CN114437450A - 一种消光聚烯烃用母粒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消光聚烯烃用母粒，包括助剂组合物和载体；其中助剂组合物由含氟聚合物、纳米无机粉末和相容剂制成，含氟聚合物由聚四氟乙烯微粉与氟弹性体的按3‑9：1的重量比组成，助剂组合物和载体的重量比为1‑10：100。本申请利用氟弹性和聚四氟乙烯的润滑性质、聚四氟乙烯微粉的润滑性和结晶消光性，应用于二元聚烯烃消光膜体系，可提高聚烯烃的加工性、得到物理强度高、质地佳的聚烯烃消光制品。

Description

一种消光聚烯烃用母粒
技术领域
本发明涉及聚烯烃加工技术领域，具体涉及一种消光聚烯烃用母粒。
背景技术
聚烯烃薄膜，尤其是聚乙烯薄膜被广泛地应用于包装领域。在食品、礼品等包装以及精装书本的表面，为了营造高档而典雅的氛围，要求该薄膜的光泽度和雾度在一定的范围值内，应其需求，市面上产生了具有低光泽高雾度漫反射消光效果的薄膜。
根据制品表面光泽度和雾度的不同，包括用膜可以用分为光泽、亚光和消光制品三类：光泽度大于70％的称为光泽品，光泽度小于15％的称为消光制品，其余统归为亚光制品。
消光膜是一种低光泽高雾度、呈漫反射消光效果的包装用膜，薄膜表面类似纸面具有非常低的光泽、反射光弱而柔和，表面光泽度低于15％、雾度在70％以上，具有手感舒适、外观宁静典雅，印刷时色彩能逼真再现等诸多优点，有类纸包装膜或自然光光泽膜之称。
生产消光膜通过使用消光母粒或半消光母料，原理包括无机消光和有机消光，有机消光是采用不相容的PP和PE形成共混结晶体系而起到消光作用。目前市面上的半消光母料大多采用二元无规聚丙烯共聚物或三元无规聚丙烯共聚物。三元无规聚丙烯共聚物容易使薄膜在纵向拉伸过程中发生粘辊现象，而二元聚丙烯共聚物制备的半消光母料分散性差。有机消光体系中，两种结晶度具有差异的聚合物在连续生产中，易析出并积累在模具表面，造成模口堵塞，薄膜的表面质量、机械强度降低。无机消光是通过添加一定粒径大小的无机添加剂，以在薄膜膜内形成不透光的分散微粒，从而生成微小凸面和散射光点。但无机消光的通常存在着无机粉体对聚烯烃的表面亲和笥不佳、分散不均匀，从而降低薄膜体系的拉伸强度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可有效提高聚烯烃膜的消光性能并提高其机械强度的消光聚烯烃用母粒。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种消光聚烯烃用母粒，包括助剂组合物和载体；所述助剂组合物包括100份的含氟聚合物、2-10份纳米无机粉末和1-100份相容剂；其中，含氟聚合物由聚四氟乙烯微粉与氟弹性体的按3-9：1的重量比组成；所述相容剂为熔点为55-80℃的聚合物；所述聚四氟乙烯微粉的粒径为1-8μm；所述无机粉末的粒径为50-250nm；所述载体为线性低密度聚乙烯，所述助剂组合物和载体的重量比为1-10：100。
本发明提供的消光聚烯烃用母粒，所含的助剂组合物通过利用氟弹性体和聚四氟乙烯微粉的双重润滑使用，尤其是氟弹性体易迁移到金属铸模表面以起到润滑使用，有效减少在聚烯烃体系中的结晶性能差异造成的晶点缺陷等问题，也有效减少了无机粉末的不相容造成的分散不均、机械强度下降等问题，该组合物中无机粉末的存在能有效降低氟弹性体的粘连，提高含氟聚合物的分散性。
进一步地，相容剂能有效地提高聚烯烃的加工速率，改善聚四氟乙烯微粉、无机粉末在聚烯烃体系中的分散性能，提高PE/PP膜或PE/PP丝的整体质量。
具体地，上述相容剂为聚己内酯和/或聚乙二醇中的一种或两种以上。这类相容剂与聚烯烃体系具有非常好的相容性，能提高尤其是二元或三元聚烯烃的熔体稳定性，这些相容剂的熔点为55-80℃，可以提高聚烯烃的加工产量。
进一步地，所述氟弹性体为偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
优选地，该氟弹性体的门尼粘度为10-60。在该门尼粘度范围内的氟弹性体具有较佳的流变性能，优选的为10-20门尼粘度，有助于减少二元或三元聚烯烃薄膜或拉丝的结晶缺陷。
优选地，消光聚烯烃用母粒，包括以重量份计的以下组分：10份氟弹性体、50-80份聚四氟乙烯微粉和3-4份无机粉末；所述聚四氟乙烯微粉的粒径为2-5μm；所述无机粉末的平均粒径为50-100nm。
进一步地，所述无机粉末为碳酸钙。优选为白度大于95％的纳米碳酸钙。白度大于95％的纳米碳酸钙，有助于在聚烯烃树脂中形成微小的反光漫散射点，以使薄膜或拉丝呈现均匀的柔弱的光感。
进一步地，所述聚四氟乙烯的滴点大于300℃。聚四氟乙烯微粉的高滴点性能提高聚烯烃薄膜或拉丝产品在高温高热环境下的结晶稳定性。
进一步地，所述氟弹性体的粒径范围为10-30目。更优选为20-30目，该粒径下的氟弹性体的比表面积与纳米无机粉末、聚四氟乙烯微粉的比表面积比适当，不易粘连，同时还有助于氟弹性体在体系中的分散。
优选地，消光聚烯烃用母粒，包括以重量份计的以下组分：10份氟弹性体、50-70份聚四氟乙烯微粉、4-6份纳米碳酸钙和5-10份相容剂，所述相容剂为聚己内酯和/或聚乙二醇，所述相容剂的熔点为55-65℃；所述氟弹性体为偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，粒径为20-30目；所述聚四氟乙烯微粉的平均粒径为5-8μm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为60-70nm，白度大于95％。
该消光聚烯烃用母粒，由以下步骤制得：将物料置于卧式真空混色机，使用循环冷却水保持搅拌温度低于30℃，以80-120转/min的速度搅拌均匀，得到消光聚烯烃用母粒。
因为含氟聚合物尤其是氟弹性体，其体积密度也无机纳米粉末相差较大，“吃粉”困难，使用立式搅拌容易出现分层，而采用卧式真空混色机，能有效减少两相的密度差异造成的分层，使分散更均匀、含氟聚合物与无机粉末以及相容剂之间呈现较均一的分散状态。
本发提供的消光聚烯烃用母粒，添加至消光聚烯烃材料中，助剂组合物的含量为100-5000ppm；优选为母粒中爱与助剂组合物的含量为3-5％，母粒在消光聚烯烃材料中的3-5％，助剂组合物的在材料中的含量为1-2.5‰；
通常的消光聚烯烃材料配方如下所示：40-50份二元共聚聚丙烯、30-40份高密度聚乙烯、3-5份母粒和0.3份抗氧剂1010。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1)本发明提供的消光聚烯烃用母粒，通过添加与聚烯烃树脂具有结晶度差异的氟弹性以及聚四氟乙烯微粉，一方面有利于提高消光加工过程中的加工性能，另一方面能减少消光膜生产过程的“掉粉”现象，生产出来的消光膜的抗冲击强度、拉伸性能待优越，薄膜质地均匀；
2)本发明提供的消光聚烯烃用母粒，通过无机纳米粒子和有机微米级结晶粒子进行双重消光，在相容剂存在的条件下，无机粒子和有机粒子在聚烯烃树脂中的分散性得以改善，有效减少粒子间成团、在聚烯烃内均一性差的问题，从而可得到质地均匀的薄膜或拉丝；
3)本发明提供的聚烯烃加工助剂组合物，尤其适用于连续的消光薄膜或消光拉丝生产过程，可以以较低的添加量，减少二元聚烯烃体系中结晶差异造成的结晶缺陷，熔体破裂等问题，保证生产时的品质。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下具体实施方式中，所使用的材料包括但不限于以下厂家提供的以下开型号的产品：
偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物可选自浙江巨化股份有限公司的JHF2461或JHF2462，内蒙古三爱富化工有限公司生产的氟橡胶3F 246；聚四氟乙烯微粉为科莱恩提供的Ceridust 9202F，平均粒径为4.0μm，滴点为330℃；或科莱恩提供的Ceridust 9205F，平均粒径为8.0μm，滴点为330℃；纳米碳酸钙为广州梵泰新材料科技有限公司提供的KPR-660V，平均粒径为60-70nm；聚己内酯为美国苏威提供的CAPA6800，熔点为58-60℃，平均粒径为3mm；聚乙二醇为佳化化学股份有限公司提供的PEG8000或PEG9500，熔点为58-62℃。对比例使用的PE蜡和PTFE微粉的平均尺寸为50μm；线性低密度聚乙烯为中石化广州提供的DFDA-7042。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1：氟弹性体的造粒，包括以下步骤：
将偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物的块状胶料，采用自动切胶机切成宽为5cm左右的胶条，置于破碎机破碎成粒径为1-3mm的颗粒，冷冻磨粉，过20目筛，得到氟弹性体的颗粒。
实施例2：一种消光聚烯烃用母粒，包括如下表所示的按重量份计的以下组分：其中氟弹性体为经过实施例1造粒得到的颗粒；
表1：实施例物料配方比表(重量份)
实施例2a 实施例2b 实施例2c 实施例2d 实施例2e 实施例2f 实施例2g 实施例2h
JHF 2461 10 10 10 5 5
JHF 2462 10 5 5
3F 246 5 10 5
9202F 50 70 30 50 60 60 90
9205F 90
KPR-660V 3 4 2 7 3 4 6 8
CAPA 6800 4 5 2 2 10
佳化PEG8000 3
佳化PEG9500 2 4 5
实施例2a：取5kg的JHF 2461、25kg的9202F、1.5kg的KPR-660V和2份CAPA 6800，置于100公斤卧式真空混色机，使用循环冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，得到助剂组合物，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒2a；
实施例2b：取5kg的JHF 2462、35kg的9202F、2kg的KPR-660V和2.5kg的CAPA 6800，置于100公斤卧式真空混色机，使用循环冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，得到助剂组合物，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒2b；
实施例2c：取2.5kg的JHF 2462、2.5kg的3F 246、15kg的9202F、1kg的KPR-660V和1kg的CAPA6800，置于100公斤卧式真空混色机，使用冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，得到助剂组合物，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒2c；
实施例2d：取5kg的JHF 2461、45kg的9205F、3.5kg的KPR-660V和1.5kg的佳化PEG8000，将所有物料置于卧式真空混色机，使用冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，得到助剂组合物，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒2d；
实施例2e：取5kg的3F 246、25kg的9202F、1.5kg的KPR-660V、1kg的CAPA 6800和1kg的佳化PEG9500，将所有物料置于卧式真空混色机，使用冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒2e；
实施例2f：取5kg的JHF 2461、30kg的9202F、2kg的KPR-660V和2kg的佳化PEG9500，将所有物料置于卧式真空混色机，使用冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒2f；
实施例2g：取2.5kg的JHF 2461、2.5kg的3F 246、30kg的9202F、3kg的KPR-660V和2.5kg的佳化PEG9500，将所有物料置于卧式真空混色机，使用冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒2g；
实施例2h：取2.5kg的JHF 2461、2.5kg的JHF 2462、45kg的9202F、4kg的KPR-660V和5kg的CAPA 6800，将所有物料置于卧式真空混色机，使用冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒2h；
对比例：
对比例1：一种助剂组合物，由50份的Ceridust 9202F、3份KPR-660V和制成，其制备方法包括以下步骤：取25kg的Ceridust 9202F和1.5公斤的KPR-660V，置于100公斤卧式真空混色机，使用循环冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒d1；
对比例2：一种助剂组合物，由50份的JHF 2461和3份KPR-660V制成，其制备方法包括以下步骤：取25kg的JHF 2461和1.5公斤的KPR-660V，置于100公斤卧式真空混色机，使用循环冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒d2；
对比例3：一种助剂组合物，由10份的JHF2461、50份的Ceridust 9202F、3份KPR-660V和4份的PE蜡制成，其制备方法包括以下步骤：取5kg的JHF 2461、25kg的Ceridust9202F、1.5公斤的KPR-660V和2kg的PE蜡，置于100公斤卧式真空混色机，使用循环冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒d3；
对比例4：一种助剂组合物，由10份的JHF 2461、50份平均粒径为50μm的PTFE粉末、3份KPR-660V和4份的CAPA 6800制成，其制备方法包括以下步骤：取10kg的JHF 2461、25份PTFE粉末、1.5公斤的KPR-660V和2kg的CAPA，置于100公斤卧式真空混色机，使用循环冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒d4；
对比例5：一种助剂组合物，由10份的JHF 2461、50份Ceridust 9202F、3份纳米碳酸钙和4份的CAPA 6800制成，其制备方法包括以下步骤：取10kg的JHF 2461、25份PTFE粉末、1.5公斤的325目重质碳酸钙和2kg的CAPA，置于100公斤卧式真空混色机，使用循环冷却水保持搅拌温度低于30℃，以100转/min的速度搅拌均匀，将助剂组合物与DFDA-7042按5：100的重量比进行混合，双螺杆挤出成型，切粒得到消光聚烯烃用母粒d5；
检测实施例：
将实施例以及对比例得到的母粒，以下配方制得聚乙烯-聚丙烯消光薄膜：50份二元共聚聚丙烯、35份高密度聚乙烯、5份母粒和0.3份抗氧剂1010，以以下体系为对照例：50份二元共聚聚丙烯、35份高密度聚乙烯、5份和0.3份抗氧剂1010，以市售的消光膜作为参照，通过双螺杆挤出机挤出、铸片、122℃纵向拉伸、162℃横向拉伸，纵向拉伸比为3，横向拉伸比为9，牵引成型制成厚度约为20μm膜的薄膜，按照GB/T 2410、GB/T 8807进对雾度、光泽度进行测试，使用ASTM D-256测试冲击强度，如下表所示：
表3测试结果表
样品 2a 2b 2c 2d 2e 2f 2g 2h
雾度(％) 84.5 85.4 84.2 86.7 84.6 85.2 85.9 86.9
光泽度(％) 5.1 4.3 5.6 4.2 5.4 5.1 5.0 4.4
冲击强度(J/m) 850 850 850 840 850 850 850 840
样品 d1 d2 d3 d4 d5 对照例 市售消光膜
雾度(％) 88.7 80.3 88.4 88.5 82.2 75.3 78.4
光泽度(％) 3.8 6.8 3.9 6.1 5.0 8.1 7.2
冲击强度(J/m) 830 850 820 820 820 820 850
由实施例2与对比例1的比较可知，聚四氟乙烯微粉的增加能有效提高薄膜的雾度，而对比例1与对比例4的比较可知，采用大粒径的聚四氟乙烯粉末，薄膜的雾度增加且光泽度升高，但其冲击强度也相应地降低了，这可能跟聚四氟乙烯粉末的大颗粒，使聚四氟乙烯发挥的润滑作用大于消光作用，从而得到光泽度高而冲击强度降低的薄膜。由实施例2与对比例2的比较可知，当单独使用氟弹性体作为添加成分时，薄膜的雾度相对于含的聚四氟乙烯的大幅度就降低，可能是由于氟弹性的润滑作用，从而提高了薄膜的表面质量，从而造成薄膜的表面状态更佳，使其光泽度有所上升；由实施例2与对比例3的比较可知，使用PE蜡作为相容剂，熔点远高于使用聚乙二醇或聚己内酯，不利于有机颗粒或无机颗粒在加工时在聚烯烃体系中的分散，薄膜的加工性能降低，导致的雾度和光泽度同时降低，但同样地冲击强度也下降了。由实施例2a与对比例5的比较可知，使用325目的重质碳酸钙，冲击强度有所下降。
由实施例2组间的比较可知，氟弹性与聚四氟乙烯的配比为1：5-7时，可得到较高品质的消光膜。由实施例2d和实施例2h的冲击强度结果可知，当无机填料的占比超过7％不利于薄膜的冲击强度。也就是当该消光聚烯烃用母粒由10份氟弹性体、50-70份聚四氟乙烯微粉、4-6份纳米碳酸钙和5-10份相容剂组成时，具有较佳的综合性能。
本申请得到的消光聚烯烃用母粒，添加至以聚乙烯-聚丙烯二元消光膜体系中，可有效提高薄膜的雾度，且能有效提高薄膜的冲击强度。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种消光聚烯烃用母粒，其特征在于，包括助剂组合物和载体；所述助剂组合物包括100份的含氟聚合物、2-10份纳米无机粉末和1-100份相容剂；其中，含氟聚合物由聚四氟乙烯微粉与氟弹性体的按3-9：1的重量比组成；所述相容剂为熔点为55-80℃的聚合物；所述聚四氟乙烯微粉的粒径为1-8μm；所述无机粉末的粒径为50-250nm；所述载体为线性低密度聚乙烯，所述助剂组合物和载体的重量比为1-10：100。
2.如权利要求1所述的消光聚烯烃用母粒，其特征在于，所述氟弹性体为偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
3.如权利要求2所述的消光聚烯烃用母粒，其特征在于，所述氟弹性体的门尼粘度为10-60。
4.如权利要求1所述的消光聚烯烃用母粒，其特征在于，包括以重量份计的以下组分：10份氟弹性体、50-70份聚四氟乙烯微粉、4-6份纳米碳酸钙和5-10份相容剂；所述聚四氟乙烯微粉的平均粒径为5-8μm；所述无机粉末的平均粒径为50-100nm。
5.如权利要求1所述的消光聚烯烃用母粒，其特征在于，所述聚四氟乙烯的滴点大于300℃。
6.如权利要求1所述的消光聚烯烃用母粒，其特征在于，所述含氟聚合物的粒径范围为10-30目。
7.如权利要求1所述的消光聚烯烃用母粒，其特征在于，所述助剂组合物和载体的重量比为3-5：100。
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