CN114316862A - 用于多层阻隔片材的粘接树脂及其制备方法、阻隔结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粘接树脂技术领域，尤其是涉及一种用于多层阻隔片材的粘接树脂及其制备方法、阻隔结构。用于多层阻隔片材的粘接树脂，包括按重量份数计的如下组分：聚苯乙烯0～40份、聚乙烯20～40份、接枝改性聚乙烯5～40份和苯乙烯类嵌段共聚物15～50份；所述苯乙烯类嵌段共聚物的熔融指数为1～40g/10min；所述聚乙烯的熔融指数为0.1～5g/10min。本发明的粘接树脂通过各组分配合，能够兼顾对两层树脂如尼龙层和聚苯乙烯层具有良好的相容性和浸润能力，同时能够使粘接树脂具有优异的韧性。
Description
技术领域
本发明涉及粘接树脂技术领域，尤其是涉及一种用于多层阻隔片材的粘接树脂及其制备方法、阻隔结构。
背景技术
近年来，复合塑料工业发展迅速，复合塑料产品种类越来越多，各个领域对于复合塑料产品的性能要求也越来越严格。其中，基于高分子材料的多层复合材料已经广泛应用于薄膜、片材、容器瓶等。多层复合材料通常采用多层共挤技术制备，比如采用适宜的内外层以及中间阻隔层共挤得到。通常采用的阻隔层包括尼龙、EVOH等等，以阻止氧气、水分等穿过该多层复合材料。现有的阻隔层多为极性材料，而与常用的内外层结构如聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯等非极性材料不相容，相互间无粘接性。为了改善内外层与中间阻隔层之间的粘接性能，在内层与中间阻隔层之间、外层与中间阻隔层之间采用粘接树脂进行粘接
然而，现有的粘接树脂对聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯以及尼龙、EVOH等的粘接性能差，容易造成脱层等问题，无法满足多层复合材料的使用需求。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供用于多层阻隔片材的粘接树脂，以解决现有技术中存在的对聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯以及尼龙、EVOH等的粘接性能差等技术问题。
本发明的另一目的在于提供用于多层阻隔片材的粘接树脂的制备方法。
本发明的又一目的在于提供用于多层阻隔片材的粘接树脂制得的阻隔结构。
为了实现本发明的上述目的，特采用了以下技术方案：
用于多层阻隔片材的粘接树脂，包括按重量份数计的如下组分：
聚苯乙烯0～40份、聚乙烯20～40份、接枝改性聚乙烯5～40份和苯乙烯类嵌段共聚物15～50份；
所述苯乙烯类嵌段共聚物的熔融指数为1～40g/10min(200℃、5kg)；
所述聚乙烯的熔融指数为0.1～5g/10min(190℃、2.16kg)。
本发明的粘接树脂，可通过提高其对聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯的相容性和浸润能力，提高粘接力。
在本发明的具体实施方式中，所述粘接树脂的熔融指数为0.1～10g/10min(190℃、2.16kg)。
在本发明的具体实施方式中，所述聚苯乙烯包括普通聚苯乙烯和/或高抗冲聚苯乙烯。
在本发明的具体实施方式中，所述聚苯乙烯的密度为0.8～1.2g/cm3，所述聚苯乙烯的熔融指数为0.1～5g/10min(190℃、2.16kg)。
在本发明的具体实施方式中，所述聚乙烯包括低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述聚乙烯的密度为0.8～0.96g/cm3。
在本发明的具体实施方式中，所述接枝改性聚乙烯的接枝剂包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、马来酸酐、5-降冰片烷-2,3-二酸酐、衣康酸酐、甲基顺丁烯二酸酐、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述苯乙烯类嵌段共聚物包括至少一个苯乙烯嵌段和至少一个选自丁二烯和异戊二烯的单体的嵌段。进一步的，所述苯乙烯类嵌段共聚物包括SBS、SIS、SEBS、SEPS和K树脂中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述苯乙烯类嵌段共聚物的密度为0.8～1.2g/cm3。
本发明还提供了上述任意一种所述用于多层阻隔片材的粘接树脂的制备方法，包括如下步骤：
按比例混合各所述组分，熔融挤出造粒并干燥。
本发明还提供了一种阻隔结构，包括上述任意一种所述粘接树脂制得的粘接层。
在本发明的具体实施方式中，所述阻隔结构还包括阻隔层和结构层；所述阻隔层和所述结构层通过所述粘接层粘接。
在本发明的具体实施方式中，所述阻隔层包括乙烯-乙烯醇共聚物或尼龙中的任一种；所述结构层包括聚苯乙烯层和高抗冲聚苯乙烯层中的任一种。
在本发明的具体实施方式中，所述粘接层的重量为所述阻隔结构的重量的1wt％～30wt％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的粘接树脂通过各组分配合，能够兼顾对两层树脂如尼龙层和聚苯乙烯层具有良好的相容性和浸润能力，同时能够使粘接树脂具有优异的韧性；
(2)本发明的粘接树脂具有粘接性能优良，粘接强度高，加工性能好等优点，可广泛应用于多层共挤阻隔材料。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
用于多层阻隔片材的粘接树脂，包括按重量份数计的如下组分：
聚苯乙烯0～40份、聚乙烯20～40份、接枝改性聚乙烯5～40份和苯乙烯类嵌段共聚物15～50份；
所述苯乙烯类嵌段共聚物的熔融指数为1～40g/10min(200℃、5kg)；
所述聚乙烯的熔融指数为0.1～5g/10min(190℃、2.16kg)。
本发明的粘接树脂，可通过提高其对聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯的相容性和浸润能力，提高粘接力。
如在不同实施方式中，各组分的用量可以分别如下：
聚苯乙烯的用量可以为0份、5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份等等；
聚乙烯的用量可以为20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份等等；
接枝改性聚乙烯的用量可以为5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份等等；
苯乙烯类嵌段共聚物的用量可以为5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份等等。
在本发明的具体实施方式中，用于多层阻隔片材的粘接树脂，包括按重量份数计的如下组分：
聚苯乙烯0～20份、聚乙烯25～35份、接枝改性聚乙烯25～40份和苯乙烯类嵌段共聚物20～35份。
在本发明的具体实施方式中，用于多层阻隔片材的粘接树脂，包括按重量份数计的如下组分：
聚苯乙烯10～15份、聚乙烯30～35份、接枝改性聚乙烯30～40份和苯乙烯类嵌段共聚物20～35份。
在本发明的具体实施方式中，所述聚苯乙烯和所述苯乙烯类嵌段共聚物的总重量份数为30～40份；所述聚乙烯和所述接枝改性聚乙烯的总重量份数为60～70份。
在本发明的具体实施方式中，所述聚苯乙烯和所述苯乙烯类嵌段共聚物的质量比为1﹕(1.5～2.5)；所述聚乙烯和所述接枝改性聚乙烯的质量比为1﹕(0.8～1.5)。
在本发明的具体实施方式中，所述粘接树脂的熔融指数为0.1～10g/10min(190℃、2.16kg)。
如在不同实施方式中，所述粘接树脂的熔融指数(190℃、2.16kg)可以为0.1g/10min、0.5g/10min、1g/10min、2g/10min、3g/10min、4g/10min、5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、9g/10min、10g/10min等等。
本发明通过组分的调控，得到的粘接树脂不仅具有优异的粘接强度，同时具有良好的加工性能。
在本发明的具体实施方式中，所述聚苯乙烯包括普通聚苯乙烯和/或高抗冲聚苯乙烯。在实际操作中，所述聚苯乙烯可采用现有的满足要求的普通聚苯乙烯和/或高抗冲聚苯乙烯，原料形态可以为粒料，也可以为粉料，也可以是粒料和粉料的混合物。
在本发明的具体实施方式中，所述聚苯乙烯的密度为0.8～1.2g/cm3，所述聚苯乙烯的熔融指数为0.1～5g/10min(190℃、2.16kg)。
如在不同实施方式中，所述聚苯乙烯的密度可以为0.8g/cm3、0.9g/cm3、1g/cm3、1.1g/cm3、1.2g/cm3等等；所述聚苯乙烯的熔融指数(190℃、2.16kg)可以为0.1g/10min、0.5g/10min、1g/10min、2g/10min、3g/10min、4g/10min、5g/10min等等。
在本发明的具体实施方式中，所述聚乙烯包括低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的任一种或多种。在实际操作中，所述聚乙烯可采用现有的满足要求的聚苯乙烯，原料形态可以为粒料，也可以为粉料，也可以是粒料和粉料的混合物。
在本发明的具体实施方式中，所述聚乙烯的密度为0.8～0.96g/cm3。
如在不同实施方式中，所述聚乙烯的密度可以为0.8g/cm3、0.85g/cm3、0.9g/cm3、0.95g/cm3、0.96g/cm3等等；所述聚乙烯的熔融指数(190℃、2.16kg)可以为0.1g/10min、0.5g/10min、1g/10min、2g/10min、3g/10min、4g/10min、5g/10min等等。
在本发明的具体实施方式中，所述接枝改性聚乙烯的接枝剂包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、马来酸酐、5-降冰片烷-2,3-二酸酐、衣康酸酐、甲基顺丁烯二酸酐、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述接枝改性聚乙烯的熔融指数为0.1～5g/10min(190℃、2.16kg)，所述接枝改性聚乙烯中，接枝剂的接枝率为0.6％～1.2％。
如在不同实施方式中，所述接枝改性聚乙烯的熔融指数(190℃、2.16kg)可以为0.1g/10min、0.5g/10min、1g/10min、2g/10min、3g/10min、4g/10min、5g/10min等等；所述接枝改性聚乙烯中，接枝剂的接枝率可以为0.6％、0.8％、1.0％、1.2％等等。
在本发明的具体实施方式中，所述苯乙烯类嵌段共聚物包括至少一个苯乙烯嵌段和至少一个选自丁二烯和异戊二烯的单体的嵌段。进一步的，所述苯乙烯类嵌段共聚物包括SBS、SIS、SEBS、SEPS和K树脂中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述苯乙烯类嵌段共聚物的密度为0.8～1.2g/cm3。
如在不同实施方式中，所述苯乙烯类嵌段共聚物的密度可以为0.8g/cm3、0.85g/cm3、0.9g/cm3、0.95g/cm3、1g/cm3、1.05g/cm3、1.1g/cm3、1.15g/cm3、1.2g/cm3等等；所述苯乙烯类嵌段共聚物的熔融指数可以为1g/10min、5g/10min、10g/10min、15g/10min、20g/10min、25g/10min、30g/10min、35g/10min、40g/10min等等。
本发明还提供了上述任意一种所述用于多层阻隔片材的粘接树脂的制备方法，包括如下步骤：
按比例混合各所述组分，熔融挤出造粒并干燥。
本发明还提供了一种阻隔结构，包括上述任意一种所述粘接树脂制得的粘接层。
在本发明的具体实施方式中，所述阻隔结构还包括阻隔层和结构层；所述阻隔层和所述结构层通过所述粘接层粘接。
在本发明的具体实施方式中，所述阻隔层包括乙烯-乙烯醇共聚物或尼龙中的任一种；所述结构层包括聚苯乙烯层和高抗冲聚苯乙烯层中的任一种。
在本发明的具体实施方式中，所述粘接层的重量为所述阻隔结构的重量的1wt％～30wt％。
如在不同实施方式中，所述粘接层的重量可以为所述阻隔结构的总重量的1wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％等等。
实施例1～6
实施例1～6分别提供了用于多层阻隔片材的粘接树脂及制备方法，各实施例的粘接树脂的原料组分信息见表1，各实施例的粘接树脂的制备方法，包括如下步骤：
将各组分按比例混合后，通过挤出机在220℃条件下挤出造粒并干燥，得到相应的粘接树脂。
表1不同实施例的粘接树脂的各组分信息
其中，实施例1中的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，聚乙烯为低密度聚乙烯，接枝改性聚乙烯为线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐，苯乙烯类嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)；
实施例2、实施例5和实施例6中的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，聚乙烯为线性低密度聚乙烯，接枝改性聚乙烯为线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐，苯乙烯类嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物的氢化物(SEBS)；
实施例3中的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，聚乙烯为低密度聚乙烯，接枝改性聚乙烯为高密度聚乙烯接枝马来酸酐，苯乙烯类嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)；
实施例4中的聚乙烯为低密度聚乙烯，接枝改性聚乙烯为高密度聚乙烯接枝马来酸酐，苯乙烯类嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)。
实施例7
本实施例提供了阻隔结构，依次包括结构层、粘接层、阻隔层、粘接层和结构层；阻隔层的两面分别通过粘接层与两侧结构层的一面粘接，阻隔层为乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，结构层为高抗冲聚苯乙烯层。粘接层的重量为阻隔结构的总重量的15％。
采用共挤流延成片工艺制备所述阻隔结构，成型速度为10m/min，5层结构厚度分别为：高抗冲聚苯乙烯结构层75μm、粘接层15μm、EVOH阻隔层20μm、粘接层15μm和高抗冲聚苯乙烯结构层75μm。
所述粘接层采用粘接树脂制备得到，具体对应的粘接层所用的粘接树脂的信息如下表2。
表2不同实施例的粘接层所采用粘接树脂的信息
| 编号 | 粘接树脂 |
| 7-1 | 实施例1 |
| 7-2 | 实施例2 |
| 7-3 | 实施例3 |
| 7-4 | 实施例4 |
| 7-5 | 实施例5 |
| 7-6 | 实施例6 |
比较例1～6
比较例1～6参考实施例1的粘接树脂及制备方法，区别在于，粘接树脂的原料组分与实施例不同。比较例1～6的粘接树脂的原料组分信息见表3。
表3不同比较例的粘接树脂的各组分信息
其中，比较例1中的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，聚乙烯为低密度聚乙烯，接枝改性聚乙烯为线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐，苯乙烯类嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)；
比较例2和比较例5中的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，聚乙烯为线性低密度聚乙烯，接枝改性聚乙烯为线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐，苯乙烯类嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物的氢化物(SEBS)；
比较例3和比较例6中的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，聚乙烯为低密度聚乙烯，接枝改性聚乙烯为高密度聚乙烯接枝马来酸酐，苯乙烯类嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)；
比较例4中的聚乙烯为低密度聚乙烯，接枝改性聚乙烯为高密度聚乙烯接枝马来酸酐，苯乙烯类嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)。
比较例7
比较例7参考实施例7的阻隔结构及制备方法，区别在于，制备粘接层的粘接树脂不同。比较例7的粘接层所用的粘接树脂的信息如下表4。
表4不同比较例的粘接层所采用粘接树脂的信息
| 编号 | 粘接树脂 |
| 7'-1 | 比较例1 |
| 7'-2 | 比较例2 |
| 7'-3 | 比较例3 |
| 7'-4 | 比较例4 |
| 7'-5 | 比较例5 |
| 7'-6 | 比较例6 |
实验例1
为了对比说明不同粘接树脂的效果，分别对实施例7和比较例7流延制得的阻隔结构进行T型剥离，测试得到粘接层的层间剥离强度，测试结果见表5。
表5不同阻隔结构的性能测试结果
| 编号 | 剥离强度(N/15mm) | 断裂伸长率(％) |
| 7-1 | 10 | 400 |
| 7-2 | 15 | 450 |
| 7-3 | 12 | 500 |
| 7-4 | 14 | 450 |
| 7-5 | 12 | 400 |
| 7-6 | 10 | 380 |
| 7'-1 | 3 | 450 |
| 7'-2 | 5 | 470 |
| 7'-3 | 3 | 340 |
| 7'-4 | 3 | 220 |
| 7'-5 | 4 | 350 |
| 7'-6 | 5 | 450 |
从上述测试结果可知，本发明的粘接树脂可以用于共挤出多层共挤阻隔结构的粘接层，且具有粘接性能优良等特点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.用于多层阻隔片材的粘接树脂，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：
聚苯乙烯0～40份、聚乙烯20～40份、接枝改性聚乙烯5～40份和苯乙烯类嵌段共聚物15～50份；
所述苯乙烯类嵌段共聚物的200℃/5kg的熔融指数为1～40g/10min；
所述聚乙烯的190℃/2.16kg的熔融指数为0.1～5g/10min。
2.根据权利要求1所述的用于多层阻隔片材的粘接树脂，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：聚苯乙烯0～20份、聚乙烯25～35份、接枝改性聚乙烯25～40份和苯乙烯类嵌段共聚物20～35份；
优选的，包括按重量份数计的如下组分：聚苯乙烯10～15份、聚乙烯30～35份、接枝改性聚乙烯30～40份和苯乙烯类嵌段共聚物20～35份。
3.根据权利要求1所述的用于多层阻隔片材的粘接树脂，其特征在于，所述聚苯乙烯和所述苯乙烯类嵌段共聚物的总重量份数为30～40份；所述聚乙烯和所述接枝改性聚乙烯的总重量份数为60～70份；
优选的，所述聚苯乙烯和所述苯乙烯类嵌段共聚物的质量比为1﹕(1.5～2.5)；所述聚乙烯和所述接枝改性聚乙烯的质量比为1﹕(0.8～1.5)。
4.根据权利要求1所述的用于多层阻隔片材的粘接树脂，其特征在于，所述粘接树脂的190℃/2.16kg的熔融指数为0.1～10g/10min。
5.根据权利要求1所述的用于多层阻隔片材的粘接树脂，其特征在于，所述聚苯乙烯包括普通聚苯乙烯和/或高抗冲聚苯乙烯；
优选的，所述聚苯乙烯的190℃/2.16kg的熔融指数为0.1～5g/10min；
优选的，所述聚苯乙烯的密度为0.8～1.2g/cm3。
6.根据权利要求1所述的用于多层阻隔片材的粘接树脂，其特征在于，所述聚乙烯包括低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的任一种或多种；
优选的，所述聚乙烯的密度为0.8～0.96g/cm3。
7.根据权利要求1所述的用于多层阻隔片材的粘接树脂，其特征在于，所述接枝改性聚乙烯的接枝剂包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、马来酸酐、5-降冰片烷-2,3-二酸酐、衣康酸酐、甲基顺丁烯二酸酐、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯中的任一种或多种；
优选的，所述接枝改性聚乙烯的190℃/2.16kg的熔融指数为0.1～5g/10min；
优选的，所述接枝改性聚乙烯中，接枝剂的接枝率为0.6％～1.2％。
8.根据权利要求1所述的用于多层阻隔片材的粘接树脂，其特征在于，所述苯乙烯类嵌段共聚物包括至少一个苯乙烯嵌段和至少一个选自丁二烯和异戊二烯的单体的嵌段；
优选的，所述苯乙烯类嵌段共聚物包括SBS、SIS、SEBS、SEPS和K树脂中的任一种或多种；
优选的，所述苯乙烯类嵌段共聚物的密度为0.8～1.2g/cm3。
9.权利要求1-8任一项所述的用于多层阻隔片材的粘接树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按比例混合各所述组分，熔融挤出造粒并干燥。
10.阻隔结构，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的粘接树脂制得的粘接层；
优选的，所述阻隔结构还包括阻隔层和结构层；所述阻隔层和所述结构层通过所述粘接层粘接；
优选的，所述阻隔层包括乙烯-乙烯醇共聚物或尼龙中的任一种；所述结构层包括聚苯乙烯层和高抗冲聚苯乙烯层中的任一种；
优选的，所述粘接层的重量为所述阻隔结构的重量的1wt％～30wt％。
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