CN112759828A - 一种聚烯烃组合物和薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种聚烯烃组合物和薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料领域，具体公开了一种聚烯烃组合物和薄膜及其制备方法，以聚烯烃组合物的总重量为基准，该聚烯烃组合物包括70～99wt％的丙烯聚合物和1～30wt％的乙烯聚合物；其中，丙烯聚合物的重均分子量为1.4×105～4.8×105，乙烯聚合物的重均分子量为7×104～2.5×105；乙烯聚合物的重均分子量与丙烯聚合物的重均分子量的比值不大于0.5；乙烯聚合物为均聚聚乙烯和/或乙烯与除乙烯之外的烯烃的无规共聚物，并且，无规共聚物中衍生自除乙烯之外的烯烃的结构单元的含量不大于5mol％。本发明可制得雾度低、光学性能优良的薄膜，不仅节约了制备成本，而且制备方法简单，可广泛应用于食品、工业、电子等包装领域。

Description

一种聚烯烃组合物和薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，更具体地，涉及一种聚烯烃组合物和薄膜及其制备方法。
背景技术
聚丙烯因其加工形式多样、力学强度好、透明性可调、耐热性好等优点已被广泛应用于包装领域。随着消费水平的提高，人们对包装薄膜材料的透明性的要求越来越高。薄膜越透明，消费者就可以更清楚地看到内容物，从而提升商品的品质和消费者的享受度。
目前提高聚丙烯透明的方法大多是通过加入成核剂的方式使聚丙烯膜的透明性增加。CN107573584A公开了一种用于食品包装等领域的透明高温蒸煮膜用聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物，有较低的雾度，具有优异的透明性、良好的抗冲击性能及较高的耐热性能，同时表面光泽度高等特点。CN104788824A公开了一种透明改性聚丙烯材料，该透明改性聚丙烯材料的透明度比普通聚丙烯提高1.52％，雾度比普通聚丙烯提高54.75％，拉伸强度比普通聚丙烯提高了18.22％，具有聚丙烯透明度高，强度大，外表美观等特点。CN102947378A公开了一种具有改进的光学性能和/或提高的结晶温度的聚丙烯制品，该制品降低了浊度、提高了结晶温度，具有优异的透明度。但是因为成核剂价格较贵，这些改进方法在一定程度上提高了聚丙烯树脂原料的成本。也有通过双向拉伸等方法得到透明性好的薄膜，例如CN104250398A公开了一种聚丙烯组合物以及由该聚丙烯组合物制成的聚丙烯薄膜，该聚丙烯薄膜能够兼具较高的光泽度、雾度和力学性能，但这种方法对设备的要求比较高。
因此，仍然有必要开发新的具有优异透明性的聚烯烃组合物及薄膜制品。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚烯烃组合物和薄膜及其制备方法。该薄膜具有优异透明度，可广泛应用于食品、工业、电子等包装领域。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种聚烯烃组合物，以聚烯烃组合物的总重量为基准，该聚烯烃组合物包括70～99wt％的丙烯聚合物和1～30wt％的乙烯聚合物；
其中，所述丙烯聚合物的重均分子量为1.4×105～4.8×105，所述乙烯聚合物的重均分子量为7×104～2.5×105；所述乙烯聚合物的重均分子量与丙烯聚合物的重均分子量的比值不大于0.5；
所述乙烯聚合物为均聚聚乙烯和/或乙烯与除乙烯之外的烯烃的无规共聚物，并且，所述无规共聚物中衍生自除乙烯之外的烯烃的结构单元的含量不大于5mol％。
本发明第二方面提供一种由上述聚烯烃组合物制得的薄膜。
本发明第三方面提供一种上述薄膜的制备方法，所述制备方法包括：
将上述聚烯烃组合物进行熔融挤出造粒，然后经过流延机流延、冷却辊冷却后，制得薄膜。
与现有技术相比，本发明不需要使用成核剂，仅利用丙烯聚合物和乙烯聚合物便可制得雾度低、光学性能优良的薄膜，不仅节约了制备成本，而且制备方法简单，本发明的薄膜可广泛应用于食品、工业、电子等包装领域。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明第一方面提供一种聚烯烃组合物，以聚烯烃组合物的总重量为基准，该聚烯烃组合物包括70～99wt％的丙烯聚合物和1～30wt％的乙烯聚合物；
其中，所述丙烯聚合物的重均分子量为1.4×105～4.8×105，所述乙烯聚合物的重均分子量为7×104～2.5×105；所述乙烯聚合物的重均分子量与丙烯聚合物的重均分子量的比值不大于0.5；
所述乙烯聚合物为均聚聚乙烯和/或乙烯与除乙烯之外的烯烃的无规共聚物，并且，所述无规共聚物中衍生自除乙烯之外的烯烃的结构单元的含量不大于5mol％。
作为本发明中丙烯聚合物的优选方案，所述丙烯聚合物为均聚聚丙烯和/或丙烯与除丙烯之外的烯烃的无规共聚物。作为更进一步的优选方案，所述无规共聚物中衍生自除丙烯之外的烯烃的结构单元的含量不大于5mol％。
作为本发明丙烯聚合物以及乙烯聚合物的进一步优选方案，所述丙烯聚合物的重均分子量为2×105～4.8×105，所述乙烯聚合物的重均分子量为7×104～2×105；所述乙烯聚合物的重均分子量与丙烯聚合物的重均分子量的比值小于0.45；所述重均分子量均为GPC法测得的重均分子量。
本发明第二方面提供一种薄膜，该薄膜上述聚烯烃组合物制得。
作为本发明的一个优选方案，所述薄膜的双折射率不小于3×10-3。
本发明第三方面提供一种上述薄膜的制备方法，所述制备方法包括：
将上述聚烯烃组合物进行熔融挤出造粒，然后经过流延机流延、冷却辊冷却后，制得薄膜。
本发明制备薄膜可采用本领域常规的设备。具体地，熔融挤出造粒可采用双螺杆挤出机(如Haake公司的双螺杆挤出机)。流延机可选用labtechengineering公司的流延设备LMCR-300。自动热压机可选用CAVERAUTO4533型自动热压机。
作为本发明的一个优选方案，熔融挤出造粒过程在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机的温度为180～240℃，所述流延机的螺杆转速为10～150rpm，模口温度为180～240℃，所述冷却辊的温度为0～60℃。
本发明涉及的丙烯聚合物、乙烯聚合物以及薄膜性质的测定方法如下：
(1)重均分子量的测定
采用GPC法测定。具体地，采用英国Polymer Laboratories公司的PL-GPC 220型GPC测定样品的分子量及分子量分布，色谱柱为3根串联Plgel 10μmMIXED-B柱。溶剂及流动相均为1,2,4-三氯苯(含0.025％抗氧剂2,6-二丁基对甲酚)，柱温为50℃，流速为1.0ml/min，采用窄分布聚苯乙烯标样进行普适标定。
(2)共聚单体含量的测定
采用Bruker公司生产的AVANCE III 400MHz型核磁共振谱仪研究试样的共单体含量。溶剂为氘代邻二氯苯，于130℃将质量浓度为10％的试样溶解均匀，测试温度为125℃，扫6000次。
(3)雾度的测定
雾度采用上海申光仪器仪表有限公司生产的WGT-S型透光率/雾度测定仪按GB/T2410—2008测试。
(4)双折射率的测定
使用配有U-CBE和U-CBR1补偿器的Olympus公司的BX51光学显微镜测试薄膜的双折射率，参照标准ASTM D4093-95。
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的范围并不局限于这些实施例。
实施例中制备薄膜所用的设备如下：
双螺杆挤出机：Haake公司的双螺杆挤出机。
流延设备：labtech engineering公司的流延设备LMCR-300。
自动热压机：CAVER AUTO4533型自动热压机。
实施例1
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)和乙烯-己烯共聚物(PE-A，牌号DFDA9030，来自中石化天津分公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为95wt％，重均分子量为3.11×105；乙烯-己烯共聚物的用量为5wt％，重均分子量为1.1×105，乙烯-己烯共聚物中的己烯含量为3.83mol％。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速53rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为4.19×10-3。
实施例2
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)和乙烯-己烯共聚物(PE-A，牌号DFDA9030，来自中石化天津分公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为85wt％，重均分子量为3.11×105；乙烯-己烯共聚物的用量为15wt％，重均分子量为1.1×105，乙烯-己烯共聚物中的己烯含量为3.83mol％。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速53rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为4.66×10-3。
实施例3
将均聚聚丙烯(PP-B，牌号HEXP2019，来自华锦化学工业集团有限公司)和乙烯-己烯共聚物(PE-B，牌号KS571，来自日本JPE公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为70wt％，重均分子量为1.4×105；乙烯-己烯共聚物的用量为30wt％，重均分子量为7×104，乙烯-己烯共聚物中己烯的含量为5mol％。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速53rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为3.23×10-3。
实施例4
将均聚聚丙烯(PP-C，牌号HMS20Z，来自中石化镇海分公司)和均聚聚乙烯(PE-C，牌号YET5505T，来自中石化扬子分公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为99wt％，重均分子量为4.8×105；乙烯聚合物的用量为1wt％，重均分子量为2.5×105。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速53rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为3.95×10-3。
实施例5
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)和均聚聚乙烯(PE-D，牌号LD104，来自中石化燕山分公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为90wt％，重均分子量为3.1×105；均聚聚乙烯的用量为10wt％，重均分子量为1.36×105。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速53rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为3.67×10-3。
对比例1
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)送至流延机流延得到聚丙烯薄膜，然后使用冷却辊冷却后制得薄膜。
其中，流延机的加工温度为230℃，螺杆转速为53rpm，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为2.20×10-3。
对比例2
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)和乙烯-己烯聚合物(PE-A，牌号DFDA9030，来自中石化天津分公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为60wt％，重均分子量为3.11×105；乙烯-己烯聚合物的用量为40wt％，重均分子量为1.1×105，乙烯-己烯聚合物中己烯的含量为3.83mol％。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速53rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为6.21×10-3。
对比例3
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)和均聚聚乙烯(PE-E，牌号YEM-4902T，来自中石化扬子分公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为90wt％，重均分子量为3.11×105；均聚聚乙烯的用量为10wt％，重均分子量为2.9×105。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速53rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为2.68×10-3。
对比例4
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)和乙烯-辛烯共聚物(PE-F，牌号engage8100，来自陶氏化学公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为90wt％，重均分子量为3.11×105；乙烯-辛烯共聚物的用量为10wt％，重均分子量为1.3×105，乙烯-辛烯共聚物中辛烯的含量为12.3mol％。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速53rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为2.45×10-3。
对比例5
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)和乙烯-己烯共聚物(PE-A，牌号DFDA9030，来自中石化天津分公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为95wt％，重均分子量为3.11×105；乙烯-己烯共聚物的用量为5wt％，重均分子量为1.1×105，乙烯-己烯共聚物中的己烯含量为3.83mol％。
使用流延机将上述树脂颗粒在螺杆转速5rpm，230℃下流延，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为8.2×10-4。
对比例6
将均聚聚丙烯(PP-A，牌号PPH-T03H，来自中石化扬子分公司)和乙烯-己烯共聚物(PE-A，牌号DFDA9030，来自中石化天津分公司)混合后送至双螺杆挤出机中在200℃下熔融挤出造粒，得到聚烯烃组合物的树脂颗粒，其中，均聚聚丙烯的用量为95wt％，重均分子量为3.11×105；乙烯-己烯共聚物的用量为5wt％，重均分子量为1.1×105，乙烯-己烯共聚物中己烯的含量为3.83mol％。
将聚烯烃组合物的树脂颗粒使用自动热压机进行200℃热压后快速冷却，得到上述聚烯烃组合物的40μm薄膜，薄膜的双折射率低于测试极限，几乎为0。
对比例7
将均聚聚丙烯(PP-B，牌号HEXP2019，来自华锦化学工业集团有限公司)送至流延机流延得到聚丙烯薄膜，然后使用冷却辊冷却后制得薄膜。
其中，流延机的加工温度为230℃，螺杆转速为53rpm，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为2.51×10-3。
对比例8
将均聚聚丙烯(PP-C，牌号HMS20Z，来自中石化镇海分公司)送至流延机流延得到聚丙烯薄膜，然后使用冷却辊冷却后制得薄膜。
其中，流延机的加工温度为230℃，螺杆转速为53rpm，然后在30℃冷却辊下冷却后制得40μm薄膜，薄膜的双折射率为3.12×10-3。
将实施例1-5以及对比例1-7制备的薄膜进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002258033750000091
Figure BDA0002258033750000101
由上表可知，本发明制备的薄膜雾度低，光学性能好，且薄膜中乙烯聚合物的含量过高、重均分子量过高以及乙烯无规共聚物中共聚烯烃结构单元的含量过高均会导致制备的薄膜雾度高，同时流延工艺条件不合适会使得薄膜的双折射率值偏低也不利于得到低雾度的薄膜。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

Claims (10)

1.一种聚烯烃组合物，其特征在于，以聚烯烃组合物的总重量为基准，该聚烯烃组合物包括70～99wt％的丙烯聚合物和1～30wt％的乙烯聚合物；
其中，所述丙烯聚合物的重均分子量为1.4×105～4.8×105，所述乙烯聚合物的重均分子量为7×104～2.5×105；所述乙烯聚合物的重均分子量与丙烯聚合物的重均分子量的比值不大于0.5；
所述乙烯聚合物为均聚聚乙烯和/或乙烯与除乙烯之外的烯烃的无规共聚物，并且，所述无规共聚物中衍生自除乙烯之外的烯烃的结构单元的含量不大于5mol％。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃组合物，其中，所述丙烯聚合物为均聚聚丙烯和/或丙烯与除丙烯之外的烯烃的无规共聚物。
3.根据权利要求2所述的聚烯烃组合物，其中，所述无规聚合物中衍生自除丙烯之外的烯烃的结构单元的含量不大于5mol％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚烯烃组合物，其中，所述丙烯聚合物的重均分子量为2×105～4.8×105，所述乙烯聚合物的重均分子量为7×104～2×105；所述乙烯聚合物的重均分子量与丙烯聚合物的重均分子量的比值小于0.45；所述重均分子量均为GPC法测得的重均分子量。
5.根据权利要求1所述的聚烯烃组合物，其中，所述聚烯烃组合物中不含成核剂。
6.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜由权利要求1～5中任意一项所述的聚烯烃组合物制得。
7.根据权利要求6所述的薄膜，其中，所述薄膜的双折射率不小于3×10-3。
8.权利要求6或7所述的薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将权利要求1～3，5中任意一项所述的聚烯烃组合物进行熔融挤出造粒，然后经过流延机流延、冷却辊冷却后，制得薄膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，熔融挤出造粒过程在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机的温度为180-240℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述流延机的螺杆转速为10～150rpm，模口温度为180～240℃，所述冷却辊的温度为0～60℃。
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