CN115122740A - 一种阻隔性热熔胶膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻隔性热熔胶膜及其制备方法，属于热熔胶膜技术领域。包括表层、芯层以及过渡粘结层的多层对称结构，表层为热熔层，芯层为阻隔层，表层和芯层之间设有过渡粘结层；所述表层为烯烃‑甲基丙烯酸‑丙烯酸酯三元共聚物、烯烃类‑马来酸酐接枝共聚物中的其中一种与茂金属线性低密度聚乙烯、热塑性塑性体、低密度聚乙烯组合形成的共混层；所述芯层采用聚酰胺树脂作为阻隔层；过渡粘结层采用烯烃类‑马来酸酐接枝共聚物、茂金属线性低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯的共混层。表层具有良好的热熔粘结性能；芯层具有阻隔、耐高温、良好的延伸特性；热熔表层和芯层之间设有过渡粘结层，保证表层和芯层不发生剥离。

Description

一种阻隔性热熔胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻隔性热熔胶膜及其制备方法，应用于汽车工业复合内饰材料粘结层，属于热熔胶膜技术领域。
背景技术
热熔胶膜是一种带离型纸或不带离型纸的膜类产品，可以方便地进行连续或间歇操作。可广泛用于各类织物、纸张、高分子材料及金属粘合。
现代汽车工业中大量使用各种复合材料，其中带有热熔胶膜的复合成型板材常用于汽车内饰中，该复合板材面层为聚酯纤维无纺布，底层为聚酯纤维层压板，两种材料都具有透气性，聚酯纤维无纺布面料和聚酯纤维层压板中间用热熔胶膜热压粘合，然后经过模压成型，制成各种形状的汽车内饰部件，这些部件最终经过现场发泡和汽车金属结构框架内表面连接成一体。由于用于汽车内饰，因此不能使用胶水粘结，只能用热熔胶膜，以避免化学气味和空气污染，同时要求热熔胶膜具有较强的粘结牢度，除此之外，为了避免发泡剂向面层渗透，要求热熔胶膜有较好的阻隔性能，且阻隔层在热压粘合和后续的加温加压成型过程中膜层不被破坏、延伸性能良好。该热熔胶膜起初全部从日韩进口，现在部分采用国产，但在粘结强度、阻隔性、阻隔层耐加工稳定性方面亟待提高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种热熔粘结性能好、耐高温、延伸特性好的阻隔性热熔胶膜及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
一种阻隔性热熔胶膜，该薄膜采用多层共挤法生产，所述热熔胶膜结构为包括表层、芯层以及过渡粘结层的多层对称结构，所述表层为热熔层，所述芯层为阻隔层，表层和芯层之间设有过渡粘结层。
所述表层为烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物(AD1)、烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)中的其中一种与茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、热塑性塑性体(POP)、低密度聚乙烯(LDPE)组合形成的共混层。
所述芯层采用帝斯曼或巴斯夫生产的聚酰胺(PA)树脂作为阻隔层。
所述过渡粘结层采用烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)、茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共混层。
所述烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物(AD1)是通过烯烃和甲基丙烯酸或丙烯酸的高压共聚的特殊热塑性塑料，为铝箔、尼龙、纸和其它极性基材提供出色的粘合性。作为复合和共挤结构中的粘结层或密封层，即使使用环境非常恶劣，也能够防止材料间分层或密封失效，具有出色的热粘强度、低起封温度和良好的柔韧性。
所述烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)通常以乙烯、线性低密度乙烯、丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯或其他树脂为基础，进行马来酸酐接枝改性的共聚树脂，广泛应用于薄膜、瓶、软管和片材等多层结构中，综合与优化阻隔性、热封性及其它的性能，也可在其他复合材料等领域应用。
所述热塑性塑性体(POP)为使用茂金属催化聚合的乙烯和高级α烯烃的共聚树脂，通常α烯烃含量要远高于茂金属低密度聚乙烯中的α烯烃含量，但少于热塑性弹性体(POE)中α烯烃的含量。
优选的，为提高阻隔层延伸性能，阻隔层采用均聚聚酰胺(PA6)和共聚聚酰胺(PA6/PA66)共混，其中共聚聚酰胺比例为10％～30％，但不宜过高，以免共混后的树脂耐温性能下降太多。
优选的，为了弥补生产过程中阻隔层加工分布的不均匀性，防止使用过程中在阻隔层厚度较薄的地方发生破裂，导致阻隔失效，所述阻隔层采用分开的两层结构，两层阻隔层之间还设有过渡粘结层。
优选的，考虑到热熔层在热熔胶膜总厚度中所占的比例，所述热熔胶膜结构为九层，依次为热熔层、热熔层、过渡粘结层、阻隔层、过渡粘结层、阻隔层、过渡粘结层、热熔层、热熔层。
本发明还涉及一种生产上述阻隔性热熔胶膜的方法，该方法为采用共挤下吹水冷法，包括以下步骤：
首先将原料按配方进行搅拌混料，然后输送至对应挤出机，挤出机包括热熔层挤出机、阻隔层挤出机以及过渡粘结层挤出机，多台挤出机按薄膜结构比例调整好挤出量，挤出至多层平面叠加式下吹模头的对应流道，在模口形成共挤管膜，管膜内通入空气吹胀，吹胀比为1.2～1.5，牵引比为1.2～1.5，再经过风环、水套冷却，水套冷却水温度为20～25摄氏度，后续经过人字夹板、夹辊输送，热风吹干，卷取成母卷，在熟化室时效24～48小时后，最终分切成型。
本发明还涉及另一种生产上述阻隔性热熔胶膜的方法，该方法采用共挤流延法，包括以下步骤：
将原料分别输送至对应挤出机的多组分计量混料器，混料器按设定的配方比例自动混料输送到挤出机，挤出机包括热熔层挤出机、阻隔层挤出机以及过渡粘结层挤出机，各挤出机自动按设定的膜层结构比例控制挤出量，各挤出机挤出的熔融高聚物进入集料分配器对应流道，在集料器中汇聚成预置的多层结构进入衣架式平面模头，经模口挤出后的多层熔融态薄膜在流延冷却辊上快速冷却定型，流延辊内部循环冷却水温度为20～25摄氏度，再经过在线非接触式测厚仪测量厚度(测量结果自动反馈调节平面模头模口开度)，在线切除两侧废边，最后在收卷单元卷绕成母卷，同样地经过熟化室24～48小时的时效处理，最终分切成型。
优选的，采用共挤下吹水冷法或共挤流延法生产阻隔性热熔胶膜时，所述热熔层挤出机以及过渡粘结层挤出机的加工温度为180～220摄氏度，所述阻隔层挤出机的加工温度为200～250摄氏度。
本发明的有益效果是：
1、表层具有良好的热熔粘结性能，与聚酯纤维无纺布、板材通过化学反应和或机械渗透作用产生粘结；2、芯层具有阻隔、耐高温、良好的延伸特性，在热压温度下不发生熔融，模压成型过程中延伸不破裂；3、热熔表层和芯层之间设有过渡粘结层，保证表层和芯层不发生剥离。
附图说明
图1为本发明阻隔性热熔胶膜九层薄膜结构的截面示意图。
图中：1、热熔层；2、阻隔层；3、过渡粘结层。
具体实施方式
为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例提供一种阻断性热熔胶膜，该薄膜为九层共挤层状结构，两侧表层为热熔层1(各含两层)，芯层含有两层阻隔层2，表层和阻隔层2之间，以及阻隔层2之间，都设有过渡粘结层3，即依次为热熔层1、热熔层1、过渡粘结层3、阻隔层2、过渡粘结层3、阻隔层2、过渡粘结层3、热熔层1、热熔层1。
其中，按重量份数计，热熔层1由20～50份烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物(AD1)树脂，20～50份茂金属低密度聚乙烯，15～30份热塑性塑性体，20～50份低密度聚乙烯组成，其中茂金属低密度聚乙烯、低密度聚乙烯总份数为50份。
阻隔层2由70～90份均聚聚酰胺(PA6)，10～30份共聚聚酰胺(PA6/66)组成，均聚聚酰胺(PA6)和共聚聚酰胺(PA6/66)的总份数为100份。
过渡粘结层3由30～50份烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)树脂，30～50份茂金属线性低密度聚乙烯，30～50份线性低密度聚乙烯组成，三种树脂总份数为100份。
薄膜总厚度为100um，其中阻隔层2两层厚度占总百分比为20～30％，过渡粘结层3三层，每层占厚度比为8～10％，其余为表层热熔层1，两侧比例对称。
生产实施例1中一种阻断性热熔胶膜的制备方法，该方法为采用共挤下吹水冷法，包括以下步骤：首先将原料按配方进行搅拌混料，然后输送至对应挤出机，挤出机包括热熔层1挤出机、阻隔层2挤出机以及过渡粘结层3挤出机，九台挤出机按薄膜结构比例调整好挤出量，挤出至多层平面叠加式下吹模头的对应流道，在模口形成共挤管膜，管膜内通入空气吹胀，吹胀比为1.2～1.5，牵引比为1.2～1.5，再经过风环、水套冷却，水套冷却水温度为20～25摄氏度，后续经过人字夹板、夹辊输送，热风吹干，卷取成母卷，在熟化室时效24～48小时后，最终分切成型。采用共挤下吹水冷法生产阻隔性热熔胶膜时，热熔层1挤出机以及过渡粘结层3挤出机的加工温度为180～220摄氏度，阻隔层2挤出机的加工温度为200～250摄氏度。
生产实施例1中一种阻断性热熔胶膜的另一种制备方法，该方法采用共挤流延法，包括以下步骤：将原料分别输送至对应挤出机的多组分计量混料器，混料器按设定的配方比例自动混料输送到挤出机，挤出机包括热熔层1挤出机、阻隔层2挤出机以及过渡粘结层3挤出机，各挤出机自动按设定的膜层结构比例控制挤出量，各挤出机挤出的熔融高聚物进入集料分配器对应流道，在集料器中汇聚成预置的多层结构进入衣架式平面模头，经模口挤出后的多层熔融态薄膜在流延冷却辊上快速冷却定型，流延辊内部循环冷却水温度为20～25摄氏度，再经过在线非接触式测厚仪测量厚度(测量结果自动反馈调节平面模头模口开度)，在线切除两侧废边，最后在收卷单元卷绕成母卷，同样地经过熟化室24～48小时的时效处理，最终分切成型。采用共挤流延法生产阻隔性热熔胶膜时，热熔层1挤出机以及过渡粘结层3挤出机的加工温度为180～220摄氏度，阻隔层2挤出机的加工温度为200～250摄氏度。
实施例2：
热熔层1由20～50份烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)树脂，20～50份茂金属低密度聚乙烯，15～30份热塑性塑性体，20～50份低密度聚乙烯组成，其中茂金属低密度聚乙烯、低密度聚乙烯总份数为50份。
阻隔层2由70～90份均聚聚酰胺(PA6)，10～30份共聚聚酰胺(PA6/66)组成，均聚聚酰胺(PA6)和共聚聚酰胺(PA6/66)的总份数为100份。
过渡粘结层3由30～50份烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)树脂，30～50份茂金属线性低密度聚乙烯，30～50份线性低密度聚乙烯组成，三种树脂总份数为100份。
薄膜总厚度为100um，其中阻隔层2两层总百分比为20～30％，过渡粘结层3三层，每层占比为8～10％，其余为表层热熔层1，两侧比例对称。与实施例1差异在于热熔层1采取烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)树脂替换烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物(AD1)树脂。
生产实施例2中的阻断性热熔胶膜的方法与实施例1一致，可采用共挤下吹水冷法或共挤流延法。
实施例3：
热熔层1由20～50份烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物(AD1)树脂，20～50份茂金属低密度聚乙烯，15～30份热塑性塑性体，20～50份低密度聚乙烯组成，其中茂金属低密度聚乙烯、低密度聚乙烯总份数为50份。
阻隔层2由70～90份均聚聚酰胺(PA6)，10～30份共聚聚酰胺(PA6/66)组成，均聚聚酰胺(PA6)和共聚聚酰胺(PA6/66)的总份数为100份。
过渡粘结层3由30～50份烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)树脂，30～50份茂金属线性低密度聚乙烯，30～50份线性低密度聚乙烯组成，三种树脂总份数为100份。
薄膜总厚度为80um，其中阻隔层2两层总百分比为25～38％，过渡粘结层3三层，每层占比为10～12％，其余为表层热熔层1，两侧比例对称。与实施例1对比，阻隔层2和过渡粘结层3厚度不变，减少热熔层1厚度。
生产实施例3中的阻断性热熔胶膜的方法与实施例1一致，可采用共挤下吹水冷法或共挤流延法。
实施例4：
热熔层1由20～50份烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物(AD1)树脂，20～50份茂金属低密度聚乙烯，15～30份热塑性塑性体，20～50份低密度聚乙烯组成，其中茂金属低密度聚乙烯、低密度聚乙烯总份数为50份。
阻隔层2由70～90份均聚聚酰胺(PA6)，10～30份共聚聚酰胺(PA6/66)组成，均聚聚酰胺(PA6)和共聚聚酰胺(PA6/66)的总份数为100份。
过渡粘结层3由30～50份烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)树脂，30～50份茂金属线性低密度聚乙烯，30～50份线性低密度聚乙烯组成，三种树脂总份数为100份。
薄膜总厚度为120um，其中阻隔层2两层总百分比为17～25％，过渡粘结层3三层，每层占比为7～9％，其余为表层热熔层1，两侧比例对称。与实施例1对比，阻隔层2和过渡粘结层3厚度不变，增加热熔层1厚度。
生产实施例4中的阻断性热熔胶膜的方法与实施例1一致，可采用共挤下吹水冷法或共挤流延法。
本发明的有益效果：
本发明在薄膜结构设计时充分考虑了实际使用的状况，该薄膜夹在聚酯纤维无纺布和聚酯纤维层压板之间，从两根热辊之间压过，热量分别从薄膜两个表层导入，因此薄膜采用对称结构，且中间为阻隔层2，同时原料配方也相应匹配使用工况，表层采用与聚酯(PET)相容性好的改性材料共混配方，树脂选用渗透性好的高熔融指数牌号，阻隔层2采用熔融温度高于加工温度的阻隔性树脂，同时兼顾良好延伸性的共混配方。
性能检测对比：
对实施例1～4和从生产现场的取样(厚度均为100um)进行拉伸力、断裂伸长率(按GB/T1040.3)，热合强度(采用聚酯无纺布夹热熔胶膜热合测试，热合温度180摄氏度，压力2kg/cm2,时间1.5秒，按QB/T 2358进行)，剥离强度(按GB/T 8808),氧气透过量(按GB/T1038)等测试对比。
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由上表可知，实施例1、2、4指标都优于进口样品，实施例1～4指标均优于国产样品，实施例1和实施例2对比，可以看出在现有应用案例中烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物(AD1)的热熔粘结性能要优于烯烃类-马来酸酐接枝共聚物(AD2)，从实施例1、3、4测试数据可以得知，热熔层1的厚度对热合强度有影响，综合考虑制造成本、性能参数，优先选用实施例1或者实施例2。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阻隔性热熔胶膜，其特征在于，所述热熔胶膜结构为包括表层、芯层以及过渡粘结层的多层对称结构，所述表层为热熔层，所述芯层为阻隔层，表层和芯层之间设有过渡粘结层；
所述表层为烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物、烯烃类-马来酸酐接枝共聚物中的其中一种与茂金属线性低密度聚乙烯、热塑性塑性体、低密度聚乙烯组合形成的共混层；
所述芯层采用聚酰胺树脂作为阻隔层；
所述过渡粘结层采用烯烃类-马来酸酐接枝共聚物、茂金属线性低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯的共混层。
2.根据权利要求1所述的一种阻隔性热熔胶膜，其特征在于，所述烯烃-甲基丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物是通过烯烃和甲基丙烯酸或丙烯酸的高压共聚的特殊热塑性塑料。
3.根据权利要求1所述的一种阻隔性热熔胶膜，其特征在于，所述热塑性塑性体为使用茂金属催化聚合的乙烯和高级α烯烃的共聚树脂。
4.根据权利要求1所述的一种阻隔性热熔胶膜，其特征在于，所述阻隔层采用均聚聚酰胺和共聚聚酰胺的共混层，其中共聚聚酰胺所占比例在10％-30％。
5.根据权利要求1所述的一种阻隔性热熔胶膜，其特征在于，所述阻隔层采用分开的两层结构，两层阻隔层之间还设有过渡粘结层。
6.根据权利要求1所述的一种阻隔性热熔胶膜，其特征在于，所述热熔胶膜结构为九层，依次为热熔层、热熔层、过渡粘结层、阻隔层、过渡粘结层、阻隔层、过渡粘结层、热熔层、热熔层。
7.根据权利要求1-6所述的一种阻隔性热熔胶膜的制备方法，其特征在于，该方法为采用共挤下吹水冷法，包括以下步骤：
首先将原料按配方进行搅拌混料，然后输送至对应挤出机，挤出机包括热熔层挤出机、阻隔层挤出机以及过渡粘结层挤出机，多台挤出机按薄膜结构比例调整好挤出量，挤出至多层平面叠加式下吹模头的对应流道，在模口形成共挤管膜，管膜内通入空气吹胀，吹胀比为1.2～1.5，牵引比为1.2～1.5，再经过风环、水套冷却，水套冷却水温度为20～25摄氏度，后续经过人字夹板、夹辊输送，热风吹干，卷取成母卷，在熟化室时效24～48小时后，最终分切成型。
8.根据权利要求1-6所述的一种阻隔性热熔胶膜的另一种制备方法，其特征在于，该方法采用共挤流延法，包括以下步骤：
将原料分别输送至对应挤出机的多组分计量混料器，混料器按设定的配方比例自动混料输送到挤出机，挤出机包括热熔层挤出机、阻隔层挤出机以及过渡粘结层挤出机，各挤出机自动按设定的膜层结构比例控制挤出量，各挤出机挤出的熔融高聚物进入集料分配器对应流道，在集料器中汇聚成预置的多层结构进入衣架式平面模头，经模口挤出后的多层熔融态薄膜在流延冷却辊上快速冷却定型，流延辊内部循环冷却水温度为20～25摄氏度，再经过在线非接触式测厚仪测量厚度，在线切除两侧废边，最后在收卷单元卷绕成母卷，同样地经过熟化室24～48小时的时效处理，最终分切成型。
9.根据权利要求7所述的一种阻隔性热熔胶膜的制备方法，其特征在于，所述热熔层挤出机以及过渡粘结层挤出机的加工温度为180～220摄氏度，所述阻隔层挤出机的加工温度为200～250摄氏度。
10.根据权利要求8所述的一种阻隔性热熔胶膜的制备方法，其特征在于，所述热熔层挤出机以及过渡粘结层挤出机的加工温度为180～220摄氏度，所述阻隔层挤出机的加工温度为200～250摄氏度。
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