CN111070834A - 一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Fujian Zhongtu New Material Technology Co Ltd
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Abstract

本发明属于防雾热封薄膜的制备领域，具体涉及一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜及其制备方法。所述薄膜，自上而下包括面层、芯层和热封层；其三层共挤的层比结构为：面层/芯层/热封层：LDPE+LLDPE/（LDPE+LLDPE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂）/（LDPE+LLDPE+PBE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂+纳米碳酸钙），面层10‑30wt%，芯层40‑75wt%，热封层15‑30wt%。本发明所制防雾热封膜的防雾持久性较好，且具有较好的透气性，热封强度高的特点，综合性能好，特别适用于果蔬类产品的包装，特别有利于市场开拓，将推动包装材料的进步。

Description

一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于防雾热封薄膜的制备领域，具体涉及一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜及其制备方法。
背景技术
防雾热封膜普遍用于食品、果蔬包装等领域。目前常用的防雾热封膜为聚乙烯膜。防雾热封用塑料膜有以下几个重要的性能要求：（1）具有较好的初始防雾性能及防雾持久性；（2）防雾剂的加入对薄膜热封性能不能有较大的影响，不能降低薄膜热封强度；（3）薄膜具有较好的拉伸强度和透明度；（4）具有较好的透气性，满足果蔬的呼吸要求。
目前市面上的防雾膜多为单一防雾剂加入薄膜，初始防雾效果一般较好，但薄膜的防雾持久性较差，防雾剂的加入会一定程度降低薄膜拉伸强度和热封强度，且用于食品果蔬的防雾聚烯烃热封膜不够成熟。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜及其制备方法。
本发明通过在热封层和芯层中添加适量的初期高温防雾剂与长效高温防雾剂，两种防雾剂按一定比例进行复配，形成高温复配防雾剂，两种防雾剂中，一种亲水性较好，具有较好的初期防雾效果，另一种亲油性较好，具有持久防雾效果，从而使薄膜具有较好的初期防雾效果及长效的防雾性能；在热封层中添加一定量的纳米碳酸钙，可以利用碳酸钙具有的吸附功能，延缓防雾剂的析出，延长薄膜的防雾时间，利用纳米碳酸钙的颗粒性，增加薄膜的透气性能与薄膜的开口性，另一方面无机材料纳米碳酸钙可增加薄膜的强度，解决了因防雾剂加入所引起的薄膜强度降低的问题；在热封层中添加一定比例的丙烯基弹性体（PBE弹性体），PBE弹性体具有增黏作用，解决因防雾剂的增加，薄膜热封强度下降问题；再用三层共挤吹塑成型技术，制备出具有高温防雾效果好，透气性好，具有较好拉伸强度及热封强度的聚烯烃薄膜。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，自上而下包括面层、芯层和热封层；其三层共挤的层比结构为：面层/芯层/热封层LDPE+LLDPE/（LDPE+LLDPE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂）/（LDPE+LLDPE+PBE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂+纳米碳酸钙），按质量比计，面层：芯层：热封层=（10-30）：（40-75）：（15-30）。
进一步地，所述的热封层是由PBE弹性体、LLDPE、LDPE、纳米碳酸钙、高温复配防雾剂等组成的多元复合体系。
进一步地，所述热封层的配方比例：初期高温防雾剂0.3-3wt%，长效高温防雾剂0.5-3.5wt%，PBE弹性体10-35wt%，LLDPE30-55wt%，LDPE30-55wt%，纳米碳酸钙1.0-5.0wt%，总质量分数之和为100%。
进一步地，所述芯层配方比例：初期高温防雾剂1-3.5wt%，长效高温防雾剂1-2.5wt%，LLDPE45-65wt%，LDPE45-65wt%，总质量分数之和为100%。
进一步地，所述面层配方比例：LLDPE45-65wt%，LDPE45-65wt%，总质量分数之和为100%。
其结构如图1所示。
一种制备如上所述的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜的方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳酸钙改性聚乙烯颗粒的制备
溶质：将备好的25g纳米碳酸钙用50ml蒸馏水和10g偶联剂KH550进行混合；
溶剂：在500ml烧杯中加入200ml蒸馏水和50ml无水乙醇，用玻璃棒充分搅拌，再进一步与10g偶联剂一起搅拌均匀。
将溶质与溶剂混合成溶液，在恒温水浴锅中放置装有该混合溶液的烧杯，用精密增压电动搅拌器搅拌至溶液水平刻度线在100ml。接着放干燥箱（60℃）烘干至水分完全蒸发呈固态，再用研钵研磨成粉末，然后在高速混合机中加入一定比例的纳米碳酸钙粉末与低密度聚乙烯（LDPE），混合均匀，制得纳米碳酸钙含量为20%的聚乙烯改性混合颗粒备用。
造粒：将纳米碳酸钙含量为20%的聚乙烯改性混合颗粒置于造粒机中进行造粒，设定挤出机一区、二区和三区温度设为160℃，第四区为165℃，第五区为170℃，六区和七区为175℃，八区和九区为180℃，机头为170℃，主机设定为80r/min，喂料设定为6r/min，得到纳米碳酸钙含量为20%的聚乙烯母粒。
（2）防雾母粒的制备
通过挤出造粒的方法制备分别添加了初期高温防雾剂和长效高温防雾剂的防雾母粒，载体为LDPE , 制备得到初期高温防雾颗粒和长效高温防雾颗粒，两种防雾母料的防雾剂含量均为20%。挤出机一区、二区和三区温度设为160℃，第四区为165℃，第五区为170℃，六区和七区为175℃，八区和九区为180℃，机头为170℃。主机设定为80r/min，喂料设定为6r/min。
(3)防雾透气薄膜的制备
热封层中按照初期高温防雾颗粒、长效高温防雾颗粒、纳米碳酸钙改性聚乙烯颗粒以及余量LDPE，和热封层剩余其它原料备料；芯层中按照初期高温防雾颗粒、长效高温防雾颗粒、余量LDPE，和芯层剩余其它原料备料；通过面层、芯层、热封层三层原料混合均匀；利用三层共挤吹膜机进行吹膜，三个区吹膜温度设为175℃，螺杆转速8.35r/min，冷风定型温度25-28℃。防雾母粒添加在热封层与芯层中，纳米碳酸钙改性聚乙烯母料与PBE弹性体添加于热封层中，通过牵引、电晕处理，切边收卷制得高温防雾透气聚乙烯热封薄膜。
高温防雾透气聚乙烯热封薄膜制备的工艺流程图如图2所示。
本发明的有益效果在于：
1）本发明采用PBE弹性体、高温复配防雾剂、纳米碳酸钙、聚乙烯组成的多元复合体系，作为热封层；高温复配防雾剂的加入，可使薄膜同时具有较好的初期防雾效果和持久防雾性能；纳米碳酸钙的加入可延缓防雾剂的析出，延长防雾剂的作用时间，同时可增加薄膜的透气性，增强薄膜的强度与开口性；PBE的加入可增加热封层的黏度，增强薄膜热封强度。
2）本发明分别制备纳米碳酸钙改性聚乙烯母料，初期高温防雾母料和长效高温防雾母料，并将母料添加于薄膜中，制备方便，各组分比例能够较好的控制，保证热封层的热封性不被破坏，同时整体薄膜强度不降低。
3）本发明所制防雾热封膜的防雾持久性较好，且具有较好的透气性，热封强度高的特点，综合性能好，特别适用于果蔬类产品的包装，特别有利于市场开拓，将推动包装材料的进步。
附图说明
图1 一种高温防雾透气聚乙烯热封膜结构图；
图2一种高温防雾透气聚烯烃热封膜生产流程图。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
一、实验条件
1）主要材料
低密度聚乙烯（LDPE），中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司；
线性低密度聚乙烯（LLDPE），中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司；
初期高温防雾剂：聚乙二醇400单月桂酸脂，PEG400ML,山东优索化工科技有限公司；
长效高温防雾剂：失水山梨醇单油酸脂，司盘80，山东优索华工科技有限公司；
无水乙醇，分析纯，福建莱赛化工科技有限公司；
硅烷偶联剂KH-550，Y-氨丙基三乙氧基硅烷，山东优索华工科技有限公司；
纳米碳酸钙，食品级，浙江金壳药业有限公司。
PBE弹性体,美国艾克森公司。
2）主要设备与仪器
同向平行双螺杆混炼挤出水拉条造粒实验线，南京聚力化工机械有限公司；
三层共挤出吹膜机，广州金中机械有限公司；
透光率雾度测定仪, 上海精密科学仪器有限公司；
落镖冲击试验机, 济南兰光机电技术有限公司；
智能拉力试验机，济南兰光机电技术有限公司；
摩擦系数测定仪，济南兰光机电技术有限公司；
薄膜透气性测定仪，济南兰光机电技术有限公司；
薄膜热封强度试验仪，济南兰光机电技术有限公司。
二、具体实验步骤
实施例1
一种用于果蔬包装的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，自上而下包括面层、芯层和热封层；其三层共挤的层比结构为：面层/芯层/热封层LDPE+LLDPE/（LDPE+LLDPE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂）/（LDPE+LLDPE+PBE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂+纳米碳酸钙），面层30wt%，芯层40wt%，热封层30wt%。
本实施例中，所述热封层是由PBE弹性体、LLDPE、LDPE、纳米碳酸钙、复配高温防雾剂等组成的多元复合体系。
本实施例中，热封层的配方比例：初期高温防雾剂1wt%，长效高温防雾剂1wt%，PBE弹性体25wt%，LLDPE35wt%，LDPE35wt%，纳米碳酸钙3.0wt%。
本实施例中，芯层配方比例：初期高温防雾剂1wt%，长效高温防雾剂1.5wt%，LLDPE50wt%，LDPE47.5wt%。
本实施例中，面层配方比例：LLDPE50wt%，LDPE50wt%。
上述用于果蔬包装的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜的制备方法为：
（1）纳米碳酸钙改性聚乙烯颗粒的制备
溶质：将备好的25g纳米碳酸钙用50ml蒸馏水和10g偶联剂KH550进行混合；
溶剂：在500ml烧杯中加入200ml蒸馏水和50ml无水乙醇，用玻璃棒充分搅拌，再进一步与10g偶联剂一起搅拌均匀。
将溶质与溶剂混合成溶液，在恒温水浴锅中放置装有该混合溶液的烧杯，用精密增压电动搅拌器搅拌至溶液水平刻度线在100ml。接着放干燥箱（60℃）烘干至水分完全蒸发呈固态，再用研钵研磨成粉末，然后在高速混合机中加入一定比例的纳米碳酸钙粉末与低密度聚乙烯（LDPE），混合均匀，制得纳米碳酸钙含量为20%的聚乙烯改性混合颗粒备用。
造粒：将纳米碳酸钙含量为20%的聚乙烯改性混合颗粒置于造粒机中进行造粒，设定挤出机一区、二区和三区温度设为160℃，第四区为165℃，第五区为170℃，六区和七区为175℃，八区和九区为180℃，机头为170℃，主机设定为80r/min，喂料设定为6r/min，得到纳米碳酸钙含量为20%的聚乙烯母粒。
（2）防雾母粒的制备
通过挤出造粒的方法制备分别添加了初期高温防雾剂和长效高温防雾剂的防雾母粒，载体为LDPE , 制备得到初期高温防雾颗粒和长效高温防雾颗粒，两种防雾母料的防雾剂含量均为20%。挤出机一区、二区和三区温度设为160℃，第四区为165℃，第五区为170℃，六区和七区为175℃，八区和九区为180℃，机头为170℃。主机设定为80r/min，喂料设定为6r/min。
（3）热封层中按照初期高温防雾颗粒、长效高温防雾颗粒、纳米碳酸钙改性聚乙烯颗粒以及余量LDPE，和热封层剩余其它原料备料；芯层中按照初期高温防雾颗粒、长效高温防雾颗粒、余量LDPE，和芯层剩余其它原料备料；通过面层、芯层、热封层三层原料混合均匀；利用三层共挤吹膜机进行吹膜，三个区吹膜温度设为175℃，螺杆转速8.35r/min，冷风定型温度25-28℃。防雾母粒添加在热封层与芯层中，纳米碳酸钙改性聚乙烯母料与PBE弹性体添加于热封层中，通过牵引、电晕处理，切边收卷制得高温防雾透气聚乙烯热封薄膜。
实施例2
一种用于果蔬包装的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，自上而下包括面层、芯层和热封层；其三层共挤的层比结构为：面层/芯层/热封层LDPE+LLDPE/（LDPE+LLDPE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂）/（LDPE+LLDPE+PBE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂+纳米碳酸钙），面层25wt%，芯层45wt%，热封层30wt%。
本实施例中，所述热封层是由PBE弹性体、LLDPE、LDPE、纳米碳酸钙、复配高温防雾剂等组成的多元复合体系。
本实施例中，热封层的配方比例：初期高温防雾剂1wt%，长效高温防雾剂1.5wt%，PBE弹性体23.5wt%，LLDPE35wt%，LDPE35wt%，纳米碳酸钙4.0wt%。
本实施例中，芯层配方比例：初期高温防雾剂1.5wt%，长效高温防雾剂1.5wt%，LLDPE50wt%，LDPE47wt%。
本实施例中，面层配方比例：LLDPE50wt%，LDPE50wt%。
上述用于果蔬包装的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜的制备方法同实施例1中步骤；利用三层共挤吹膜机进行吹膜，三个区吹膜温度设为175℃，螺杆转速8.35r/min，冷风定型温度25-28℃。防雾母粒添加在热封层与芯层中，纳米碳酸钙改性聚乙烯母料与PBE弹性体添加于热封层中，通过牵引、电晕处理，切边收卷制得高温防雾透气聚乙烯热封薄膜。
实施例3
一种用于果蔬包装的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，自上而下包括面层、芯层和热封层；其三层共挤的层比结构为：面层/芯层/热封层LDPE+LLDPE/（LDPE+LLDPE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂）/（LDPE+LLDPE+PBE+初期高温防雾剂+长效高温防雾剂+纳米碳酸钙），面层30wt%，芯层45wt%，热封层25wt%。
本实施例中，所述热封层是由PBE弹性体、LLDPE、LDPE、纳米碳酸钙、复配高温防雾剂等组成的多元复合体系。
本实施例中，热封层的配方比例：初期高温防雾剂1.5wt%，长效高温防雾剂2wt%，PBE弹性体22.5wt%，LLDPE35wt%，LDPE35wt%，纳米碳酸钙5.0wt%。
本实施例中，芯层配方比例：初期高温防雾剂2wt%，长效高温防雾剂2wt%，LLDPE48wt%，LDPE48wt%。
本实施例中，面层配方比例：LLDPE50wt%，LDPE50wt%。
上述用于果蔬包装的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜的制备方法同实施例1中步骤；利用三层共挤吹膜机进行吹膜，三个区吹膜温度设为175℃，螺杆转速8.35r/min，冷风定型温度25-28℃。防雾母粒添加在热封层与芯层中，纳米碳酸钙改性聚乙烯母料与PBE弹性体添加于热封层中，通过牵引、电晕处理，切边收卷制得高温防雾透气聚乙烯热封薄膜。
三、测试方法
（1）拉伸强度测定
按GB/T1040.3-2006试验方法进行，拉伸速度（空载）为（250±50）mm/min，试样采用IV型（长条形）；160mm（长）×15mm（宽），标距50mm。
（2）透光率/雾度测定
按GB/T2410-2008 透明塑料透光率试验方法。
（3）摩擦系数测定
按GB/T10006-1988试验方法。
（4）落镖冲击质量测定
按QB/T9639.1-2008试验方法。
（5）始封温度和热封强度
参照QB/T 2358-2009和Q/FGTS 011-2011试验方法
（6）薄膜防雾性能测定
参照GB/T 31726-2015《塑料薄膜防雾性试验方法》，测试薄膜的防雾性水浴热雾法、急速热雾法。
实施例1-3制得的高温防雾透气聚乙烯热封膜的性能参数为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，其特征在于：自上而下包括面层、芯层和热封层；其三层共挤的层比结构为：面层/芯层/热封层；其中面层原料组成为LDPE、LLDPE；芯层原料组成为LDPE、LLDPE、初期高温防雾剂、长效高温防雾剂；热封层原料组成为LDPE、LLDPE、PBE弹性体、初期高温防雾剂、长效高温防雾剂、纳米碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，其特征在于：按质量比计，面层：芯层：热封层=（10-30）：（40-75）：（15-30）。
3.根据权利要求1所述的一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，其特征在于：所述热封层的原料配方比例：初期高温防雾剂0.3-3wt%，长效高温防雾剂0.5-3.5wt%，PBE弹性体10-35wt%，LLDPE30-55wt%，LDPE30-55wt%，纳米碳酸钙1.0-5.0wt%，总质量分数之和为100%。
4.根据权利要求1所述的一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，其特征在于：所述芯层原料配方比例：初期高温防雾剂1-3.5wt%，长效高温防雾剂1-2.5wt%，LLDPE45-65wt%，LDPE45-65wt%，总质量分数之和为100%。
5.根据权利要求1所述的一种高温防雾透气聚乙烯热封薄膜，其特征在于：所述面层配方比例：LLDPE45-65wt%，LDPE45-65wt%，总质量分数之和为100%。
6.一种制备如权利要求1~5任一项所述的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）纳米碳酸钙改性聚乙烯颗粒的制备
利用偶联剂KH550对纳米碳酸钙进行改性，将改性后纳米碳酸钙粉末与低密度聚乙烯LDPE混合均匀，将混合后的改性混合颗粒置于造粒机中进行造粒；制备得到纳米碳酸钙含量为20%的聚乙烯母粒；
（2）防雾母粒的制备
通过挤出造粒的方法制备分别添加了初期高温防雾剂和长效高温防雾剂的防雾母粒，载体为LDPE , 制备得到初期高温防雾颗粒和长效高温防雾颗粒，两种防雾母料的防雾剂含量均为20%；
(3)防雾透气薄膜的制备
热封层中按照初期高温防雾颗粒、长效高温防雾颗粒、纳米碳酸钙改性聚乙烯颗粒以及余量LDPE，和热封层剩余其它原料备料；芯层中按照初期高温防雾颗粒、长效高温防雾颗粒、余量LDPE，和芯层剩余其它原料备料；通过面层、芯层、热封层三层原料混合均匀；利用三层共挤吹膜机进行吹膜，防雾母粒添加在热封层与芯层中，纳米碳酸钙改性聚乙烯母料与PBE弹性体添加于热封层中，通过牵引、电晕处理，切边收卷制得高温防雾透气聚烯烃热封薄膜。
7.根据权利要求6所述的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述造粒条件为：设定挤出机一区、二区和三区温度设为160℃，第四区为165℃，第五区为170℃，六区和七区为175℃，八区和九区为180℃，机头为170℃，主机设定为80r/min，喂料设定为6r/min。
8.根据权利要求6所述的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述造粒条件为：挤出机一区、二区和三区温度设为160℃，第四区为165℃，第五区为170℃，六区和七区为175℃，八区和九区为180℃，机头为170℃。主机设定为80r/min，喂料设定为6r/min。
9.根据权利要求6所述的高温防雾透气聚乙烯热封薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）吹膜条件为：三个区吹膜温度设为175℃，螺杆转速8.35r/min，冷风定型温度25-28℃。
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