CN115141420A - 一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜及其制备方法，包括以下重量配比的原料：超高密度聚乙烯20‑30份、邻苯二甲酸酯塑化剂2‑4份、弹性体3‑5份、纳米碳酸钙6‑8份、偶联剂3‑5份、热稳定剂4‑6份和抗氧剂2‑4份，所述超高密度聚乙烯的分子量平均为450‑750万。本发明通过将超高密度聚乙烯、邻苯二甲酸酯塑化剂、热塑性弹性体、纳米碳酸钙、偶联剂、热稳定剂以及抗氧剂混合，使得聚乙烯薄膜具有温和柔软感，很好的挺度防滑效果，添加的超高密度聚乙烯和邻苯二甲酸酯塑化剂可以使薄膜外观质感，薄膜拉力强、韧性强，有较强抗冲击性，且本发明的加工工艺科学合理，效率高，具有很好的推广效果。

Description

一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料薄膜技术领域，具体为一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯是指平均分子量在300万以上的直链聚乙烯，目前世界上超高分子量聚乙烯的最高平均分子量是1200万。由于超高分子量聚乙烯具有极高的分子量，量变引起质变，其性能表现和普通的低密度聚乙烯和高密度聚乙烯很大不同，呈现特殊的性能，最突出的就是超高分子量聚乙烯具有极好的耐磨性，在特定的磨损条件下，超高分子量聚乙烯的耐磨性是钢的2倍。由于超高分子量聚乙烯具有一些特殊的卓越性能，所以其应用范围广泛。利用其某些条件下极好的耐磨特性以及密度低的特性，超高分子量聚乙烯大量应用于耐磨衬里，衬板，代替金属材料，以塑代钢，例如煤仓衬板，包装机械上的导轨，导条等。超高分子量聚乙烯耐磨薄膜同样具有超高分子量聚乙烯的特性，但是由于其厚度薄，易改变形状，在磨损量不大的环境条件，可以取代超高分子量聚乙烯模压耐磨板材，而且便于施工，大大降低成本。现如今制备的超高分子量聚乙烯薄膜虽然具有优异的爽滑性能、光学性能以及力学性能，但是其拉伸强度、疲劳强度和韧性均有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，包括以下重量配比的原料：超高密度聚乙烯20-30份、邻苯二甲酸酯塑化剂2-4份、热塑性弹性体3-5份、纳米碳酸钙6-8份、偶联剂3-5份、热稳定剂4-6份和抗氧剂2-4份，所述超高密度聚乙烯的分子量平均为450-750万。
作为优选，所述超高密度聚乙烯的熔融指数30克/10分钟，密度0.93-0.96克/cm3。
作为优选，所述热塑性弹性体的熔融指数14克/10分钟，密度0.89-0.92克/cm3。
作为优选，所述偶联剂选用铝酸醋偶联剂。
作为优选，所述热稳定剂具体钙锌热稳定剂。
作为优选，所述抗氧化剂采用酚类抗氧化剂和磷酸盐类抗氧化剂，具体选用抗氧剂1010、抗氧剂DLTP和抗氧剂168中的一种或两种按任意比例混合。
另一方面，本发明还提供一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，包括上述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，具体包括如下步骤：
S1：按上述重量配比称取各原料；
S2：将超高密度聚乙烯、邻苯二甲酸酯塑化剂、热塑性弹性体、纳米碳酸钙、偶联剂、热稳定剂以及抗氧剂加入高速加热混合机中，在温度为80-90℃的条件下，以1200-1500r/min的转速匀速搅拌15-20min，制得混合料；
S3：将步骤S2中混合料经双螺杆挤出机挤出后经冷却辊冷却成凝胶片；
S4：将步骤S3制得的凝胶片在热拉伸箱中加热至在120-130℃，在3-5倍的拉伸倍率下拉伸成型，制得半成品。
S5：将半成品进行电晕处理、切割、卷取处理后，制得高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜。
作为优选，步骤S3中双螺杆挤出机的机筒加热温度为180-250℃，挤出平均速度控制在16-18m/min，冷却辊的温度设置在20-50℃。
作为优选，步骤S4中热拉伸箱中采用双向拉伸机。
作为优选，高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的厚度为10-20μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜及其制备方法中，通过将超高密度聚乙烯、邻苯二甲酸酯塑化剂、热塑性弹性体、纳米碳酸钙、偶联剂、热稳定剂以及抗氧剂混合，使得聚乙烯薄膜具有温和柔软感，很好的挺度防滑效果，添加的超高密度聚乙烯和邻苯二甲酸酯塑化剂可以使薄膜外观质感，薄膜拉力强、韧性强，有较强抗冲击性；添加的纳米碳酸钙可以使薄膜有较好的硬度与挺度，使薄膜的拉伸强度更强；添加的热塑性弹性体使薄膜有较好的柔软光滑感，挺度高；而且本发明的加工工艺科学合理，效率高，具有很好的推广效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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1
一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，包括以下重量配比的原料：超高密度聚乙烯25份、邻苯二甲酸酯塑化剂3份、热塑性弹性体4份、纳米碳酸钙7份、偶联剂4份、热稳定剂2份和抗氧剂3份，超高密度聚乙烯的分子量平均为550万。
具体的，超高密度聚乙烯的熔融指数30克/10分钟，密度0.95克/cm3，热塑性弹性体的熔融指数14克/10分钟，密度0.90克/cm3，偶联剂选用铝酸醋偶联剂，热稳定剂具体钙锌热稳定剂。
进一步的，抗氧化剂选用抗氧剂1010、和抗氧剂168以2：1比例混合。
另一方面，本发明还提供一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，包括上述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，具体包括如下步骤：
S1：按上述重量配比称取各原料；
S2：将超高密度聚乙烯、邻苯二甲酸酯塑化剂、热塑性弹性体、纳米碳酸钙、偶联剂、热稳定剂以及抗氧剂加入高速加热混合机中，在温度为85℃的条件下，以1350r/min的转速匀速搅拌18min，制得混合料；
S3：将步骤S2中混合料经双螺杆挤出机挤出后经冷却辊冷却成凝胶片；
S4：将步骤S3制得的凝胶片在热拉伸箱中加热至在125℃，在4倍的拉伸倍率下拉伸成型，制得半成品。
S5：将半成品进行电晕处理、切割、卷取处理后，制得高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜。
此外，步骤S3中双螺杆挤出机的机筒加热温度为200℃，挤出平均速度控制在17m/min，冷却辊的温度设置在35℃。
具体的，步骤S4中热拉伸箱中采用双向拉伸机。
本实施例中，高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的厚度为15μm。
实施例2
一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，包括以下重量配比的原料：超高密度聚乙烯20份、邻苯二甲酸酯塑化剂2份、热塑性弹性体3份、纳米碳酸钙6份、偶联剂3份、热稳定剂4份和抗氧剂2份，超高密度聚乙烯的分子量平均为450万。
具体的，超高密度聚乙烯的熔融指数30克/10分钟，密度0.93克/cm3，热塑性弹性体的熔融指数14克/10分钟，密度0.89克/cm3，偶联剂选用铝酸醋偶联剂，热稳定剂具体钙锌热稳定剂。
进一步的，抗氧化剂选用抗氧剂1010、。
另一方面，本发明还提供一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，包括上述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，具体包括如下步骤：
S1：按上述重量配比称取各原料；
S2：将超高密度聚乙烯、邻苯二甲酸酯塑化剂、热塑性弹性体、纳米碳酸钙、偶联剂、热稳定剂以及抗氧剂加入高速加热混合机中，在温度为80℃的条件下，以1200r/min的转速匀速搅拌20min，制得混合料；
S3：将步骤S2中混合料经双螺杆挤出机挤出后经冷却辊冷却成凝胶片；
S4：将步骤S3制得的凝胶片在热拉伸箱中加热至在120℃，在3倍的拉伸倍率下拉伸成型，制得半成品。
S5：将半成品进行电晕处理、切割、卷取处理后，制得高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜。
此外，步骤S3中双螺杆挤出机的机筒加热温度为180℃，挤出平均速度控制在16m/min，冷却辊的温度设置在20℃。
具体的，步骤S4中热拉伸箱中采用双向拉伸机。
本实施例中，高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的厚度为15μm。
实施例3
一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，包括以下重量配比的原料：超高密度聚乙烯30份、邻苯二甲酸酯塑化剂4份、热塑性弹性体5份、纳米碳酸钙8份、偶联剂5份、热稳定剂6份和抗氧剂4份，超高密度聚乙烯的分子量平均为750万。
具体的，超高密度聚乙烯的熔融指数30克/10分钟，密度0.96克/cm3，热塑性弹性体的熔融指数14克/10分钟，密度0.92克/cm3，偶联剂选用铝酸醋偶联剂，热稳定剂具体钙锌热稳定剂。
进一步的，抗氧化剂选用抗氧剂DLTP和抗氧剂168以1：1比例混合。
另一方面，本发明还提供一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，包括上述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，具体包括如下步骤：
S1：按上述重量配比称取各原料；
S2：将超高密度聚乙烯、邻苯二甲酸酯塑化剂、热塑性弹性体、纳米碳酸钙、偶联剂、热稳定剂以及抗氧剂加入高速加热混合机中，在温度为90℃的条件下，以1500r/min的转速匀速搅拌15min，制得混合料；
S3：将步骤S2中混合料经双螺杆挤出机挤出后经冷却辊冷却成凝胶片；
S4：将步骤S3制得的凝胶片在热拉伸箱中加热至在130℃，在5倍的拉伸倍率下拉伸成型，制得半成品。
S5：将半成品进行电晕处理、切割、卷取处理后，制得高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜。
此外，步骤S3中双螺杆挤出机的机筒加热温度为250℃，挤出平均速度控制在18m/min，冷却辊的温度设置在50℃。
具体的，步骤S4中热拉伸箱中采用双向拉伸机。
本实施例中，高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的厚度为10μm。
对比例1
一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，包括以下重量配比的原料：超高密度聚乙烯40份、邻苯二甲酸酯塑化剂6份、热塑性弹性体7份、纳米碳酸钙9份、偶联剂6份、热稳定剂7份和抗氧剂3份，其他如实施例2所述。
对比例2
一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，包括以下重量配比的原料：超高密度聚乙烯15份、邻苯二甲酸酯塑化剂3份、热塑性弹性体4份、纳米碳酸钙5份、偶联剂2份、热稳定剂7份和抗氧剂3份，其他如实施例2所述。
将本发明的三个实施例制备的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜与对比例1、2进行性能数据对比，如下表所示：
Figure BDA0003686858690000061
Figure BDA0003686858690000071
本发明的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜及其制备方法中，通过将超高密度聚乙烯、邻苯二甲酸酯塑化剂、热塑性弹性体、纳米碳酸钙、偶联剂、热稳定剂以及抗氧剂混合，使得聚乙烯薄膜具有温和柔软感，很好的挺度防滑效果，添加的超高密度聚乙烯和邻苯二甲酸酯塑化剂可以使薄膜外观质感，薄膜拉力强、韧性强，有较强抗冲击性；添加的纳米碳酸钙可以使薄膜有较好的硬度与挺度，使薄膜的拉伸强度更强；添加的热塑性弹性体使薄膜有较好的柔软光滑感，挺度高；而且本发明的加工工艺科学合理，效率高，具有很好的推广效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，其特征在于：包括以下重量配比的原料：超高密度聚乙烯20-30份、邻苯二甲酸酯塑化剂2-4份、热塑性弹性体3-5份、纳米碳酸钙6-8份、偶联剂3-5份、热稳定剂4-6份和抗氧剂2-4份，所述超高密度聚乙烯的分子量平均为450-750万。
2.根据权利要求1所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，其特征在于：所述超高密度聚乙烯的熔融指数30克/10分钟，密度0.93-0.96克/cm3。
3.根据权利要求1所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，其特征在于：所述热塑性弹性体的熔融指数14克/10分钟，密度0.89-0.92克/cm3。
4.根据权利要求1所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，其特征在于：所述偶联剂选用铝酸醋偶联剂。
5.根据权利要求1所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，其特征在于：所述热稳定剂具体钙锌热稳定剂。
6.根据权利要求1所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，其特征在于：所述抗氧化剂采用酚类抗氧化剂和磷酸盐类抗氧化剂，具体选用抗氧剂1010、抗氧剂DLTP和抗氧剂168中的一种或两种按任意比例混合。
7.一种高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，包括权利要求1-6任一所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1：按上述重量配比称取各原料；
S2：将超高密度聚乙烯、邻苯二甲酸酯塑化剂、热塑性弹性体、纳米碳酸钙、偶联剂、热稳定剂以及抗氧剂加入高速加热混合机中，在温度为80-90℃的条件下，以1200-1500r/min的转速匀速搅拌15-20min，制得混合料；
S3：将步骤S2中混合料经双螺杆挤出机挤出后经冷却辊冷却成凝胶片；
S4：将步骤S3制得的凝胶片在热拉伸箱中加热至在120-130℃，在3-5倍的拉伸倍率下拉伸成型，制得半成品；
S5：将半成品进行电晕处理、切割、卷取处理后，制得高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜。
8.根据权利要求7所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S3中双螺杆挤出机的机筒加热温度为180-250℃，挤出平均速度控制在16-18m/min，冷却辊的温度设置在20-50℃。
9.根据权利要求7所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S4中热拉伸箱中采用双向拉伸机。
10.根据权利要求7所述的高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于：高韧性抗拉伸的超高分子量聚乙烯薄膜的厚度为10-20μm。
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