CN114347611B

CN114347611B - 一种聚乙烯复合膜及其制备方法

Info

Publication number: CN114347611B
Application number: CN202210034415.5A
Authority: CN
Inventors: 文斌森; 魏洪媚
Original assignee: Jiangmen Hualong Membrane Materials Co ltd
Current assignee: Jiangmen Hualong Membrane Materials Co ltd
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2023-08-11
Anticipated expiration: 2042-01-13
Also published as: CN114347611A

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯复合膜及其制备方法。本发明提供了一种聚乙烯复合膜，包括依次粘合的外层、中层和内层；所述外层的制备原料包括第一低密度聚乙烯和高密度聚乙烯；所述中层的制备原料包括第二低密度聚乙烯、环状嵌段高分子材料、植物抗菌母料和线性低密度聚乙烯；所述内层的制备原料包括第一低密度聚乙烯、茂金属低密度聚乙烯和植物抗菌母料。本发明提供的聚乙烯复合膜，具有较好的直线易撕性和抗菌性。

Description

一种聚乙烯复合膜及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯复合膜及其制备方法。

背景技术

人居环境中存在的大量有害微生物时刻威胁着人们的健康，对食品、药品、医疗器械、日用及护理产品的抗菌要求也越来越高。消费者在对包装袋的抗菌性具有较高要求的的同时也希望包装袋易于撕开。聚乙烯(PE)薄膜由于其具有良好的耐酸碱、耐药性、起封温度低、热封强度高、韧性好、抗穿刺性好、耐冷冻性好和安全卫生可直接接触食品药品的优点，已广泛应用于食品、医药、日化、护理和电子产品的包装材料。但是，目前PE膜在易撕性及抗菌性方面还存在不足。

目前，用于PE膜软包装的抗菌剂主要是无机类的抗菌剂，例如银离子、锌离子、钠离子等金属离子类。但是，无机类的抗菌剂与塑料高分子PE相容性较差，导致无机类的抗菌剂抗菌性不强，因此，以无机类金属离子作为抗菌剂得到的PE膜的使用受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚乙烯复合膜及其制备方法。本发明提供的聚乙烯复合膜，具有较好的直线易撕性和抗菌性。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚乙烯复合膜，包括依次粘合的外层、中层和内层；

所述外层的制备原料包括第一低密度聚乙烯和高密度聚乙烯；

所述中层的制备原料包括第二低密度聚乙烯、环状嵌段高分子材料、植物抗菌母料和线性低密度聚乙烯；

所述内层的制备原料包括第一低密度聚乙烯、茂金属低密度聚乙烯和植物抗菌母料。

优选地，所述环状嵌段高分子材料的熔指为1.3～1.7g/10min；密度为 0.935～0.940g/cm³。

优选地，所述第一低密度聚乙烯的熔指为7～8g/10min。

优选地，所述外层、中层和内层的质量比为(16～35)：(30～70)：(16～35)。

优选地，所述外层的制备原料包括以下质量百分含量的组分：第一低密度聚乙烯50～90％和高密度聚乙烯10～50％。

优选地，所述中层包括以下质量百分含量的组分：第二低密度聚乙烯 35～85％，环状嵌段高分子材料10～40％、线性低密度聚乙烯10～25％和植物抗菌母料3～8％；所述中层的各组分质量百分含量合计为100％。

优选地，所述内层包括以下质量百分含量的组分：第一低密度聚乙烯 40～90％、茂金属低密度聚乙烯15～40％和植物抗菌母料3～8％；所述中层的各组分质量百分含量合计为100％。

优选地，所述聚乙烯复合膜的厚度为40～100μm。

本发明还提供了上述所述技术方案所述聚乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：

将外层、中层和内层的制备原料经共挤出吹膜，得到初级复合膜；

将所述初级复合膜进行电晕处理，得到所述聚乙烯复合膜。

优选地，所述电晕的输出功率为4～6kW。

本发明提供了一种聚乙烯复合膜，包括依次粘合的外层、中层和内层；所述外层的制备原料包括第一低密度聚乙烯和高密度聚乙烯；所述中层的制备原料包括第二低密度聚乙烯、环状嵌段高分子材料、植物抗菌母料和线性低密度聚乙烯；所述内层的制备原料包括第一低密度聚乙烯、茂金属低密度聚乙烯和植物抗菌母料。本发明的聚乙烯复合膜中添加植物抗菌母料，植物抗菌母料具有广谱抗菌，长效高效稳定，安全性高的特点，且与聚乙烯具有较高的相容性，进而使得所述聚乙烯复合膜也具有良好的抗菌性。另外，本发明聚乙烯复合膜添加的环状嵌段高分子材料中高分子呈顺向排列达到线性效果，且环状嵌段高分子材料与低密度聚乙烯之间存在界面缺陷，与低密度聚乙烯混合后，成膜可以降低膜材料的撕裂强度，增强了直线易撕性。同时，本发明的外层与内层的的聚乙烯组成相同，均采用熔指较高的低密度聚乙烯，一方面利用其熔指较高，力学强度低的特点，提高复合膜的易撕性，另一方面，利用相同材质的聚乙烯作为内外两层，形成夹层结构，有利于避免聚乙烯复合膜的卷曲，保证聚乙烯薄膜的平整度，提高了复合膜的易撕性。

具体实施方式

本发明提供了一种聚乙烯复合膜，包括依次粘合的外层、中层和内层：

在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。

以外层的质量百分比计，本发明所述外层的制备原料优选包括质量百分含量50～90％的第一低密度聚乙烯，进一步优选为60～85％。本发明中，所述第一低密度聚乙烯的熔指优选为7～8g/10min，进一步优选为 7.5～8.0g/10min；密度优选为0.917～0.920g/cm³，进一步优选为 0.917～0.918g/cm³。在本发明的实施例中，所述第一低密度聚乙烯优选为LG 化学提供的的LB7500N或陶氏化学提供的低密度聚乙烯722。在本发明中，所述第一低密度聚乙烯具有拉伸强度低、撕裂强度低的特点，有利于薄膜的易撕性及易加工性等特性。

以质量百分比计，本发明所述外层的制备原料优选包括10～50％的高密度聚乙烯，进一步优选为16～35％。本发明中，所述高密度聚乙烯的熔指优选为7.5～8.5g/10min，进一步优选为7.5～8.0g/10min；密度优选为 0.950～0.960g/cm³，进一步优选为0.955～0.960g/cm³。在本发明的实施例中，所述高密度聚乙烯优选为韩华道达尔提供的高密度聚乙烯C828A或石油独山子石化公司提供的高密度聚乙烯DMDA-8008。本发明所述高密度聚乙烯具有挺度好易撕性及模切性好的特点，有利于提高薄膜的易撕性能。

本发明中，所述外层的厚度优选为12～30μm。

以质量百分比计，本发明所述中层的制备原料优选包括质量百分含量为 35～85％的第二低密度聚乙烯，进一步优选为45～65％。本发明中，所述第二低密度聚乙烯的熔指优选为3～4g/10min，密度优选为0.927～0.933g/cm³。本发明的实施例中第二低密度聚乙烯具体优选为埃克森提供的低密度聚乙烯151BW或沙特基础工业公司提供的HP4027N。本发明所述第二低密度聚乙烯具有具有较低的撕裂强度，密度相对较高，耐温性好，具有与环状嵌段高分子材料相容性好，易加工性的特性。

以质量百分比计，本发明所述中层的制备原料优选包括质量百分含量为 10～40％的环状嵌段高分子材料，进一步优选为10～35％。本发明中，所述环状嵌段高分子材料的熔指优选为1.3～1.7g/10min，密度优选为 0.935～0.940g/cm³。本发明实施例中，所述环状嵌段高分子材料具体优选为中国台湾聚合化学品有限公司提供的环状嵌段高分子材料8210XT，熔指为 1.7g/10min，密度0.940g/cm³。本发明所述环状嵌段高分子材料具有高洁净度、高挺度、撕裂强度低、与PE具有很好的相容性的特点，与聚乙烯共混后薄膜具有很好的纵横向易撕性，安全卫生可直接接触食品、药品。

以质量百分比计，本发明所述中层的制备原料优选包括质量百分含量为 3～8％的植物抗菌母料，所述植物抗菌母料的熔指优选为11～12.5g/10min，密度优选为0.915～0.925g/cm³。本发明实施例中，所述植物抗菌母料具体优选为鹤山市金润纳材料有限公司(韩国MST中国合资公司)提供的植物抗菌母料BCA-502MBN，熔指为12g/10min，密度为0.920g/cm³。

以质量百分比计，本发明所述中层的制备原料优选包括质量百分含量为 10～25％的线性低密度聚乙烯，进一步优选为15～20％。本发明中，所述线性低密度聚乙烯熔指优选为2.0～4.0g/10min，进一步优选为2.0～3.5g/10min；密度优选为0.915～0.925g/cm³，进一步优选为0.915～0.918g/cm³。本发明的实施例中，所述线性低密度聚乙烯优选为埃克森提供的线性低密度聚乙烯 1002YB或者陶氏化学提供的1221P，熔指为2.0g/10min，密度为0.918g/cm³。本发明所述线性低密度聚乙烯具有较低的撕裂强度，与环状嵌段高分子材料相容性好易加工性的特性。

在本发明中，所述中层的各制备原料的质量百分含量合计为100％。

本发明中，所述中层的厚度优选为16～40μm。

以质量百分比计，本发明所述内层的制备原料优选包括质量百分含量为 40～90％的第一低密度聚乙烯，进一步优选为60～80％。

以质量百分比计，本发明所述内层的制备原料优选包括质量百分含量为 15～40％的茂金属低密度聚乙烯，进一步优选为20～30％。本发明中，所述茂金属低密度聚乙烯熔指优选为3.0～4.0g/10min，进一步优选为3.0～3.5g/10min；密度优选为0.912～0.920g/cm³，进一步优选为 0.912～0.918g/cm³。在本发明的实施例中，所述茂金属低密度聚乙烯优选为埃克森提供的3518PA或陶氏化学提供的5220G。

以质量百分比计，本发明所述内层的制备原料优选包括3～8％的植物抗菌母料，优选为4～7％。在本发明中，所述内层的各组分质量百分含量合计为100％。

本发明中，所述内层的厚度优选为12～30μm。

在本发明中，所述聚乙烯复合膜的厚度优选为40～100μm，进一步优选为40～80μm，更优选为40～50μm。

在本发明中，所述外层、中层和内层的质量比优选为(16～35)：(30～70)： (16～35)，进一步优选为(17～33)：(35～65)：(18～32)，更优选为(20～30)：(40～60)： (20～30)。

本发明还提供了上述技术方案所述聚乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：

将所述初级复合膜进行电晕处理，得到所述聚乙烯复合膜。

在本发明中，所述外层、中层和内层的制备原料的种类、用量优选与上述技术方案中聚乙烯复合膜的组分一致，在此不再赘述。

本发明将外层、中层和内层的制备原料经共挤出吹膜，得到初级复合膜。

本发明中，所述共挤出吹膜优选包括以下步骤：

将外层、中层和内层的制备原料通过自动配料系统分别配料后，通过真空负压输送到挤出机的外层、中层和内层的进料口，然后进行熔融塑化，得到熔体；

将所得熔体过滤杂质后，输送至模头，进行共挤出吹膜，得到初级复合膜。

在本发明中，所述挤出吹膜优选为三层吹膜共挤出。

在本发明中，所述模头的温度优选为183～190℃。

在本发明中，所述初级复合膜中表层的挤出中，挤出机的温度优选为 158～168℃，所述挤出的温度优选分为5段，具体的，一区的温度优选为 158℃，二区的温度优选为163℃，三区的温度优选为168℃，四区的温度优选为165℃，五区的温度优选为160℃。本发明中，所述初级复合膜中外层的挤出中，挤出压力优选为252bar。

所述初级复合膜中中层的挤出中，挤出机的温度优选为175～186℃，所述挤出的温度优选分为5段，具体的，一区的温度优选为175℃，二区的温度优选为183℃，三区的温度优选为186℃，四区的温度优选为182℃，五区的温度优选为175℃。本发明中，所述初级复合膜中中层的挤出中，挤出压力优选为298bar。

本发明中，所述初级复合膜中内层的挤出中，挤出机的温度优选为 163～175℃，所述挤出的温度优选分为5段，具体的，一区的温度优选为 165℃，二区的温度优选为170℃，三区的温度优选为175℃，四区的温度优选为163℃，五区的温度优选为175℃。本发明中，所述初级复合膜中内层的挤出中，挤出压力优选为272bar。

共挤出吹膜后，本发明优选还包括将所得共挤出吹膜所得产物进行后处理，所述后处理优选包括依次进行风冷冷却、稳定膜泡、检测、息泡、展平和冷却，得到初级复合膜。

本发明中，所述风冷冷却的温度优选为15～25℃，进一步优选为 15～20℃；所述风冷冷却中的冷却风优选为自动风环。在本发明中，所述稳定膜泡优选为在稳定环中进行。在本发明中，所述检测优选检测膜的厚度，所述检测优选在在线检测设备上进行。本发明中对所述息泡、展平和冷却不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的常规操作即可。

得到初级复合膜后，本发明将所述初级复合膜进行电晕处理，得到所述聚乙烯复合膜。

本发明中，所述电晕处理的输出功率优选为4～6kW，进一步优选为 4.5～5.5kW。

所述电晕处理后，本发明优选还包括对电晕处理后的复合膜进行切边，然后经下牵引夹辊进入前后收卷装置进行前后收卷，得到所述聚乙烯复合膜。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例中的聚乙烯复合膜组分为:

第一低密度聚乙烯：LG化学提供的低密度聚乙烯LB7500N，熔指 7.8g/10min，密度0.918g/cm³；陶氏化学提供的低密度聚乙烯722，熔指为 8.0g/10min、密度0.918g/cm³。

高密度聚乙烯：韩华道达尔提供的高密度聚乙烯C828A，熔指为 8.0g/10min、密度0.956g/cm³；石油独山子石化公司乙烯厂提供的高密度聚乙烯DMDA-8008，熔指8.0g/10min、密度0.955g/cm³；

第二低密度聚乙烯：埃克森提供的低密度聚乙烯151BW，熔指为 3.0g/10min，密度为0.933g/cm³；沙特基础工业公司提供的HP4027N，熔指为4g/10min、密度0.927g/cm³。

环状嵌段高分子材料为中国台湾聚合化学品有限公司的，熔指1.7g/10min，密度0.940g/cm³；

线性低密度聚乙烯：埃克森提供的线性低密度聚乙烯1002YB，熔指为 2.0g/10min，密度为0.918g/cm³；或陶氏化学提供的线性低密度聚乙烯1221P，熔指为2.0g/10min，密度0.918g/cm³；

植物抗菌母料：植物抗菌母料为鹤山市金润纳材料有限公司(韩国MST 中国合资公司)牌号为的BCA-502MBN，熔指为12g/10min，密度为 0.920g/cm³；

茂金属低密度聚乙烯：埃克森提供的茂金属低密度聚乙烯3518PA，熔指3.5g/10min，密度0.918g/cm³；陶氏化学提供的茂金属低密度聚乙烯5220G，熔指为3.5g/10min，密度为0.915g/cm³。

实施例1

本实施例制备的聚乙烯复合膜中，外层、中层和内层的质量比为30：40： 30；

以质量百分比计，外层的制备原料为：

低密度聚乙烯LB7500N 82％

密度聚乙烯C828A 18％

以质量百分比计，中层的制备原料为：

以质量百分比计，内层的制备原料为：

低密度聚乙烯LB7500N 75.5％

茂金属低密度聚乙烯3518PA 20％

植物抗菌母料BCA-502MBN 4.5％

制备方法为：

将外层、中层和内层的原料分别通过自动配料系统按比例分别配料后，分别送入挤出机的外层、中层和内层的进料口，然后进行熔融塑化，得到熔体，将所述熔体经过滤器过滤杂质后送入模头，调整厚度为120μm挤出吹膜，得到初级复合膜，初级复合膜具体挤出参数见表1。

将所得初级复合膜依次进行风冷冷却、进入稳定环稳定膜泡、在线测厚装置检测厚度，然后进入人字板息泡后进入上牵引旋转装置将膜展平后，然后进入串联的导辊冷却，冷却后的复合膜进入电晕处理装置在输出功率为 4kW条件下进行电晕处理，然后进行切边、经牵引夹辊进入前后收卷装置进行前后收卷，得到厚度为40μm聚乙烯复合膜。

表1初级复合膜挤出参数

温度	1区	2区	3区	4区	5区	压力(bar)
							外层	158	163	168	165	160	252
中层	175	183	186	182	175	298
							内层	165	170	175	170	163	272
模头	183	190	185	185

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅仅在于，外层、中层和内层的质量比为25： 45：30，其余操作和参数不变。

实施例3

实施例3所述原料的生产厂家和参数同实施例1，此处不在赘述。本实施例制备的聚乙烯复合膜中，外层、中层和内层的质量比为20:60:20；以质量百分比计，

外层原料为：

低密度聚乙烯LB7500N： 71.5％

高密度聚乙烯C828A 28.5％

中层原料为：

内层原料为：

低密度聚乙烯LB7500N 69.2％

茂金属低密度聚乙烯3518PA 25.3％

植物抗菌母料BCA-502MBN 5.5％

制备方法操作和参数同实施例1。

实施例4

实施例4所述原料的生产厂家和参数同实施例3，此处不再赘述。本实施例与实施例3的区别在于：外层、中层和内层的质量比为20:50:30，其余操作和参数不变。

实施例5

本实施例制备的聚乙烯复合膜中，外层、中层和内层的质量比为22:55： 23。

以质量百分比计，外层原料为：

低密度聚乙烯722 66.5％

高密度聚乙烯DMDA-8008 33.5％

以质量百分比计，中层原料为：

以质量百分比计，内层原料为：

低密度聚乙烯722 63.5％

茂金属低密度聚乙烯5220G 30％

植物抗菌母料BCA-502MBN 6.5％

制备方法操作和参数同实施例1。

实施例6

本实施例与实施例5的区别为：所述外层、中层和内层的质量比为 20:60:20，其余操作和参数不变。

对比例1

对比例1制备的聚乙烯复合膜中，表层、中层和内层的质量比为30:40： 30。

以质量百分比计，外层原料为：30％的低密度聚乙烯(兰州石化提供，牌号2420H，熔指为2.0g/10min，密度为0.924g/cm³)和70％的线性低密度聚乙烯(茂名石化提供，牌号为7042，熔指为2.0g/10min，密度为0.918g/cm³)；

中层原料为25％的低密度聚乙烯2420H(兰州石化提供，熔指为 2.0g/10min，密度为0.924g/cm³)；46.5％线性低密度聚乙烯1002BU(埃克森提供，熔指为2.0g/10min，密度为0.918g/cm³)和25％茂金属低密度聚乙烯2018MA(埃克森提供，熔指为2.0g/10min，密度为0.918g/cm³)

内层原料为30％线性低密度聚乙烯2420H(兰州石化提供，熔指为 2.0g/10min，密度为0.924g/cm³)和65.5％茂金属低密度聚乙烯5400G(陶氏化学提供，熔指为1.0g/10min，密度为0.916g/cm³)以及4.5％抗菌母料 BAE-103NA10(江苏万纳普新材料科技有限公司提供的银离子抗菌母料，熔指2.0g/10min，密度1.15g/cm³)

制备方法同实施例1。

本发明还对实施例1～6和对比例1所得到的聚乙烯复合膜的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度(kN/m)、润湿张力和抗菌率进行了测试，测试方法和结果见表2。

表2聚乙烯复合膜的性能测试方法和结果数据

从表2能够看出：本发明制备得到的聚乙烯复合膜具有优异的撕裂强度和抗菌性。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种聚乙烯复合膜，其特征在于，包括依次粘合的外层、中层和内层；

所述外层的制备原料由第一低密度聚乙烯和高密度聚乙烯组成；

所述中层的制备原料由第二低密度聚乙烯、环状嵌段高分子材料、植物抗菌母料和线性低密度聚乙烯组成；

所述内层的制备原料由第一低密度聚乙烯、茂金属低密度聚乙烯和植物抗菌母料组成；

所述外层的制备原料包括以下质量百分含量的组分：第一低密度聚乙烯50~90％和高密度聚乙烯10~50%；

所述中层的制备原料包括以下质量百分含量的组分：第二低密度聚乙烯35~85%，环状嵌段高分子材料10~40%、线性低密度聚乙烯10~25%和植物抗菌母料3~8%；所述中层的各组分质量百分含量合计为100%；

所述内层的制备原料包括以下质量百分含量的组分：第一低密度聚乙烯40~90%、茂金属低密度聚乙烯15~40%和植物抗菌母料 3~8%；所述中层的各组分质量百分含量合计为100%；

所述第一低密度聚乙烯的熔指为7~8g/10min；所述第二低密度聚乙烯的熔指为3~4g/10min；

所述环状嵌段高分子材料为环状嵌段高分子材料8210XT；

所述植物抗菌母料为植物抗菌母料BCA-502MBN。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯复合膜，其特征在于，所述环状嵌段高分子材料的熔指为1.3~1.7g/10min；密度为0.935~0.940g/cm³。

3.根据权利要求1所述的聚乙烯复合膜，其特征在于，所述外层、中层和内层的质量比为(16~35)：(30~70)：(16~35)。

4.根据权利要求1~3任一项所述的聚乙烯复合膜，其特征在于，所述聚乙烯复合膜的厚度为40~100μm。

5.权利要求1~4任一项所述聚乙烯复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述初级复合膜进行电晕处理，得到所述聚乙烯复合膜。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述电晕处理的输出功率为4~6kW。