CN111452473A - 一种双向拉伸聚乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双向拉伸聚乙烯薄膜及其制备方法。本发明的双向拉伸聚乙烯薄膜包括两个表层和若干个芯层，其中至少一个芯层为空穴化层，所述空穴化层的厚度占薄膜总厚度的50～90％，所述空穴化层包括以下组分：线性低密度聚乙烯树脂65～98.9％；致孔剂1～30％；颜料0～5％；第一添加剂0.1～5％，所述第一添加剂包括抗氧剂、表面活性剂、分散剂、爽滑剂。其制备方法是，将致孔剂、颜料、爽滑剂以母粒方式与基体聚乙烯树脂进行共混，并通过多层挤出机与两个表层和其他芯层共同挤出，然后经双向拉伸得到。本发明的双向拉伸聚乙烯薄膜具有强度高、密度小、综合成本低等优点；本发明的制备方法简单，致孔剂、颜料等的分散均匀好、生产稳定性好，薄膜质量稳定。

Description

一种双向拉伸聚乙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于聚乙烯薄膜技术领域，具体涉及一种双向拉伸聚乙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(PE)薄膜是使用最为广泛的塑料包装材料，通常通过吹塑或流延的方法(以吹塑为主)制备而成，但其生产效率低，强度低。近年来，随着聚乙烯合成、双向拉伸设备和生产技术进步，双向拉伸聚乙烯(BOPE)的产业化逐渐成为可能。通过双向拉伸的方法制备而成的聚乙烯薄膜在同样厚度的情况下强度比传统方法制备的PE膜更高，在用作包装材料时可以达到减薄的作用，即使用更少的包装物料，更加环保，具有广阔的应用前景。然而，双向拉伸聚乙烯(BOPE)存在选材困难、原料价格贵、生产成本高等缺点，下游印刷包装企业使用动力不足等问题。因此，需寻求一种高强度、低成本的PE包装薄膜技术的解决方案。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种双向拉伸聚乙烯薄膜，通过其多层结构中每层材料的具体组分配方的搭配使得双向拉伸聚乙烯薄膜整体具有强度高、密度小、遮光性好、装饰效果强，综合成本低等优点。
本发明的技术方案如下：
一种双向拉伸聚乙烯薄膜，其特征在于，包括两个表层和若干个芯层，其中至少一个芯层为空穴化层，所述空穴化层的厚度占薄膜总厚度的50～90％，所述空穴化层包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂65～98.9％，其中乙烯组分重量含量为80～98％；
致孔剂1～30％，所述致孔剂是在薄膜的拉伸温度下与所述线性低密度聚乙烯树脂不相容且模量高于所述线性低密度聚乙烯树脂的无机物或有机树脂；
颜料0～5％；
第一添加剂0.1～5％，所述第一添加剂包括抗氧剂、表面活性剂、分散剂、爽滑剂。
本发明的双向拉伸聚乙烯薄膜，设置了空穴化层，其基体聚乙烯树脂选定线性低密度聚乙烯树脂即乙烯-α烯烃共聚树脂，并通过空穴化层在薄膜整体的厚度限定以及空穴化层中各组分的具体搭配，使得本发明经双向拉伸方法制备得到的BOPE薄膜与传统吹塑聚乙烯薄膜相比，不仅具备强度高的特点，而且具备密度小、综合成本低的优点；另外，与常规的BOPE薄膜相比，由于致孔剂在空穴化层树脂体系中的存在，一方面光线射入时产生散射，提高了遮光性，另一方面致孔剂的加入使得双向拉伸聚乙烯薄膜的空穴化层中具有孔穴，光线射入时容易产生光的干涉，最终使得薄膜的装饰效果好。
进一步地，所述两个表层和其余芯层中的每一层包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂或乙-丙-丁三元共聚树脂80～99％，其中乙烯组分重量含量为80～98％；
颜料0～5％；
第二添加剂1～20％，所述第二添加剂包括爽滑剂，还包括抗粘连剂、抗氧剂、抗静电剂、防雾剂中的一种或几种。
在本发明双向拉伸聚乙烯薄膜的除空穴化层的其他各层中，基体聚乙烯树脂可以是与空穴化层相同即为线性低密度聚乙烯树脂，当表层具有热封性能需求时，可以是乙-丙-丁三元共聚树脂，依据各层情况添加其他添加剂，例如对于表层，可以包括抗粘连剂、抗氧剂等，对于其他芯层，可以包括防雾剂、抗静电剂等。
进一步地，所述致孔剂是碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、空心玻璃微珠、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯中一种或几种，所述致孔剂的粒径或相畴尺寸在1～10μm；所述颜料是金属氧化物，其尺寸不大于100nm。
优选地，薄膜的纵向拉伸比是3-8倍，横向拉伸比是4-12倍，薄膜总厚度为10-120μm。通过该优选的纵向拉伸比和横向拉伸比，使得既可以得到轻量化BOPE薄膜，又保证产品的成品率，薄膜不易破损，纵向拉伸和横向拉伸可为同步拉伸，也可为异步拉伸。
进一步地，薄膜的密度为0.6-0.9g/cm3，薄膜的纵向拉伸强度大于等于50MPa，横向拉伸强度大于等于80MPa，白度大于等于60％，光泽度大于等于50％。
本发明还提供上述的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)分别对薄膜的各层准备原料，其中，空穴化层中的致孔剂和第一添加剂中的抗氧剂、表面活性剂和分散剂，以致孔母料的形式存在；如果空穴化层中还包含颜料的，颜料以颜料母粒的形式存在，第一添加剂中的抗氧剂、表面活性剂和分散剂一部分存在于致孔母粒中，另一部分存在于颜料母粒中；
(2)将致孔母粒、颜料母粒与空穴化层组分中第一添加剂的其余部分、剩余线性低密度聚乙烯树脂混合，并在多层挤出机中与两个表层和其他芯层的原料共同挤出厚片并冷却；
(3)对经过冷却的厚片加热，然后在纵向和横向分别或同时进行拉伸，得到双向拉伸的薄膜。
本发明的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，由于致孔剂一般为粉料，致孔剂以致孔母粒的方式与树脂基体等共混，使得生产过程更顺利，且致孔剂在空穴化层中的分散性更好，使薄膜的质量稳定，同理当薄膜中还添加有颜料时，颜料也通过颜料母粒的方式与树脂基体等共混，一方面使得生产过程更顺利，另一方面使颜料分散更均匀。
进一步地，所述(1)中还包括致孔母粒的制备：按照空穴化层中组分含量选择致孔剂，然后加入抗氧剂、表面活性剂和分散剂，同时与部分线性低密度聚乙烯树脂通过挤出机造粒制备出致孔母粒；如果空穴化层中还包含颜料的，致孔母粒制备时仅加入部分的抗氧剂、表面活性剂和分散剂，同时还包括颜料母粒的制备：将颜料与部分线性低密度聚乙烯树脂、第一添加剂中剩余的抗氧剂、表面活性剂和分散剂通过挤出机造粒制备出颜料母粒。即本发明双向拉伸聚乙烯薄膜中所添加的致孔母粒和颜料母粒均为按上述方法自制。
优选地，所述致孔母粒中各组分的重量百分含量为：线性低密度聚乙烯树脂18.4～30％，致孔剂60～80％，抗氧剂0.1～0.5％，表面活性剂0.5～4％、分散剂1～6％。按该优选实施方式的各组分配比，使得BOPE薄膜最大限度地轻量化、最大程度地降低生产成本的基础上，保证BOPE薄膜的高强度以及生产的成品率。
进一步地，步骤(3)中厚片加热温度为90到125℃；纵向拉伸比是3-8倍，横向拉伸比是4-12倍。所述厚片加热温度即薄膜拉伸温度，在薄膜拉伸温度限定下，同时通过纵向和横向的拉伸比的具体限定，使最终薄膜的纵向(MD)拉伸强度大于等于50MPa，横向(TD)拉伸强度大于等于80MPa(GB/T1040.3)。
进一步地，所述制备方法还包括步骤(4)：对薄膜至少一面进行电晕处理。对于需要在其表面印刷的薄膜来说，电晕处理可以提高表面张力和亲水性，有利于印刷。
本发明的双向拉伸聚乙烯薄膜及其制备方法，在薄膜中设置了空穴化层，其基体聚乙烯树脂选定线性低密度聚乙烯树脂即乙烯-α烯烃共聚树脂，并通过空穴化层在薄膜整体的厚度限定以及空穴化层中各组分的具体搭配，使得经双向拉伸方法制备得到的BOPE薄膜与传统聚乙烯薄膜相比，不仅具备强度高的特点，而且具备密度小、综合成本低、遮光性好、装饰效果强等优点；本发明的制备方法简单、致孔剂、颜料等的分散均匀、生产稳定性好，薄膜的质量稳定。
为了更好地理解和实施本发明，以下结合说明书附图和具体实施方式进行说明。
附图说明
图1是本发明实施例1～7的双向拉伸聚乙烯薄膜结构示意图；
图2是本发明实施例3的双向拉伸聚乙烯薄膜显微照片；
图中，1-第一表层，2-空穴化层，3-第二表层。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在限制本发明。
实施例1
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，如图1所示，包括两个表层(分别是第一表层1和第二表层3)和一个芯层，该芯层是空穴化层2，空穴化层2的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜总厚度为20μm，薄膜的纵向拉伸比是5，横向拉伸比是5，空穴化层2包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂92％，在Dow Chemical购得的XUS59910.08；
致孔剂5％，所述致孔剂是碳酸钙，从欧米亚公司购得，直径为2μm；
第一添加剂3％，所述第一添加剂包括抗氧剂、表面活性剂、分散剂、爽滑剂，均为市售。
实施例2
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，结构与实施例1相同，如图1所示，包括两个表层(分别是第一表层1和第二表层3)和一个芯层，该芯层是空穴化层2，空穴化层2的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜总厚度为20μm，薄膜的纵向拉伸比是5，横向拉伸比是5，空穴化层2中各组分的选择及重量百分含量在实施例1的基础上，仅有如下区别：
线性低密度聚乙烯树脂87％；
致孔剂碳酸钙10％。
实施例3
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，结构与实施例1相同，如图1所示，包括两个表层(分别是第一表层1和第二表层3)和一个芯层，该芯层是空穴化层2，空穴化层2的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜总厚度为20μm，薄膜的纵向拉伸比是5，横向拉伸比是5，空穴化层2中各组分的选择及重量百分含量在实施例1的基础上，仅有如下区别：
线性低密度聚乙烯树脂72％；
致孔剂碳酸钙25％。
实施例4
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，结构与实施例1相同，如图1所示，包括两个表层(分别是第一表层1和第二表层3)和一个芯层，该芯层是空穴化层2，空穴化层2的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜总厚度为20μm，薄膜的纵向拉伸比是5，横向拉伸比是5，空穴化层2中各组分的选择及重量百分含量在实施例1的基础上，仅有如下区别：
线性低密度聚乙烯树脂71.5％；
致孔剂碳酸钙25％；
颜料0.5％，颜料选用钛白粉，其牌号为杜邦公司的Ti-Pure。
实施例5
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，结构与实施例1相同，如图1所示，包括两个表层(分别是第一表层1和第二表层3)和一个芯层，该芯层是空穴化层2，空穴化层2的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜总厚度为20μm，薄膜的纵向拉伸比是5，横向拉伸比是5，空穴化层2中各组分的选择及重量百分含量在实施例1的基础上，仅有如下区别：
线性低密度聚乙烯树脂71％；
致孔剂碳酸钙25％；
颜料1％，颜料选用钛白粉，牌号同实施例4。
实施例6
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，结构与实施例1相同，如图1所示，包括两个表层(分别是第一表层1和第二表层3)和一个芯层，该芯层是空穴化层2，空穴化层2的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜总厚度为15μm，薄膜的纵向拉伸比是5，横向拉伸比是6，空穴化层2中各组分的选择和重量百分含量同实施例5。
实施例7
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，结构与实施例1相同，如图1所示，包括两个表层(分别是第一表层1和第二表层3)和一个芯层，该芯层是空穴化层2，空穴化层2的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜总厚度为15μm，薄膜的纵向拉伸比是6，横向拉伸比是8，空穴化层2中各组分的重量百分含量同实施例5。
以上的实施例1～7中，致孔剂均选择了碳酸钙，在其他实施方式中，还可以选择二氧化钛、二氧化硅、空心玻璃微珠、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯等的一种或几种，只要是在薄膜的拉伸温度下与线性低密度聚乙烯树脂不相容且模量高于线性低密度聚乙烯树脂的无机物或有机树脂即可。另外，对于空穴化层包含颜料的情况，颜料统一选择了钛白粉，在其他实施方式中也可选用其他通用颜料。
实施例8
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，包括两个表层和三个芯层，两个表层分别为第一表层和第二表层，三个芯层按从第一表层至第二表层的方向依次为第一芯层、第二芯层、第三芯层，其中第二芯层是空穴化层，空穴化层的厚度占薄膜总厚度的90％，薄膜的纵向拉伸比是8，横向拉伸比是12，空穴化层中各组分的重量百分含量如下：
线性低密度聚乙烯树脂75％，其牌号为BX202，在Sabic公司购得；
致孔剂15％，所述致孔剂是二氧化硅，其粒径为1μm；
颜料5％，所述颜料是钛白粉；
第一添加剂5％，所述第一添加剂包括抗氧剂、表面活性剂、分散剂、爽滑剂。
实施例9
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，包括两个表层和三个芯层，两个表层分别为第一表层和第二表层，三个芯层按从第一表层至第二表层的方向依次为第一芯层、第二芯层、第三芯层，其中第二芯层是空穴化层，空穴化层的厚度占薄膜总厚度的70％，第一和第三芯层均占总厚度的10％，第一和第二表层均占总厚度的5％，薄膜的纵向拉伸比是3，横向拉伸比是4，空穴化层中各组分的重量百分含量如下：
线性低密度聚乙烯树脂65％，在Dow Chemical购得的XUS59910.08；
致孔剂30％，所述致孔剂是聚对苯二甲酸丁二醇酯，其相畴尺寸为8μm；
第一添加剂5％，所述第一添加剂包括抗氧剂、爽滑剂。
实施例10
本实施例的双向拉伸聚乙烯薄膜，包括两个表层和五个芯层，两个表层分别为第一表层和第二表层，五个芯层按从第一表层至第二表层的方向依次为第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层、第五芯层，其中第二芯层和第四芯层是空穴化层，两个空穴化层的总厚度占薄膜总厚度的60％，薄膜的纵向拉伸比是4，横向拉伸比是10，每个空穴化层中各组分的重量百分含量如下：
线性低密度聚乙烯树脂98.9％，在三井化学公司购得的SP3022；；
致孔剂1％，所述致孔剂是聚氨酯，其相畴尺寸为5μm；
第一添加剂0.1％，所述第一添加剂包括抗氧剂、爽滑剂。
对比例1
本对比例是一种双向拉伸聚乙烯薄膜，包括两个表层(分别是第一表层和第二表层)和一个芯层，该芯层的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜的纵向拉伸比是5，横向拉伸比是5，芯层包括以下重量百分含量的组分：线性低密度聚乙烯树脂99％，牌号为XUS59910.08；爽滑剂1％。
对比例2
本对比例是一种双向拉伸聚乙烯薄膜，包括两个表层(分别是第一表层和第二表层)和一个芯层，该芯层的厚度占薄膜总厚度的80％，薄膜的纵向拉伸比是5，横向拉伸比是5，芯层包括以下重量百分含量的组分：线性低密度聚乙烯树脂98％，牌号为XUS59910.08；颜料钛白粉1％；爽滑剂1％。
对比例3
本对比例是一种吹塑聚乙烯薄膜，购置于市场，其厚度为20μm。
对比例4
本对比例是一种双向拉伸聚丙烯薄膜，购置于市场，为轻量化BOPP膜(德冠PLt22)，厚度为22μm。
实施例11
本实施例是实施例1～7中任一实施例中双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)分别对薄膜的各层准备原料，其中空穴化层的原料如实施例1～7中任一项所述；
两个表层均包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂99％，Dow Chemical的XUS59910.08；
第二添加剂1％，所述第二添加剂包括爽滑剂、抗粘连剂和抗氧剂；
致孔剂和颜料均是以母粒的形式加入的，致孔母粒的制备方法如下：按照空穴化层中组分含量选择致孔剂，然后加入部分抗氧剂、表面活性剂和分散剂，同时与部分线性低密度聚乙烯树脂均匀混合后通过挤出机造粒制备出致孔母粒，所述致孔母粒中各组分的重量百分含量为：线性低密度聚乙烯树脂30％，致孔剂60％，抗氧剂0.1％，表面活性剂4％、分散剂5.9％；另外还进行颜料母粒的制备：将颜料与部分线性低密度聚乙烯树脂、第一添加剂中剩余的抗氧剂、表面活性剂和分散剂均匀混合后通过挤出机造粒制备出颜料母粒，所述颜料母粒中各组分的重量百分数为：线性低密度聚乙烯树脂20％，二氧化钛70％，抗氧剂0.1％，表面活性剂4％、分散剂5.9％；
(2)将致孔母粒、颜料母粒(如果含有)与空穴化层组分中第一添加剂的其余部分、剩余线性低密度聚乙烯树脂混合，并在多层挤出机中与两个表层和其他芯层的原料共同挤出厚片并冷却；
(3)对经过冷却的厚片加热到125℃，然后在纵向和横向分别进行拉伸，得到双向拉伸的薄膜。
实施例12
本实施例是实施例8的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)分别对薄膜的各层准备原料，其中空穴化层的原料如实施例8所述；
两个表层均包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂80％，其牌号为BX202，从Sabic公司购得；
第二添加剂20％，所述第二添加剂包括爽滑剂、抗氧剂、抗粘连剂。
每个其他芯层包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂99.5％，其牌号为BX202，在Sabic公司购得；
第二添加剂0.5％，所述第二添加剂包括爽滑剂、抗静电剂；
然后进行致孔母粒的制备：按照空穴化层中组分含量选择致孔剂，然后加入部分抗氧剂、表面活性剂和分散剂，同时与部分线性低密度聚乙烯树脂通过挤出机造粒制备出致孔母粒，所述致孔母粒中各组分的重量百分含量为：线性低密度聚乙烯树脂30％，致孔剂60％，抗氧剂0.1％，表面活性剂4％、分散剂5.9％；另外还进行颜料母粒的制备：将颜料与部分线性低密度聚乙烯树脂、第一添加剂中剩余的抗氧剂、表面活性剂和分散剂通过挤出机造粒制备出颜料母粒，颜料母粒中各组分的重量百分含量为：线性低密度聚乙烯树脂20％，二氧化钛70％，抗氧剂0.1％，表面活性剂4％、分散剂5.9％；；
(2)将致孔母粒、颜料母粒与空穴化层组分中第一添加剂的其余部分、剩余线性低密度聚乙烯树脂混合，并在多层挤出机中与两个表层和其他芯层的原料共同挤出厚片并冷却；
(3)对经过冷却的厚片加热，拉伸温度为125℃，然后在纵向和横向同时进行拉伸，得到双向拉伸的薄膜，薄膜总厚度为60μm。
实施例13
本实施例是实施例9的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)分别对薄膜的各层准备原料，其中空穴化层的原料如实施例9所述；
两个表层分别包括以下重量百分含量的组分：
第一表层：乙-丙-丁三元共聚树脂95％，5500G，在Dow Chemical购得；第二添加剂，为抗粘连剂5％。
第二表层：线性低密度聚乙烯99％，XUS59910.08；第二添加剂为抗粘连剂，添加量为1％；
每个其他芯层包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂96％，XUS59910.08；
颜料2％，颜料是钛白粉(Ti Pure)；
第二添加剂2％，所述第二添加剂包括爽滑剂、防雾剂；
然后进行致孔母粒的制备：按照空穴化层中组分含量选择致孔剂，然后加入抗氧剂，同时与部分线性低密度聚乙烯树脂通过挤出机造粒制备出致孔母粒，所述致孔母粒中各组分的重量百分含量为：线性低密度聚乙烯树脂30％，致孔剂69.5％，抗氧剂0.5％；颜料母粒的制备方法同实施例11。
(2)将致孔母粒与空穴化层组分中第一添加剂的其余部分、剩余线性低密度聚乙烯树脂混合，并在多层挤出机中与两个表层和其他芯层的原料共同挤出厚片并冷却；
(3)对经过冷却的厚片加热，拉伸温度为120℃，然后在纵向和横向分别进行拉伸，得到双向拉伸的薄膜，薄膜总厚度为10μm。
实施例14
本实施例是实施例10的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)分别对薄膜的各层准备原料，其中空穴化层的原料如实施例10所述；
两个表层均包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂97％，在三井公司购得的SP3022；
第二添加剂3％，所述第二添加剂是抗氧化剂和抗粘连剂。
每个其他芯层包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂97％，在三井公司购得的SP3022；
第二添加剂3％，所述第二添加剂是抗静电剂；
然后进行致孔母粒的制备：按照空穴化层中组分含量选择致孔剂，然后加入抗氧剂、表面活性剂和分散剂，同时与部分线性低密度聚乙烯树脂通过挤出机造粒制备出致孔母粒，所述致孔母粒中各组分的重量百分含量为：线性低密度聚乙烯树脂19.9％，致孔剂80％，抗氧剂0.1％；
(2)将致孔母粒与空穴化层组分中第一添加剂的其余部分、剩余线性低密度聚乙烯树脂混合，并在多层挤出机中与两个表层和其他芯层的原料共同挤出厚片并冷却；
(3)对经过冷却的厚片加热，拉伸温度为125℃，然后在纵向和横向分别进行拉伸，得到双向拉伸的薄膜，薄膜总厚度为120μm；
(4)对薄膜至少一面进行电晕处理。
实施例15
本实施例是对比例1或2的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)分别对薄膜的各层准备原料，其中芯层的原料如对比例1或2所述；
两个表层均包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂95％，Dow Chemical XUS59910.08；
第二添加剂5％，所述第二添加剂包括爽滑剂、抗粘连剂和抗氧剂；
其中颜料的制备方法同实施例11；
(2)将各层的原料混合，并在多层挤出机中使两个表层和芯层共同挤出厚片并冷却；
(3)对经过冷却的厚片加热到120℃，然后在纵向和横向分别进行拉伸，得到双向拉伸的薄膜。
在上述实施例1～15中，所述表面活性剂可以是硅烷、铝酸酯、钛酸酯、烷基羧酸盐的表面活性剂，所述抗氧剂、分散剂、爽滑剂、抗粘连剂、抗静电剂、防雾剂可以选自薄膜领域常用的类型，例如所述抗氧剂可以是芳香胺或受阻酚或亚磷酸酯等化合物及其衍生物，所述分散剂可以是由脂肪酸、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、石蜡和聚乙烯蜡中的一种或几种复配而成，所述爽滑剂可以是芥酸酰胺或油酸酰胺中的一种，所述防雾剂是木糖醇酯、山梨醇单棕榈酸酯、月桂酸或硬树脂酸甘油单酯中的一种或多种复配而成，所述抗粘连剂是微米级别的二氧化硅、硅酸盐或交联聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，抗静电剂是磷酸盐、烷基胺、烷基酰胺、硬酯酸单甘油酯、聚氧化乙烯中的一种。
实施例16
本实施例分别对本发明实施例1～10的双向拉伸聚乙烯薄膜与对比例1～4的薄膜进行性能对比测试，包括对白度、光泽度、表观密度的测量，以及拉伸强度、落镖冲击强度的测试，各项测试的测试方法如下：
根据GB/T2913的方法检测薄膜的白度；
根据GB/T8807的方法检测薄膜的光泽度；
根据GB/T6343的方法检测薄膜的表观密度；
根据GB/T1040.3的方法检测薄膜的拉伸强度；
根据GB/T9639.1的方法A检测薄膜的落镖冲击强度。
测试结果如下表1：
表1实施例1～10与对比例1～4的薄膜性能对比(表中％均表示重量含量)
Figure BDA0002499088930000101
Figure BDA0002499088930000111
由上表可知，对比例1由于未加入任何致孔剂，未致孔，其芯层无空穴化效果，所以其密度较高，为0.92g/cm3。对比例2加入了白色颜料，白度上升，但由于未致孔，其密度不变。实施例1-3中由于加入了致孔剂碳酸钙起到了拉伸致孔的作用，随着碳酸钙含量的增加孔穴越来越密集，薄膜的密度下降，使薄膜的成本大幅降低；另外由于光线在孔穴中的相互干涉，薄膜呈现出一定的珠光光泽，装饰效果更好；随着致孔剂含量提高，遮光性能提高，实施例1～3的白度逐渐提升，与同样无颜料添加的对比例1相比，白度更高。当碳酸钙含量为25％时，薄膜具有良好的空穴化效果，密度降低到0.68g/cm3，其白度达到为78.6％。图2为实施例3所对应薄膜的显微图片，从图中可以看出，加入致孔剂并进行拉伸后形成了大量微米级别的泡孔，从而产生空穴化效果，其蓬松的结构大幅降低了薄膜密度。实施例4-5中额外加入钛白粉后，其密度几乎不变，薄膜白度提升，随着钛白粉含量的增加，薄膜白度进一步增加，使薄膜具有更好的遮光和装饰效果。实施例6-7进一步提高拉伸比，孔穴尺寸增大，空穴化膜的密度进一步下降，最低达到0.63g/cm3，其白度与实施例5相比也略有提升。具有钛白粉颜料添加的实施例4～7与同样具有颜料添加的对比例2相比，白度更高，说明致孔剂的作用使薄膜的遮光性能得到提升。实施例8所采用的二氧化硅致孔剂和实施9和10所采用有机致孔剂因其与PE基体树脂不相容，在拉伸时与碳酸钙一样均能致孔作用，薄膜的性能取决于致孔剂的种类、尺寸、其与基体树脂的相容性和拉伸倍率。值得注意是，所有实施例的横向和纵向拉伸强度均大于50MPa，均远高于吹塑PE膜(对比例3)的强度，且拉伸强度随着拉伸比的增大而提高。另外，所有实施例的薄膜密度均比对比例3更低，遮光性能和装饰效果也都优于对比例3。与对比例4的轻量化BOPP膜相比，实施例1-10的BOPE膜的冲击强度比轻量化BOPP膜高约2倍左右，这是由于PE的玻璃化转变温度远低于PP的玻璃化转变温度，这赋予了PE薄膜更好的冲击韧性。本发明的BOPE膜更好的冲击韧性将使其在作为包装材料时具有更好的表现，特别是在作冷冻食品包装时。本发明所制备的轻量化聚乙烯薄膜可用作热封标签、冷冻食品、风味小吃、洗涤液包装等。由于本发明的BOPE薄膜比传统BOPE薄膜密度更低，更加轻量化，同样重量的包装薄膜具有更大的面积且加入的致孔剂价格低廉，可节约综合成本30-40％。综上，本发明所制备的双向拉伸聚乙烯薄膜具有优异的光学性能、力学性能、轻量化等优点，为软包企业提供了一种综合性能优异、性价比高的包装解决方案。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双向拉伸聚乙烯薄膜，其特征在于，包括两个表层和若干个芯层，其中至少一个芯层为空穴化层，所述空穴化层的厚度占薄膜总厚度的50～90％，所述空穴化层包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂65～98.9％，其中乙烯组分重量含量为80～98％；
致孔剂1～30％，所述致孔剂是在薄膜的拉伸温度下与所述线性低密度聚乙烯树脂不相容且模量高于所述线性低密度聚乙烯树脂的无机物或有机树脂；
颜料0～5％；
第一添加剂0.1～5％，所述第一添加剂包括抗氧剂、表面活性剂、分散剂、爽滑剂。
2.根据权利要求1所述的双向拉伸聚乙烯薄膜，其特征在于：所述两个表层和其余芯层中的每一层包括以下重量百分含量的组分：
线性低密度聚乙烯树脂或乙-丙-丁三元共聚树脂80～99％，其中乙烯组分重量含量为80～98％；
颜料0～5％；
第二添加剂1～20％，所述第二添加剂包括爽滑剂，还包括抗粘连剂、抗氧剂、抗静电剂、防雾剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的双向拉伸聚乙烯薄膜，其特征在于：所述致孔剂是碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、空心玻璃微珠、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯中一种或几种，所述致孔剂的粒径或相畴尺寸在1～10μm；所述颜料是金属氧化物，其尺寸不大于100nm。
4.根据权利要求1或2所述的双向拉伸聚乙烯薄膜，其特征在于：薄膜的纵向拉伸比是3-8倍，横向拉伸比是4-12倍，薄膜总厚度为10-120μm。
5.根据权利要求1或2所述的双向拉伸聚乙烯薄膜，其特征在于：薄膜的密度为0.6-0.9g/cm3，薄膜的纵向拉伸强度大于等于50MPa，横向拉伸强度大于等于80MPa，白度大于等于60％，光泽度大于等于50％。
6.权利要求1～5任一所述的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)分别对薄膜的各层准备原料，其中，空穴化层中的致孔剂和第一添加剂中的抗氧剂、表面活性剂和分散剂以致孔母料的形式存在；如果空穴化层中还包含颜料的，颜料以颜料母粒的形式存在，第一添加剂中的抗氧剂、表面活性剂和分散剂一部分存在于致孔母粒中，另一部分存在于颜料母粒中；
(2)将致孔母粒、颜料母粒与空穴化层组分中第一添加剂的其余部分、剩余线性低密度聚乙烯树脂混合，并在多层挤出机中与两个表层和其他芯层的原料共同挤出厚片并冷却；
(3)对经过冷却的厚片加热，然后在纵向和横向分别或同时进行拉伸，得到双向拉伸的薄膜。
7.权利要求6所述的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述(1)中还包括致孔母粒的制备：按照空穴化层中组分含量选择致孔剂，然后加入抗氧剂、表面活性剂和分散剂，同时与部分线性低密度聚乙烯树脂通过挤出机造粒制备出致孔母粒；如果空穴化层中还包含颜料的，致孔母粒制备时仅加入部分的抗氧剂、表面活性剂和分散剂，同时还包括颜料母粒的制备：将颜料与部分线性低密度聚乙烯树脂、第一添加剂中剩余的抗氧剂、表面活性剂和分散剂通过挤出机造粒制备出颜料母粒。
8.权利要求6所述的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述致孔母粒中各组分的重量百分含量为：线性低密度聚乙烯树脂18.4～30％，致孔剂60～80％，抗氧剂0.1～0.5％，表面活性剂0.5～4％、分散剂1～6％。
9.权利要求6所述的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中厚片加热温度为90到125℃；纵向拉伸比是3-8倍，横向拉伸比是4-12倍。
10.权利要求6所述的双向拉伸聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于：还包括步骤(4)：对薄膜至少一面进行电晕处理。
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