CN115056449A - 利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于薄膜生产技术领域，公开了利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法。该方法包括以下步骤：将极性材料、非极性材料、苹果酸酐进行预混，然后进行共挤，制得复合膜；共挤的过程中包括熔融处理，熔融处理的温度为130‑280℃，压强为100‑200个大气压强。本发明对不同极性高分子材料进行预混，添加特定交联剂苹果酸酐，在特定温度和压强下发生化学反应从而对极性材料、非极性材料改性，再通过共挤的方法，制得复合膜，达到一次性产出复合膜，且无需使用涂层或粘胶剂，简化生产工艺，降低了生产成本，且复合膜的膜层之间结合力强的目的。
Description
技术领域
本发明属于薄膜生产技术领域，特别涉及利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法。
背景技术
现有技术中的薄膜产品为了兼顾各方面的性能，大多采用多层薄膜复合结构。一般是通过涂层将两种或两种以上不同性能的薄膜进行复合。虽然生产上也可采用共挤的方法制备多层薄膜复合结构，但现有技术中该共挤的方法每层的材料使用的是极性相近、熔点相近的高分子材料。如果使用极性差别较大的材料，共挤片材中极性相差较大的材料界面结合力不牢固，容易造成片材分层，而且熔点相差过大的材料相容性也差。为了解决极性相差较大的材料界面结合力不牢固的问题，现有技术通过涂层复合或涂覆粘胶剂来解决该问题，然而从成本的角度来看，涂层复合或涂覆粘胶剂增加了生产成本以及材料成本，具体的原因在于：一是工艺复杂，涂层或粘胶剂的均匀性、涂层厚度控制都是影响产品质量的因素，稍有不慎将造成材料浪费；二是涂层或涂覆粘胶剂设备的投入和能耗、人工、材料多次上机的损耗等都增加了生产成本。
因此，亟需提供一种新的薄膜制备方法，该方法能解决极性材料与非极性材料制备复合薄膜工艺复杂、膜层结合力差的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，所述方法能解决极性材料与非极性材料制备复合薄膜工艺复杂、膜层结合力差的技术问题。本发明所述方法无需涂覆涂层或粘胶剂，制得的复合膜的膜层之间结合力强。
本发明的发明构思为：本发明对不同极性高分子材料(极性材料与非极性材料)进行预混，添加特定交联剂(苹果酸酐)，在特定温度和压强(130-280℃，100-200个大气压强)下发生化学反应从而对极性材料、非极性材料改性，再通过共挤的方法，制得所述复合膜，达到一次性产出复合膜，且无需使用涂层或粘胶剂，简化生产工艺，降低了生产成本，且复合膜的膜层之间结合力强的目的。
制备极性层的极性材料，如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)、PA(尼龙)、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)等在预混阶段添加如PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)等非极性材料，增加了极性层与非极性层的结合力。另外需添加交联剂苹果酸酐，一方面增加非极性材料与极性材料的相容性，另一方面在预混后在挤出机熔融段，转变为黏流态后发生枝化反应，使极性材料和非极性材料中的分子基团通过交联剂进行连结，达到材料改性的目的。连结后的高分子聚合物既含有极性基团，也含有非极性基团，增加了极性层和非极性层的结合力。
本发明的第一方面提供利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法。
具体的，利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
将极性材料、非极性材料、苹果酸酐进行预混，然后进行共挤，制得复合膜；所述共挤的过程中包括熔融处理，所述熔融处理的温度为130-280℃，压强为100-200个大气压强。
优选的，所述熔融处理的温度为135-255℃，压强为110-180个大气压强；进一步优选的，所述熔融处理的温度为135-255℃，压强为120-160个大气压强。
优选的，所述极性材料选自PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)、PA(尼龙)、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)中的至少一种。
优选的，所述非极性材料选自PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯，密度为0.941至0.960g/cm3)中的至少一种。
所述复合膜包括极性层和非极性层。
优选的，利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：将极性材料、非极性材料、苹果酸酐进行预混，然后进行共挤；所述共挤的过程中包括熔融处理，所述熔融处理的温度为130-280℃，压强为100-200个大气压强；
非极性层的制备：将极性材料、非极性材料、苹果酸酐进行预混，然后进行共挤；所述共挤的过程中包括熔融处理，所述熔融处理的温度为130-280℃，压强为100-200个大气压强；
所述极性层的制备过程中，所述极性材料、非极性材料、苹果酸酐的重量比为100：(3-25)：(0.2-2.5)；
所述非极性层的制备过程中，所述极性材料、非极性材料、苹果酸酐的重量比为3-25：100：(0.2-2.5)。
优选的，所述极性层的制备过程中，所述极性材料、非极性材料、苹果酸酐的重量比为100：(5-15)：(0.5-2.0)。
优选的，所述非极性层的制备过程中，所述极性材料、非极性材料、苹果酸酐的重量比为5-20：100：(0.5-2.0)。合理调节各组分比例，有利于提升复合膜的膜层之间的结合力。
优选的，所述共挤是在挤出机中进行，在挤出机中可进行各组分的预混、熔融处理和均化处理。
本发明的第二方面提供利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法在包装领域中的应用。
优选的，所述应用包括在食品包装领域中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明对不同极性高分子材料(极性材料与非极性材料)进行预混，添加特定交联剂(苹果酸酐)，在特定温度和压强(130-280℃，100-200个大气压强，特定的温度和压强利于改性的进行)下发生化学反应从而对极性材料、非极性材料改性，再通过共挤的方法，制得所述复合膜，达到一次性产出复合膜，且无需使用涂层或粘胶剂，简化生产工艺，降低了生产成本，且复合膜的膜层之间结合力强的目的。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
以下实施例所用失水苹果酸酐可由山东济南澳兴化工公司提供，PA可由江苏海阳化纤或恒坤集团提供。
实施例1：利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法
利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PA、6重量份HDPE、1重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理(熔融处理的温度为240℃，压强为145个大气压强，熔融处理的时间为10秒)，均化处理(均化处理为本领域常规工艺过程，均化处理的时间为4秒)，熔融处理的温度为265℃，压强为180个大气压强；
非极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份HDPE、6重量份PA、1重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理(熔融处理的温度为220℃，压强为135个大气压强，熔融处理的时间为10秒)，均化处理，共挤的过程中包括熔融处理，熔融处理的温度为265℃，压强为180个大气压强；
通过均化处理后挤出，将极性层与非极性层复合，流延于冷却轮降至室温20℃后收卷，制得复合膜。
实施例2：利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法
利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PA、9重量份PP、0.5重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理(熔融处理的温度为270℃，压强为170个大气压强，熔融处理的时间为8秒)，均化处理，熔融处理的温度为260℃，压强为180个大气压强；
非极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PP、8重量份PA、1重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理(熔融处理的温度为250℃，压强为165个大气压强，熔融处理的时间为8秒)，均化处理，共挤的过程中包括熔融处理，熔融处理的温度为260℃，压强为180个大气压强；
通过均化处理后挤出，将极性层与非极性层复合，流延于冷却轮降至室温20℃后收卷，制得复合膜。
实施例3：利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法
利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PET、5重量份HDPE、1.2重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理(熔融处理的温度为270℃，压强为160个大气压强，熔融处理的时间为7秒)，均化处理；
非极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份HDPE、7重量份PET、1.2重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，共挤的过程中包括熔融处理(熔融处理的温度为250℃，压强为165个大气压强，熔融处理的时间为7秒)；
通过均化处理后挤出，将极性层与非极性层复合，流延于冷却轮降至室温20℃后收卷，制得复合膜。
实施例4：利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法
利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PET、8重量份PP、0.8重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，熔融处理的温度为265℃，压强为170个大气压强，熔融处理的时间为7秒；
非极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PP、8重量份PET、0.8重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，共挤的过程中包括熔融处理，熔融处理的温度为275℃，压强为180个大气压强，熔融处理的时间为7秒；
通过均化处理后挤出，将极性层与非极性层复合，流延于冷却轮降至室温25℃后收卷，制得复合膜。
实施例5：利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法
利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PBT、7重量份HDPE、1.1重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，熔融处理的温度为230℃，压强为150个大气压强，熔融处理的时间为6秒；
非极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份HDPE、7重量份PBT、1.1重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，共挤的过程中包括熔融处理，熔融处理的温度为240℃，压强为150个大气压强，熔融处理的时间为6秒；
通过均化处理后挤出，将极性层与非极性层复合，流延于冷却轮降至室温15℃后收卷，制得复合膜。
实施例6：利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法
利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PBT、10重量份PP、1重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，熔融处理的温度为215℃，压强为160个大气压强，熔融处理的时间为8秒；
非极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PP、10重量份PBT、1重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，共挤的过程中包括熔融处理，熔融处理的温度为265℃，压强为180个大气压强，熔融处理的时间为7秒；
通过均化处理后挤出，将极性层与非极性层复合，流延于冷却轮降至室温20℃后收卷，制得复合膜。
实施例7：利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法
利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份EVOH、15重量份HDPE、2重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，熔融处理的温度为175℃，压强为130个大气压强，熔融处理的时间为8秒；
非极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份HDPE、15重量份EVOH、2重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，共挤的过程中包括熔融处理，熔融处理的温度为165℃，压强为135个大气压强，熔融处理的时间为8秒；
通过均化处理后挤出，将极性层与非极性层复合，流延于冷却轮降至室温20℃后收卷，制得复合膜。
实施例8：利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法
利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，包括以下步骤：
极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份EVOH、10重量份PP、1.8重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，熔融处理的温度为200℃，压强为150个大气压强，熔融处理的时间为8秒；
非极性层的制备：在双模头的挤出机中，将100重量份PP、10重量份EVOH、1.8重量份失水苹果酸酐预混，熔融处理，均化处理，共挤的过程中包括熔融处理，熔融处理的温度为205℃，压强为150个大气压强，熔融处理的时间为8秒；
通过均化处理后挤出，将极性层与非极性层复合，流延于冷却轮降至室温20℃后收卷，制得复合膜。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中采用等量DCP(过氧化二异丙苯)作为交联剂，代替实施例1中的失水苹果酸酐，其余过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例8相比，对比例2中熔融处理的温度为120℃，其余过程与实施例8相同。
产品效果测试
取实施例1-8、对比例1-2制得的复合膜，复合膜使用3M600标准胶带(长度为200mm贴上后，使用2kg标准压轮以100mm/min来回碾压6次，然后以160°方向在0.5s内剥离，记载复合膜不出现分层的最大剥离次数，结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，本发明实施例1-8制得的复合膜耐剥离的次数明显高于对比例1-2制得的复合膜的耐剥离次数，表明在本发明记载的方法下制得的复合膜的膜层之间的结合力强。
从表1中实施例8与对比例2的结果可以看出，熔融处理的温度对制得的复合膜的结合力有显著影响。从表1中实施例1与对比例1的结果可以看出，交联剂的种类选择对制得的复合膜的结合力有显著影响。
通过本发明的方法制得的复合膜无需使用涂层或粘胶剂，即可达到一次性产出复合膜，简化生产工艺，降低了生产成本，且复合膜的膜层之间结合力强。
Claims (10)
1.利用极性材料和非极性材料进行共挤制备复合膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将极性材料、非极性材料、苹果酸酐进行预混，然后进行共挤，制得复合膜；所述共挤的过程中包括熔融处理，所述熔融处理的温度为130-280℃，压强为100-200个大气压强。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融处理的温度为135-255℃，压强为110-180个大气压强；所述复合膜包括极性层和非极性层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极性材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非极性材料选自聚丙烯、聚乙烯中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
极性层的制备：将极性材料、非极性材料、苹果酸酐进行预混，然后进行共挤；
非极性层的制备：将极性材料、非极性材料、苹果酸酐进行预混，然后进行共挤；
所述极性层的制备过程中，所述极性材料、非极性材料、苹果酸酐的重量比为100：(3-25)：(0.2-2.5)；
所述非极性层的制备过程中，所述极性材料、非极性材料、苹果酸酐的重量比为3-25：100：(0.2-2.5)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述极性层的制备过程中，所述极性材料、非极性材料、苹果酸酐的重量比为100：(5-15)：(0.5-2.0)。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述非极性层的制备过程中，所述极性材料、非极性材料、苹果酸酐的重量比为5-20：100：(0.5-2.0)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共挤是在挤出机中进行，在挤出机中可进行各组分的预混、熔融处理和均化处理。
9.权利要求1-8中任一项所述的方法在包装领域中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括在食品包装领域中的应用。
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- 2022-05-24 CN CN202210572161.2A patent/CN115056449A/zh active Pending
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