CN114228288A - 一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜及其制备方法，该高阻氧的双向拉伸高密度聚乙烯薄膜包括上层、粘结层、中间层、粘结层和下层共五层结构。发明所述上下层材料均为高密度聚乙烯，中间层材料为具有高阻氧性能的乙烯‑乙烯醇共聚物，乙烯‑丙烯酸共聚物作为粘结层；所述薄膜由高密度聚乙烯层、粘结层和乙烯‑乙烯醇共聚物经过多层共挤，然后进行同步双向拉伸制备而成。本发明所述的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜具有优异的力学性能和高的氧气阻隔性能。

Description

一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
与传统的吹塑和流延薄膜相比，双向拉伸聚乙烯薄膜由于其大分子链和聚集态结构发生高度取向，因而使得薄膜的力学强度和光学性能均得到显著提升，其中薄膜的拉伸模量(挺度)可提高2～5倍，拉伸强度可提高2～8倍，穿刺强度和冲击强度可提高2～5倍，薄膜雾度可降低30～85％，作为包装膜、复合膜、农用膜、医用膜，特别是高强度抗穿刺复合包装袋等具有广阔的应用前景、较高的产品附加值，且更加绿色环保。然而，由于聚乙烯薄膜气体阻隔性较差、氧气透过量高的特点严重阻碍了其在食品包装领域上的应用。
乙烯－乙烯醇共聚物(EVOH)具有极好的气体阻隔性和良好的加工性，另外透明性、光泽性、机械强度、伸缩性、耐磨性、耐寒性和表面强度都非常优异。在包装领域，EVOH制成复合膜中间阻隔层，应用在所有的硬性和软性包装中；在食品业中用于无菌包装、热罐和蒸煮袋，包装奶制品、肉类、果汁罐头和调味品；在非食品方面，用于包装溶剂、化学药品、空调结构件、汽油桶内衬、电子元件等。与目前普遍采用的吹塑或流延工艺制备EVOH薄膜相比，双向拉伸EVOH薄膜拉伸强度和弹性模量高，冲击强度大，耐穿刺性好，其氧气透过量为未拉伸EVOH薄膜的1/10，是一种强度和刚性兼具的高阻隔性基材。虽然EVOH具有优异的气体阻隔性能，但由于EVOH树脂分子间和分子内的作用力较强，以及结晶度较高，不易进行双向拉伸，因而难以用EVOH对聚乙烯进行改性，提高双向拉伸聚乙烯的气体阻隔性能。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜及其制备方法，具有良好的拉伸强度和弹性模量，以及优异的气体阻隔性能，解决了上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，所述薄膜包括上层、粘结层、中间层、粘结层和下层共五层结构，所述薄膜的厚度为60～100μm，所述薄膜的拉伸强度为100～132Mpa，断裂伸长率为210～290％，氧气透过率为2×10-5～6×10-5cm3/m2.day.Pa，雾度为4.6～5.9％。
优选的，所述薄膜的上、下层材料均为高密度聚乙烯，粘结层材料为乙烯-丙烯酸共聚物，中间层材料为具有高阻氧性能的乙烯-乙烯醇共聚物；所述薄膜由高密度聚乙烯、粘结层和乙烯-乙烯醇共聚物经过多层共挤，然后进行同步双向拉伸制备而成。
优选的，所述的高密度聚乙烯密度为0.94～96g/cm3，熔体流动指数为3～8g/10min。
优选的，所述的乙烯-乙烯醇共聚物中的乙烯基含量为32～48％，熔体流动指数为6～12g/10min，所述的乙烯-乙烯醇共聚物中还添加二维层状材料，含量为0.05％～0.5％。
优选的，所述的二维层状材料是石墨烯或MXene。
优选的，所述的乙烯-丙烯酸共聚物中的丙烯酸基含量为2～8％。
优选的，所述高密度聚乙烯层的厚度为12～40μm，乙烯-丙烯酸粘结层的厚度为2～10μm，乙烯-乙烯醇中间阻氧层的厚度为5～20μm的。
此外，为了实现上述目的，本发明还提出了一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、配料：按比例将高密度聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸共聚物粘合树脂和乙烯-乙烯醇共聚物树脂进行混料；
S2、共挤出：步骤S1混料完成后再经过挤出机挤出，经流道分配器后于T-型模头内汇合；
S3、铸片：将上述由T-型模头流出的树脂经过激冷辊冷却后形成树脂铸片；
S4、同步双向拉伸：将步骤S3的树脂铸片进行预热，然后进行双向同步拉伸；
S5、收卷：将拉伸出来的薄膜进行切边，经收卷机收卷。
优选的，在所述步骤S1中，进行混料之前，乙烯-乙烯醇共聚物树脂要先进行干燥，干燥至含水量小于0.05％；所述步骤S3中激冷辊的冷却温度为10～25℃。
优选的，所述步骤S4中的预热温度为110～140℃，拉伸温度为120～135℃，定型温度为120～140℃，拉伸倍率为6×6。
本发明的有益效果是：本发明方法所制备的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，采用了五层共挤和同步双向拉伸技术，原料使用的是高密度聚乙烯，采用EAA作为中间粘结层，避免了在双向拉伸过程中的分层现象，而且所制备的薄膜的横向和纵向机械性能差异较小具有良好的厚度均匀性，优异的的力学性能和阻氧阻水性能，透明度高，可用于防湿阻氧食品、茶叶等的包装。
附图说明
图1为本发明所制备的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的结构示意图；
图2为本发明制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备方法如图2所示，将高密度聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸共聚物粘合树脂和乙烯-乙烯醇共聚物树脂按设定的比例进行混料，混料可通过人工混料或机器混料进行。使用前，乙烯-乙烯醇共聚物树脂必须进行干燥，干燥温度为120℃，干燥后树脂的含水率小于0.05％。将上述配好的高密度聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸共聚物粘合树脂和乙烯-乙烯醇共聚物树脂经过挤出机共挤出，经流道分配器后于T-型模头内汇合。将上述由T-型模头流出的树脂经过激冷辊冷却后形成树脂铸片，激冷辊的冷却温度为10℃。将上述从激冷辊过来的树脂铸片进行预热，然后在一定速度下进行双向同步拉伸，预热温度设定为110℃，拉伸温度设定为：120℃，定型温度设定为：120℃，拉伸倍率为6×6。将上述拉伸出来的薄膜进行切边，然后经收卷机进行收卷。得到高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的厚度为60μm，薄膜的结构示意图如图1所示，产品的性能指标如表1所示。
实施例2
将高密度聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸共聚物粘合树脂和乙烯-乙烯醇共聚物树脂按设定的比例进行混料，混料可通过人工混料或机器混料进行。使用前，乙烯-乙烯醇共聚物树脂必须进行干燥，干燥温度为120℃，干燥后树脂的含水率小于0.05％。将上述配好的高密度聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸共聚物粘合树脂和乙烯-乙烯醇共聚物树脂经过挤出机共挤出，经流道分配器后于T-型模头内汇合。将上述由T-型模头流出的树脂经过激冷辊冷却后形成树脂铸片，激冷辊的冷却温度为18℃。将上述从激冷辊过来的树脂铸片进行预热，然后在一定速度下进行双向同步拉伸，预热温度设定为125℃，拉伸温度设定为：130℃，定型温度设定为：130℃，拉伸倍率为6×6。将上述拉伸出来的薄膜进行切边，然后经收卷机进行收卷。得到高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的厚度为80μm，产品的性能指标如表1所示。
实施例3
将高密度聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸共聚物粘合树脂和乙烯-乙烯醇共聚物树脂按设定的比例进行混料，混料可通过人工混料或机器混料进行。使用前，乙烯-乙烯醇共聚物树脂必须进行干燥，干燥温度为120℃，干燥后树脂的含水率小于0.05％。将上述配好的高密度聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸共聚物粘合树脂和乙烯-乙烯醇共聚物树脂经过挤出机共挤出，经流道分配器后于T-型模头内汇合。将上述由T-型模头流出的树脂经过激冷辊冷却后形成树脂铸片，激冷辊的冷却温度为25℃。将上述从激冷辊过来的树脂铸片进行预热，然后在一定速度下进行双向同步拉伸，预热温度设定为140℃，拉伸温度设定为：135℃，定型温度设定为：140℃，拉伸倍率为6×6。将上述拉伸出来的薄膜进行切边，然后经收卷机进行收卷。得到高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的厚度为100μm，产品的性能指标如表1所示。
(表1，各实施例的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的性能指标)
Figure BDA0003373110200000051
Figure BDA0003373110200000061
本发明所制备的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，具有良好的厚度均匀性，优异的的力学性能和阻氧阻水性能，透明度高，可用于防湿阻氧食品、茶叶等的包装。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，其特征在于，所述薄膜包括上层、粘结层、中间层、粘结层和下层共五层结构，所述薄膜的厚度为60～100μm，所述薄膜的拉伸强度为100～132Mpa，断裂伸长率为210～290％，氧气透过率为2×10-5～6×10-5cm3/m2.day.Pa，雾度为4.6～5.9％。
2.根据权利要求1所述的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，其特征在于：所述薄膜的上、下层材料均为高密度聚乙烯，粘结层材料为乙烯-丙烯酸共聚物，中间层材料为具有高阻氧性能的乙烯-乙烯醇共聚物；所述薄膜由高密度聚乙烯、粘结层和乙烯-乙烯醇共聚物经过多层共挤，然后进行同步双向拉伸制备而成。
3.根据权利要求2所述的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，其特征在于：所述的高密度聚乙烯密度为0.94～96g/cm3，熔体流动指数为3～8g/10min。
4.根据权利要求2所述的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，其特征在于：所述的乙烯-乙烯醇共聚物中的乙烯基含量为32～48％，熔体流动指数为6～12g/10min，所述的乙烯-乙烯醇共聚物中还添加二维层状材料，含量为0.05％～0.5％。
5.根据权利要求4所述的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，其特征在于：所述的二维层状材料是石墨烯或MXene。
6.根据权利要求2所述的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，其特征在于：所述的乙烯-丙烯酸共聚物中的丙烯酸基含量为2～8％。
7.根据权利要求2所述的高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，其特征在于：所述高密度聚乙烯层的厚度为12～40μm，乙烯-丙烯酸粘结层的厚度为2～10μm，乙烯-乙烯醇中间阻氧层的厚度为5～20μm的。
8.一种根据权利要求1～7中任一项所述高阻氧双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、配料：按比例将高密度聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸共聚物粘合树脂和乙烯-乙烯醇共聚物树脂进行混料；
S2、共挤出：步骤S1混料完成后再经过挤出机挤出，经流道分配器后于T-型模头内汇合；
S3、铸片：将上述由T-型模头流出的树脂经过激冷辊冷却后形成树脂铸片；
S4、同步双向拉伸：将步骤S3的树脂铸片进行预热，然后进行双向同步拉伸；
S5、收卷：将拉伸出来的薄膜进行切边，经收卷机收卷。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，进行混料之前，乙烯-乙烯醇共聚物树脂要先进行干燥，干燥至含水量小于0.05％；所述步骤S3中激冷辊的冷却温度为10～25℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中的预热温度为110～140℃，拉伸温度为120～135℃，定型温度为120～140℃，拉伸倍率为6×6。
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