2。
通过采用上述技术方案，茂金属聚乙烯或通用聚乙烯的熔融指数和密度过低时，在制备复合膜过程中则需要更大的压力和更多的时间，若是其的熔融指数和密度过高，其制得的复合膜的机械强度则会降低，因此当使用上述参数的茂金属聚乙烯和通用聚乙烯时，制得的复合膜具有良好的机械强度，同时还能在一定程度上降低其制备效率。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高拉伸复合膜的制备方法，包括以下步骤：
①、薄膜的熔融：在170℃-260℃的温度下，分别对所述七层薄膜进行熔融塑化1.5-2min，分别得到熔体Ⅰ、熔体Ⅱ、熔体Ⅲ、熔体Ⅳ、熔体Ⅴ、熔体Ⅵ和熔体Ⅶ；
②、熔体的压制：将步骤①得到的熔体Ⅰ、熔体Ⅱ、熔体Ⅲ、熔体Ⅳ、熔体Ⅴ、熔体Ⅵ和熔体Ⅶ分别以0.6-1.0m/s的挤出速度输送至分配器中，通过分配器按照设定比例，进行七层分配，得到粘度为800-1000mPa·s的流延熔体；
③、流延熔体的固化：将步骤②得到的流延熔体进行多层共挤流延，使用冷却水以40-60L/min的流速进行冷却固化操作，得到初品；
④、初品的分切：将步骤③得到的初品按照产品规格的要求，设定好分切组的位置进行分切，即得高拉伸复合膜。
通过采用上述技术方案，本申请通过薄膜的熔融、熔体的压制、流延熔体的固化和初品的分切，以此复合膜采用共挤流延的方式一体成型，使得复合膜中各层之间具有良好的结合力，保证了复合膜的拉伸效果，具有操作简单、性能优异的特点。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本申请的复合膜由七层薄膜复合而成，其利用茂金属聚乙烯与通用聚乙烯和其他助剂相结合，使得复合膜的拉伸能够达到原长的5倍，具有优异的拉伸性能，有效降低了复合膜在打包过程中发生断裂的可能性；
2、本申请通过添加增粘母粒和氧化石墨烯，能够有效提高复合膜拉伸性能和韧性，同时使得复合膜具有一定的吸合力，使得其能较好的对材料进行裹紧，增加了复合膜的打包效果；
3、本申请通过限定茂金属聚乙烯和通用聚乙烯的熔融指数和密度，以此获得机械强度优异的复合膜，同时提高了复合膜的制备效率；
4、本申请的复合膜采用共挤流延的方式一体成型，使复合膜中各层之间具有良好的结合力，保证了复合膜的拉伸效果，具有操作简单、性能优异的特点。
附图说明
图1为高拉伸复合膜的制备工艺图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一、原料
茂金属聚乙烯：聚乙烯2010、聚乙烯3518和聚乙烯5202均购自埃克森美孚，熔融指数为1.8-2.5g/10min，密度为0.90-0.92g/cm2；
通用聚乙烯：聚乙烯4404、聚乙烯6202、聚乙烯2607和聚乙烯1002均购自埃克森美孚，聚乙烯2047购自日本陶氏化学，其熔融指数为2.1-2.3g/10min，密度为0.87-0.90g/cm2；
增韧剂：本申请以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)为例，购自北京恒业中远化工有限公司，CAS号为9003-56-9，除此之外，还可为其他的增韧剂，但使用ABS的增韧效果明显优于其他增韧剂；
增粘母粒：增粘母粒PIB60和增粘母粒ZN-1，均购自深圳北化塑胶；
氧化石墨烯：购自深圳国森领航科技，单层片径为0.2-10μm；
聚丙烯树脂：聚丙烯树脂W725，购自独山子石化；聚丙烯树脂K1105，购自燕山石化。
二、实施例实施例1
一种高拉伸复合膜，由七层薄膜复合而成，厚度为15μm，从薄膜横截面开始由外到内包括：
第一层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50份的聚乙烯2010、30份的聚乙烯6202和2份的ABS；
第二层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50份的聚乙烯3518、30份的聚乙烯4404和4份的聚丙烯树脂W725；
第三层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：60份的聚乙烯3518、20份的聚乙烯2607和2份的聚丙烯树脂W725；
第四层薄膜，厚度为复合膜的30％，包括以下重量份数的组分：50份的聚乙烯3518、25份的聚乙烯2047和3份的聚丙烯树脂W725；
第五层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：60份的聚乙烯3518、20份的聚乙烯2607和2份的聚丙烯树脂W725；
第六层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50份的聚乙烯3518、30份的聚乙烯4404和4份的聚丙烯树脂W725；
第七层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50份聚乙烯2010、30份的聚乙烯6202和2份的ABS；
其中，每一层薄膜中的组分中可以根据实际需要添加适量的加工助剂，如增加抗氧剂、抗紫外剂、阻燃剂等，以此达到相应的抗氧、抗紫外线、阻燃等的效果，本申请中虽未具体展开，但其效果可以预期。
一种高拉伸复合膜的制备方法，参见图1，包括以下步骤：
①、薄膜的熔融：在170℃的温度下，分别对所述七层薄膜进行熔融塑化2min，分别得到熔体Ⅰ、熔体Ⅱ、熔体Ⅲ、熔体Ⅳ、熔体Ⅴ、熔体Ⅵ和熔体Ⅶ；
②、熔体的压制：将步骤①得到的熔体Ⅰ、熔体Ⅱ、熔体Ⅲ、熔体Ⅳ、熔体Ⅴ、熔体Ⅵ和熔体Ⅶ分别以0.6m/s的挤出速度输送至分配器中，通过分配器按照设定比例，进行七层分配，得到粘度为800mPa·s的流延熔体；
③、流延熔体的固化：将步骤②得到的流延熔体进行多层共挤流延，使用冷却水以40L/min的流速进行冷却固化操作，得到初品；
④、初品的分切：将步骤③得到的初品按照产品规格的要求，设定好分切组的位置进行分切，即得高拉伸复合膜。
实施例2-5
实施例2-5在实施例1的方法基础上，对复合膜的组分和用量加以调整，具体调整情况参见下表一。
表一 实施例1-5的复合膜的组分及用量
实施例6
本实施例在实施例1的方法基础上，分别在第一层薄膜和第七层薄膜中添加有2-5份增粘母粒PIB60，具体以添加2份为例。
实施例7
本实施例在实施例1的方法基础上，分别在第一层薄膜添加有2份增粘母粒ZN-1。
实施例8
本实施例在实施例1的方法基础上，分别在第三层薄膜、第四层薄膜和第五层薄膜中添加有3份氧化石墨烯。
实施例9-10
实施例9-10在实施例1的方法基础上，对其制备参数作出调整，具体调整情况参见下表二。
表二 实施例1以及实施例9-10的制备工艺
实施例1 实施例9 实施例10
熔融温度/℃ 170 260 180
塑化时间/min 2 1.5 1.8
挤出速度/m/s 0.6 1.0 0.8
粘度/mPa·s 800 1000 900
流速/L/min 40 60 50
三、对比例对比例1
本对比例在实施例1的方法基础上，将每层薄膜中的茂金属聚乙烯均替换成该层所使用的通用聚乙烯。
对比例2
本对比例在实施例1的方法基础上，将每层薄膜中的通用聚乙烯均替换成该层所使用的茂金属聚乙烯。
对比例3
购自常州高创塑业有限公司的PE薄膜，厚度为15μm。
四、性能检测
将实施例1-8以及对比例1-3的复合膜按照QB1128的检测标准进行如下性能检测，检测结果参见下表二。
表二 实施例1-8以及对比例1-3的检测结果
厚度/μm 拉伸比 纵向抗拉强度/MPa 横向抗拉强度/MPa 抗刺穿强度/N
实施例1 15 1:5.5 25 20 11.0
实施例2 17 1:5.5 24 21 11.3
实施例3 18 1:5.4 24 20 11.2
实施例4 15 1:5.0 21 18 9.8
实施例5 15 1:5.0 21 17 9.5
实施例6 20 1:5.0 21 18 9.7
实施例7 20 1:5.1 20 18 9.5
实施例8 23 1:5.8 27 22 12.3
实施例9 15 1:5.5 25 20 11.2
实施例10 15 1:5.5 25 20 11.3
对比例1 15 1:3.1 18 15 7.1
对比例2 15 1:3.4 16 10 7.4
对比例3 15 1:3.0 13 11 5.3
参见表二，由实施例1-实施例10的检测结果可以得到，本申请具有优异的拉伸性能和韧性。
将实施例1-3与实施例5的检测结果进行比较，可以得到，本申请按照实施例1-3的组分及配比，其制得的复合膜具有更为优异的拉伸性能和韧性。
将实施例1与实施例6-7的检测结果进行比较，可以得到，增粘母粒的添加能够在一定程度上增加复合膜的拉伸性能和韧性，其中增粘母粒PIB60的改性效果明显优于增粘母粒ZN-1，因此将增粘母粒PIB60作为优选。
将实施例1与实施例8的检测结果进行比较，可以得到，氧化石墨烯的添加能够有效改善复合膜的抗拉性能和韧性，从而增加了复合膜的力学强度，能够较好的对材料加以打包。
将实施例1与实施例9-10的检测结果进行比较，可以得到，本申请按照上述制备参数制备时，能够较好的保证其制得的复合膜的性能较为稳定。
将实施例1与对比例1-3的检测结果进行比较，本申请的复合膜的拉伸性能和韧性明显由于对比例的，因此本申请制得的复合膜具有优异的拉伸性能和韧性，有效降低了复合膜在打包过程中发生断裂的可能性。
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 (9)

1.一种高拉伸复合膜，其特征在于，由七层薄膜复合而成，厚度为15-23μm，从薄膜横截面开始由外到内包括：
第一层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的增韧剂；
第二层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第三层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第四层薄膜，厚度为复合膜的30％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第五层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第六层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的聚丙烯树脂；
第七层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的茂金属聚乙烯、20-30份的通用聚乙烯和10-20份的增韧剂；
其中，所述茂金属聚乙烯为聚乙烯2010、聚乙烯3518、聚乙烯5202中的一种或多种的混合物；所述通用聚乙烯为聚乙烯4404、聚乙烯6202、聚乙烯2607、聚乙烯2047、聚乙烯1002中的一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种高拉伸复合膜，其特征在于，所述聚丙烯树脂为聚丙烯树脂W725。
3.根据权利要求1所述的一种高拉伸复合膜，其特征在于，所述高拉伸复合膜从薄膜横截面开始由外到内包括：
第一层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯2010、20-30份的聚乙烯6202和10-20份的增韧剂；
第二层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯4404和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第三层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯2607和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第四层薄膜，厚度为复合膜的30％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯2047和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第五层薄膜，厚度为复合膜的15％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯2607和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第六层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯3518、20-30份的聚乙烯4404和10-20份的聚丙烯树脂W725；
第七层薄膜，厚度为复合膜的10％，包括以下重量份数的组分：50-60份的聚乙烯2010、20-30份的聚乙烯6202和10-20份的增韧剂。
4.根据权利要求1所述的一种高拉伸复合膜，其特征在于，所述第一层薄膜包括重量份数为2-5份的增粘母粒。
5.根据权利要求3所述的一种高拉伸复合膜，其特征在于，所述增粘母粒为增粘母粒PIB60。
6.根据权利要求1所述的一种高拉伸复合膜，其特征在于，所述第三层薄膜、第四层薄膜和第五层薄膜均还包括重量份数为3份的氧化石墨烯。
7.根据权利要求1所述的一种高拉伸复合膜，其特征在于，所述茂金属聚乙烯的熔融指数为1.8-2.5g/10min，密度为0.90-0.92g/cm2。
8.根据权利要求1所述的一种高拉伸复合膜，其特征在于，所述通用聚乙烯的熔融指数为2.1-2.3g/10min，密度为0.87-0.90g/cm2。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的一种高拉伸复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①、薄膜的熔融：在170℃-260℃的温度下，分别对所述七层薄膜进行熔融塑化1.5-2min，分别得到熔体Ⅰ、熔体Ⅱ、熔体Ⅲ、熔体Ⅳ、熔体Ⅴ、熔体Ⅵ和熔体Ⅶ；
②、熔体的压制：将步骤①得到的熔体Ⅰ、熔体Ⅱ、熔体Ⅲ、熔体Ⅳ、熔体Ⅴ、熔体Ⅵ和熔体Ⅶ分别以0.6-1.0m/s的挤出速度输送至分配器中，通过分配器按照设定比例，进行七层分配，得到粘度为800-1000mPa·s的流延熔体；
③、流延熔体的固化：将步骤②得到的流延熔体进行多层共挤流延，使用冷却水以40-60L/min的流速进行冷却固化操作，得到初品；
④、初品的分切：将步骤③得到的初品按照产品规格的要求，设定好分切组的位置进行分切，即得高拉伸复合膜。
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