CN115926300A - 一种耐穿刺的抗撕裂性pe缠绕膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜及其制备方法，涉及高分子材料技术领域，由以下重量份的原料制成：C6‑茂金属聚乙烯30‑60份、C6‑线性低密度聚乙烯20‑45份、低密度聚乙烯2‑5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3‑5份，藻酸丙二醇酯为4‑5份、聚异丁烯2‑3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷5‑8份、氧化锌2‑3.5份、硬脂酸2‑4份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5‑3份、抗氧剂1011.5‑3份。C6‑茂金属聚乙烯和C6‑线性低密度聚乙烯作为主要原料，聚乙烯醇接枝聚硅氧烷和氧化锌主要用于增加提高韧性，可提高抗穿刺性能；辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯主要起到良好的增韧作用，且耐低温性能优良，提高加工流动性；藻酸丙二醇酯具有良好的韧性，可提高本发明的抗穿刺性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜及其制备方法。
背景技术
PE材料指的是聚乙烯，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，化学稳定性好，具有优良的耐低温性能，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
PE缠绕膜又称为PE拉伸膜、热收缩膜，是一种透明、富有弹性及强度柔软的塑料薄膜，它具有超强的拉伸性能、抗缓冲强度、抗刺穿防撕裂性能良好，厚度薄，性能价格比好的特点。并具有良好的自黏性，因此能使物体裹成一个整体，防止运输时散落倒塌，包裹物体美观大方，可集装、防水、防尘、防散落及防盗等。目前在我国市场上主要应用于物流、机械设备、外贸出口、电子等行业。
现有的PE缠绕膜以聚乙烯塑料膜为基材，配加优质的增粘剂，经加温、挤压、流延，再经激冷辊冷却而成，根据基材的密度不同，分为高聚乙烯缠绕膜、中密度聚乙烯缠绕膜、低密度聚乙烯缠绕膜。高的透明度有利于货物的识别；良好的穿刺性能及横向撕裂强度允许薄膜在高拉伸倍率下遇到货物尖锐的角或边不断裂；高的屈服点使保证后的货物更紧固。
现有的PE缠绕膜存在抗撕裂性能差、不耐穿刺，并且PE缠绕膜外观、气味不佳的问题发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜及其制备方法，解决了传统PE缠绕膜存在抗撕裂性能差、不耐穿刺，并且PE缠绕膜外观、气味不佳的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，由以下重量份的原料制成：C6-茂金属聚乙烯30-60份、C6-线性低密度聚乙烯20-45份、低密度聚乙烯2-5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3-5份，藻酸丙二醇酯为4-5份、聚异丁烯2-3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷5-8份、氧化锌2-3.5份、硬脂酸2-4份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5-3份、抗氧剂10102-3份。
优选的，所述PE缠绕膜由以下重量份的原料制成：C6-茂金属聚乙烯25-50份、C6-线性低密度聚乙烯25-30份、低密度聚乙烯3-4份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3-5份，藻酸丙二醇酯为5份、聚异丁烯2-3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷6份、氧化锌2份、硬脂酸2份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5-2份、抗氧化剂10102-2.5份。
优选的，所述聚乙烯醇接枝聚硅氧烷通过阴离子聚合向聚乙烯醇中引入聚二甲基硅氧烷，制得，聚乙烯醇接枝聚硅氧烷是以碳为主链、硅氧烷为侧链的亲水性共聚物，包括下列步骤：
步骤S01、称量0.03g聚乙烯醇与4mL二甲基亚砜溶液，加入0.0145g金属钠，在35℃容器中，搅拌反应2h，得到黄色浑浊溶液，即PVA-ONa引发剂；
步骤S02、量取3mLPVA-ONa引发剂和3mL八甲基环四硅氧烷加入100mL三口烧瓶中，通入氮气15min后，在60℃油浴中反应3h，反应3h后，加入盐酸终止反应，将pH调节至7，反应结束后停止加热，冷却后收取产物，将产物置于真空烘箱中干燥12h，得到PVA-PDMS-OH共聚物，即聚乙烯醇接枝聚硅氧烷。
优选的，所述缠绕膜的拉伸强度根据ASTMD-882测得，拉伸强度可达MD：165MPa，TD：187MPa；所述缠绕膜的抗穿刺性根据GB/T 21302-2007测得，抗穿刺力可达1.55N。
优选的，所述缠绕膜的厚度为15-35μm，所述缠绕膜在-15-50℃时，性能稳定。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法包括下列步骤：
步骤S1、按重量分别取C6-茂金属聚乙烯30-60份、C6-线性低密度聚乙烯20-45份、低密度聚乙烯2-5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3-5份，藻酸丙二醇酯为4-5份、聚异丁烯2-3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷5-8份、氧化锌2-3.5份、硬脂酸2-4份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5-3份、抗氧剂10102-3份，将上述的原料投入至高速混合机中，混合均匀；
步骤S2、挤出机熔融：将步骤S1混合均匀后的原料用挤压机高温挤压，双螺杆挤压机挤压温度为：第一区温度为170-176℃，第二区温度为180-192℃，第三区温度为200-208℃，第四区温度为220-255℃,得到原料熔融体；
步骤S3、流延成型：将步骤S2中的原料熔融体由挤出机传送到流延机内，流延机能够将熔体原料加工成薄膜层，流延后薄膜层在流延机上的冷却辊的作用下能够形成PE缠绕膜；
步骤S4、除静电与收卷：PE缠绕膜除静电后进行传输，并通过安装在传动座与固定座上的收卷装置对PE缠绕膜进行收卷，得到PE缠绕膜材料。
优选的，所述熔融体的流动速率为0.25-0.32g/10min。
优选的，所述流延温度为205-225℃，流延张力在8-10kg。
优选的，所述冷却辊的温度在20-30℃。
发明原理：随着聚乙烯材料共聚单体C原子的个数增加，支链长度增加，结晶度降低，生成的共聚物“缠绕或扭结”效应增加，所以伸长率提高，穿刺强度及撕裂强度增加，而茂金属聚乙烯是高立构规整聚合物，分子量分布窄，但是加工条件难以控制，通过添加低密度聚乙烯LDPE，降低熔融体黏度，增加薄膜的平整度；聚异丁烯能够增加缠绕膜的黏性；聚乙烯醇接枝聚硅氧烷能够增加缠绕膜的拉伸强度和延伸率，改善其韧性，同时聚乙烯醇接枝聚硅氧烷的硫化涂层覆盖在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜片表面，能够提高缠绕膜的透光率，透光率最高可提升至92.7％；氧化锌与线型低密度聚乙烯混合后，得到具有交联特性的硅烷自交联聚乙烯材料，添加氧化锌能增加，PE缠绕膜的拉伸强度，断裂伸长率；辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯具有增加流动性，提高缠绕膜的断裂伸长率。
(三)有益效果
本发明提供了一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜及其制备方法，具备以下
有益效果：
(1)该耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的C6-茂金属聚乙烯、C6-线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯，藻酸丙二醇酯、聚异丁烯、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷、氧化锌、硬脂酸、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5-3份、抗氧剂1011.5-3份，制得的抗刺穿PE缠绕膜的拉伸强度高(拉伸强度根据ASTMD-882测得，拉伸强度可达MD：165MPa，TD：187MPa)，抗穿刺力大(抗穿刺性根据GB/T21302-2007测得，抗穿刺力可达1.55N)，抗穿刺性能好，力学性能良好，综合使用性能好，具有良好的市场应用前景。
(2)该耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，通过引入了适当比例的C6-茂金属聚乙烯和C6-线性低密度聚乙烯作为主要原料，能提高缠绕膜的伸长率、穿刺强度及撕裂强度，而茂金属聚乙烯是高立构规整聚合物，分子量分布窄，但是加工条件难以控制，通过添加低密度聚乙烯LDPE，降低熔融体黏度，增加薄膜的平整度；聚乙烯醇接枝聚硅氧烷和氧化锌主要用于增加提高韧性，可提高抗穿刺性能；辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯主要起到良好的增韧作用，且耐低温性能优良，提高加工流动性；藻酸丙二醇酯具有良好的韧性，可大大提高本发明的抗穿刺性能，各组分之间起到良好的协同作用，达到了PE缠绕膜的拉伸强度高、抗穿刺力大的效果，解决了现有的PE缠绕膜抗撕裂性能差、不耐穿刺的情况。
具体实施方式
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
本发明提供一种技术方案：一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，制备步骤如下：
步骤S1、按重量分别取C6-茂金属聚乙烯30份、C6-线性低密度聚乙烯45份、低密度聚乙烯5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3份，藻酸丙二醇酯为5份、聚异丁烯3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷5份、氧化锌3.5份、硬脂酸2份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5份、抗氧剂10102份，将上述的原料投入至高速混合机中，混合均匀；
步骤S2、挤出机熔融：将步骤S1混合均匀后的原料用挤压机高温挤压，双螺杆挤压机挤压温度为：第一区温度为170-176℃，第二区温度为180-192℃，第三区温度为200-208℃，第四区温度为220-255℃，得到原料熔融体；
步骤S3、流延成型：将步骤S2中的原料熔融体由挤出机传送到流延机内，流延机能够将熔体原料加工成薄膜层，流延后薄膜层在流延机上的冷却辊的作用下能够形成PE缠绕膜；
步骤S4、除静电与收卷：PE缠绕膜除静电后进行传输，并通过安装在传动座与固定座上的收卷装置对PE缠绕膜进行收卷，得到PE缠绕膜材料。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，制备步骤如下：
步骤S1、按重量分别取C6-茂金属聚乙烯40份、C6-线性低密度聚乙烯40份、低密度聚乙烯3份、聚对苯二甲酸乙二醇酯4份，藻酸丙二醇酯为5份、聚异丁烯3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷8份、氧化锌2.5份、硬脂酸2份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯2份、抗氧剂10102.5份，将上述的原料投入至高速混合机中，混合均匀；
步骤S2、挤出机熔融：将步骤S1混合均匀后的原料用挤压机高温挤压，双螺杆挤压机挤压温度为：第一区温度为170-176℃，第二区温度为180-192℃，第三区温度为200-208℃，第四区温度为220-255℃，得到原料熔融体；
步骤S3、流延成型：将步骤S2中的原料熔融体由挤出机传送到流延机内，流延机能够将熔体原料加工成薄膜层，流延后薄膜层在流延机上的冷却辊的作用下能够形成PE缠绕膜；
步骤S4、除静电与收卷：PE缠绕膜除静电后进行传输，并通过安装在传动座与固定座上的收卷装置对PE缠绕膜进行收卷，得到PE缠绕膜材料。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，制备步骤如下：
步骤S1、按重量分别取C6-茂金属聚乙烯50份、C6-线性低密度聚乙烯25份、低密度聚乙烯4份、聚对苯二甲酸乙二醇酯4份，藻酸丙二醇酯为4份、聚异丁烯2份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷6份、氧化锌3份、硬脂酸3份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯2.5份、抗氧剂10103份，将上述的原料投入至高速混合机中，混合均匀；
步骤S2、挤出机熔融：将步骤S1混合均匀后的原料用挤压机高温挤压，双螺杆挤压机挤压温度为：第一区温度为170-176℃，第二区温度为180-192℃，第三区温度为200-208℃，第四区温度为220-255℃，得到原料熔融体；
步骤S3、流延成型：将步骤S2中的原料熔融体由挤出机传送到流延机内，流延机能够将熔体原料加工成薄膜层，流延后薄膜层在流延机上的冷却辊的作用下能够形成PE缠绕膜；
步骤S4、除静电与收卷：PE缠绕膜除静电后进行传输，并通过安装在传动座与固定座上的收卷装置对PE缠绕膜进行收卷，得到PE缠绕膜材料。
实施例4
本发明提供一种技术方案：一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，制备步骤如下：
步骤S1、按重量分别取C6-茂金属聚乙烯60份、C6-线性低密度聚乙烯25份、低密度聚乙烯5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯5份，藻酸丙二醇酯为4份、聚异丁烯3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷8份、氧化锌2份、硬脂酸2份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯3份、抗氧剂10103份，将上述的原料投入至高速混合机中，混合均匀；
步骤S2、挤出机熔融：将步骤S1混合均匀后的原料用挤压机高温挤压，双螺杆挤压机挤压温度为：第一区温度为170-176℃，第二区温度为180-192℃，第三区温度为200-208℃，第四区温度为220-255℃，得到原料熔融体；
步骤S3、流延成型：将步骤S2中的原料熔融体由挤出机传送到流延机内，流延机能够将熔体原料加工成薄膜层，流延后薄膜层在流延机上的冷却辊的作用下能够形成PE缠绕膜；
步骤S4、除静电与收卷：PE缠绕膜除静电后进行传输，并通过安装在传动座与固定座上的收卷装置对PE缠绕膜进行收卷，得到PE缠绕膜材料。
实施例5
本发明提供一种技术方案：一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，制备步骤如下：
步骤S1、按重量分别取C6-茂金属聚乙烯55份、C6-线性低密度聚乙烯30份、低密度聚乙烯5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3份，藻酸丙二醇酯为4份、聚异丁3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷8份、氧化锌3.5份、硬脂酸3份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯3份、抗氧剂10102.5份，将上述的原料投入至高速混合机中，混合均匀；
步骤S2、挤出机熔融：将步骤S1混合均匀后的原料用挤压机高温挤压，双螺杆挤压机挤压温度为：第一区温度为170-176℃，第二区温度为180-192℃，第三区温度为200-208℃，第四区温度为220-255℃，得到原料熔融体；
步骤S3、流延成型：将步骤S2中的原料熔融体由挤出机传送到流延机内，流延机能够将熔体原料加工成薄膜层，流延后薄膜层在流延机上的冷却辊的作用下能够形成PE缠绕膜；
步骤S4、除静电与收卷：PE缠绕膜除静电后进行传输，并通过安装在传动座与固定座上的收卷装置对PE缠绕膜进行收卷，得到PE缠绕膜材料。
工作原理：随着聚乙烯材料共聚单体C原子的个数增加，支链长度增加，结晶度降低，生成的共聚物“缠绕或扭结”效应增加，所以伸长率提高，穿刺强度及撕裂强度增加，而茂金属聚乙烯是高立构规整聚合物，分子量分布窄，但是加工条件难以控制，通过添加低密度聚乙烯LDPE，降低熔融体黏度，增加薄膜的平整度；聚异丁烯能够增加缠绕膜的黏性；聚乙烯醇接枝聚硅氧烷能够增加缠绕膜的拉伸强度和延伸率，改善其韧性，同时聚乙烯醇接枝聚硅氧烷的硫化涂层覆盖在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜片表面，能够提高缠绕膜的透光率，透光率最高可提升至92.7％；氧化锌与线型低密度聚乙烯混合后，得到具有交联特性的硅烷自交联聚乙烯材料，添加氧化锌能增加，PE缠绕膜的拉伸强度，断裂伸长率；辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯具有增加流动性，提高缠绕膜的断裂伸长率。
综上所述，该耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，通过引入了适当比例的C6-茂金属聚乙烯和C6-线性低密度聚乙烯作为主要原料，能提高缠绕膜的伸长率、穿刺强度及撕裂强度，而茂金属聚乙烯是高立构规整聚合物，分子量分布窄，但是加工条件难以控制，通过添加低密度聚乙烯LDPE，降低熔融体黏度，增加薄膜的平整度；聚乙烯醇接枝聚硅氧烷和氧化锌主要用于增加提高韧性，可提高抗穿刺性能；辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯主要起到良好的增韧作用，且耐低温性能优良，提高加工流动性；藻酸丙二醇酯具有良好的韧性，可大大提高本发明的抗穿刺性能，各组分之间起到良好的协同作用，达到了PE缠绕膜的拉伸强度高、抗穿刺力大的效果，解决了现有的PE缠绕膜抗撕裂性能差、不耐穿刺的情况。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，其特征在于，由以下重量份的原料制成：C6-茂金属聚乙烯30-60份、C6-线性低密度聚乙烯20-45份、低密度聚乙烯2-5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3-5份，藻酸丙二醇酯为4-5份、聚异丁烯2-3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷5-8份、氧化锌2-3.5份、硬脂酸2-4份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5-3份、抗氧剂1011.5-3份。
2.根据权利要求1所述的一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，其特征在于：所述PE缠绕膜由以下重量份的原料制成：C6-茂金属聚乙烯25-50份、C6-线性低密度聚乙烯25-30份、低密度聚乙烯3-4份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3-5份，藻酸丙二醇酯为5份、聚异丁烯2-3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷6份、氧化锌2份、硬脂酸2份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5-2份、抗氧化剂10102-2.5份。
3.根据权利要求1所述的一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，其特征在于：所述聚乙烯醇接枝聚硅氧烷通过阴离子聚合向聚乙烯醇中引入聚二甲基硅氧烷，制得，聚乙烯醇接枝聚硅氧烷是以碳为主链、硅氧烷为侧链的亲水性共聚物，包括下列步骤：
步骤S01、称量0.03g聚乙烯醇与4mL二甲基亚砜溶液，加入0.0145g金属钠，在35℃容器中，搅拌反应2h，得到黄色浑浊溶液，即PVA-ONa引发剂；
步骤S02、量取3mLPVA-ONa引发剂和3mL八甲基环四硅氧烷加入100mL三口烧瓶中，通入氮气15min后，在60℃油浴中反应3h，反应3h后，加入盐酸终止反应，将pH调节至7，反应结束后停止加热，冷却后收取产物，将产物置于真空烘箱中干燥12h，得到PVA-PDMS-OH共聚物，即聚乙烯醇接枝聚硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，其特征在于：所述缠绕膜的拉伸强度根据ASTMD-882测得，拉伸强度可达MD：165MPa，TD：187MPa；所述缠绕膜的抗穿刺性根据GB/T 21302-2007测得，抗穿刺力可达1.55N。
5.根据权利要求1所述的一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜，其特征在于：所述缠绕膜的厚度为15-35μm，所述缠绕膜在-15-50℃时，性能稳定。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
步骤S1、按重量分别取C6-茂金属聚乙烯30-60份、C6-线性低密度聚乙烯20-45份、低密度聚乙烯2-5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3-5份，藻酸丙二醇酯为4-5份、聚异丁烯2-3份、聚乙烯醇接枝聚硅氧烷5-8份、氧化锌2-3.5份、硬脂酸2-4份、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯1.5-3份、抗氧剂10102-3份，将上述的原料投入至高速混合机中，混合均匀；
步骤S2、挤出机熔融：将步骤S1混合均匀后的原料用挤压机高温挤压，双螺杆挤压机挤压温度为：第一区温度为170-176℃，第二区温度为180-192℃，第三区温度为200-208℃，第四区温度为220-255℃,得到原料熔融体；
步骤S3、流延成型：将步骤S2中的原料熔融体由挤出机传送到流延机内，流延机能够将熔体原料加工成薄膜层，流延后薄膜层在流延机上的冷却辊的作用下能够形成PE缠绕膜；
步骤S4、除静电与收卷：PE缠绕膜除静电后进行传输，并通过安装在传动座与固定座上的收卷装置对PE缠绕膜进行收卷，得到PE缠绕膜材料。
7.根据权利要求6所述的一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，其特征在于：所述熔融体的流动速率为0.25-0.32g/10min。
8.根据权利要求6所述的一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，其特征在于：所述流延温度为205-225℃，流延张力在8-10kg。
9.根据权利要求6所述的一种耐穿刺的抗撕裂性PE缠绕膜的制备方法，其特征在于：所述冷却辊的温度在20-30℃。
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| CN104788786A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-22 | 苏州市鼎立包装有限公司 | 一种pe缠绕膜材料及其制备方法 |
| CN107903480A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-04-13 | 合肥朗胜新材料有限公司 | 一种抗拉伸聚乙烯薄膜及其制备方法 |
| CN113773504A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-12-10 | 常州大学 | 一种聚乙烯醇接枝聚硅氧烷聚合物及其制备方法和应用 |
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