CN116674274A - 一种抗老化pe膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗老化PE膜，属于PE包装膜技术领域，依次包括内层、芯层、外层和涂层；将内层母粒、芯层母粒和外层母粒分别熔融挤出制备成铸片，将铸片双向拉伸成基膜；将镀膜涂料喷涂在基膜外层的表面，通风干燥，收卷、分切，得到抗老化PE膜；蒙脱土能够有效增加PE薄膜的阻隔性，茶多酚作为抗氧化剂，外层母粒中添加有壳聚糖和淀粉，镀膜涂料为酸性，喷涂后壳聚糖中的氨基在弱酸条件下会质子化形成NH3+，能够与糊化淀粉和镀膜涂料中的羟基结合形成氢键，有利于提成镀膜涂料涂膜的附着力，涂层有利于增加PE膜表面的粗糙度和亲水性，保证印刷质量。

Description

一种抗老化PE膜
技术领域
本发明属于PE包装膜技术领域，具体涉及一种抗老化PE膜。
背景技术
聚乙烯简称PE，是乙烯经过聚合制得的一种热塑性树脂，在工业上也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯具有优良的耐低温性能和电绝缘性，化学稳定性好，常温下不溶于一般溶剂，主要用来制造薄膜、包装材料、容器、管道、单丝、电线电缆和日用品等，其中高密度聚乙烯是相对硬和韧的材料，对各类化学品具有较强的耐受性，透明性相对较低，透阻性好；低密度聚乙烯柔软、透明、热封性好，但是对气体或气味的阻透性差；线性低密度聚乙烯的韧性、弹性和阻透性优于低密度聚乙烯，可以制成更柔、更薄的薄膜，并且具有良好的热封性。
聚乙烯薄膜一般的生产方法包括吹塑和流延，是用吹膜机或流延机将PE塑料颗粒加热融化后再制成薄膜，可以根据制造方法与控制手段的不同来制造不同性能的聚乙烯薄膜。在聚乙烯包装膜方面，为了防止被包装物品被氧化，需要保证用于包装的PE膜具有优良的氧阻隔性，包装膜在制备过程中一般需要进行电晕处理，通过设备产生的臭氧将膜表面进行氧化，促使膜表面呈极性便于油墨印刷，但是电晕处理控制不当会导致薄膜的阻隔性下降。为了同时满足聚乙烯包装用薄膜的印刷性能和阻隔性，提出一种抗老化PE膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗老化PE膜，以解决背景技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种抗老化PE膜，依次包括内层、芯层、外层和涂层。
上述包括如下制备步骤：
步骤一：将内层母粒、芯层母粒和外层母粒分别用双螺杆铸片机熔融后，通过熔体计量泵挤出制备得到铸片；
步骤二：将上述铸片切割成矩形后装入双向拉伸薄膜机中，在120-135℃的条件下进行双向拉伸，得到厚度为30-60μm的基膜；
步骤三：将镀膜涂料超声雾化喷涂在基膜外层的表面，镀膜涂料的厚度为5-10μm，在60-80℃的条件下通风干燥后得到涂层，收卷、分切，得到抗老化PE膜。
进一步地，内层母粒、芯层母粒和外层母粒的用量的质量比为1：3：1。
进一步地，内层母粒由低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯按照10g:3-5g的用量比熔融挤出后切粒制得。
进一步地，芯层母粒通过如下步骤制备：
步骤1：向烧瓶中加入无水乙醇和蒙脱土，搅拌混合后加入茶多酚，在1000-1500r/min和氮气保护的条件下继续搅拌20-40min得到浆液，将浆液在50-80℃不断搅拌直至无水乙醇完全挥发，将剩余固体粉碎，得到复合蒙脱土，密封保存备用；
无水乙醇、蒙脱土和茶多酚的用量比为150-200mL：50g：3-5g。
步骤2：将低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在90℃的条件下通风干燥，然后将低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和液体石蜡加入搅拌机中，在300-500r/min的条件下混合30-60min，然后加入复合蒙脱土，在500-1000r/min和氮气保护的条件下搅拌1-2h，得到混合料；将混合料用双螺杆挤出机在150-160r/min和170-190℃的条件下熔融挤出并切粒，得到内层母粒。
低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液体石蜡和复合蒙脱土的用量比为70-85g：20-30g：4-6g：8-10g。
进一步地，外层母粒通过如下步骤制备：将淀粉溶解在去离子水中配制出5-10wt％的淀粉溶液，然后在80℃条件下水浴糊化30-40min，干燥、粉碎，得到糊化淀粉；将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、共聚聚丙烯和液体石蜡在300-500r/min的条件下混合30-60min，然后加入糊化淀粉、壳聚糖和抗氧剂1010继续搅拌1-2h，用双螺杆挤出机在150-160r/min和170-190℃的条件下熔融挤出并切粒，得到外层母粒。
低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、共聚聚丙烯、液体石蜡、糊化淀粉、壳聚糖和抗氧剂1010的用量比为10-15g：10-15g：3-8g：1-2g：3-5g：3-8g：0.02-0.05g。
进一步地，镀膜涂料通过如下步骤制备：
将粒径为5-10nm的二氧化硅粉末与去离子水搅拌混合并超声分散30min，得到硅溶胶；用醋酸调节硅溶胶的pH值至2-3，在1000-2000r/min的条件下搅拌10-15min，向其中加入正硅酸四乙酯，在50℃的条件下搅拌1h，然后向其中加入木质素磺酸钠和C14-16烯基磺酸钠，在50℃的条件下搅拌24h，得到镀膜涂料，并且搅拌过程中需保证pH值不变。
二氧化硅粉末和去离子水的用量比为15-20g：800mL。
硅溶胶、正硅酸四乙酯、木质素磺酸钠和C14-16烯基磺酸钠的用量比为100g：3-5g：0.05-0.1g：0.1-0.4g。
本发明的有益效果：
本发明抗老化PE膜由内向外依次包括内层、芯层、外层和涂层，无需通过电晕处理即可保证较好的印刷质量，制备更加方便。
内层母粒中未添加任何助剂，有助于保证PE膜的热封性能和安全性，能够有效避免助剂迁移到被包装物品上。芯层母粒添加蒙脱土能够有效增加PE薄膜的阻隔性，氧渗透系数更小，并且以茶多酚作为抗氧化剂，茶多酚是一种天然的抗氧化剂，更加安全可靠，茶多酚在氮气的保护下通过蒙脱土为载体进行负载，有利于防止其被空气氧化，复合进芯层母粒后能够避免其过度迁移，增加茶多酚的稳定性，即使有少量氧气渗透进PE膜也能够被反应消耗，从而起到保护被包装产品的作用。
外层母粒中添加有壳聚糖和淀粉，作为填料有助于提高PE膜拉伸强度和锻炼伸长率，并且有助于增加基膜表面的粗糙度和亲水性；基膜表面喷涂的镀膜涂料通过醋酸调节为酸性，喷涂后，壳聚糖中的氨基在弱酸条件下会质子化形成NH3 +，能够与糊化淀粉和镀膜涂料中的羟基结合形成氢键，有利于提成镀膜涂料涂膜的附着力；木质素磺酸钠和C14-16烯基磺酸钠为阴离子表面活性剂，能够提升硅溶胶中二氧化硅的分散性和保证镀膜涂料的涂膜性，在酸性条件下，正硅酸四乙酯作为交联剂能够加强二氧化硅颗粒之间的交联，干燥后形成薄薄的一层涂层并附着在基膜外层，有助于进一步增加外层表面的粗糙度和亲水性，有利于保证PE膜的水性油墨印刷质量。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备内层母粒、芯层母粒和外层母粒，包括如下步骤：
步骤1：将10kg低密度聚乙烯和3kg线性低密度聚乙烯熔融混合后用双螺杆挤出机在150r/mi n和170℃的条件下熔融挤出并切粒，得到内层母粒。
步骤:2：向烧瓶中加入15L无水乙醇和5kg蒙脱土，搅拌混合后加入0.3kg茶多酚，在1000r/min和氮气保护的条件下继续搅拌20min得到浆液，将浆液在50℃不断搅拌直至无水乙醇完全挥发，将剩余固体粉碎，得到复合蒙脱土，密封保存备用；
步骤3：将低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在90℃的条件下通风干燥，然后将7kg低密度聚乙烯、2kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和0.4kg液体石蜡加入搅拌机中，在300r/min的条件下混合30min，然后加入0.8kg复合蒙脱土，在500r/min和氮气保护的条件下搅拌1h，得到混合料；将混合料用双螺杆挤出机在150r/min和170℃的条件下熔融挤出并切粒，得到内层母粒；
步骤4：将玉米淀粉溶解在去离子水中配制出5wt％的淀粉溶液，然后在80℃条件下水浴糊化30min，干燥、粉碎，得到糊化淀粉；10kg将低密度聚乙烯、10kg线性低密度聚乙烯、3kg共聚聚丙烯和1kg液体石蜡在300r/min的条件下混合30min，然后加入3kg糊化淀粉、3kg壳聚糖和0.02kg抗氧剂1010继续搅拌1h，用双螺杆挤出机在150r/min和170℃的条件下熔融挤出并切粒，得到外层母粒。
实施例2
制备内层母粒、芯层母粒和外层母粒，包括如下步骤：
步骤1：将10kg低密度聚乙烯和4kg线性低密度聚乙烯熔融混合后用双螺杆挤出机在155r/min和180℃的条件下熔融挤出并切粒，得到内层母粒。
步骤:2：向烧瓶中加入18L无水乙醇和5kg蒙脱土，搅拌混合后加入0.4kg茶多酚，在1200r/min和氮气保护的条件下继续搅拌30min得到浆液，将浆液在65℃不断搅拌直至无水乙醇完全挥发，将剩余固体粉碎，得到复合蒙脱土，密封保存备用；
步骤3：将低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在90℃的条件下通风干燥，然后将8kg低密度聚乙烯、2.5kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和0.5kg液体石蜡加入搅拌机中，在400r/min的条件下混合45min，然后加入0.9kg复合蒙脱土，在800r/min和氮气保护的条件下搅拌1.5h，得到混合料；将混合料用双螺杆挤出机在155r/min和180℃的条件下熔融挤出并切粒，得到内层母粒；
步骤4：将玉米淀粉溶解在去离子水中配制出8wt％的淀粉溶液，然后在80℃条件下水浴糊化35min，干燥、粉碎，得到糊化淀粉；12kg将低密度聚乙烯、12kg线性低密度聚乙烯、5kg共聚聚丙烯和1.5kg液体石蜡在400r/min的条件下混合45min，然后加入4kg糊化淀粉、5kg壳聚糖和0.03kg抗氧剂1010继续搅拌1.5h，用双螺杆挤出机在155r/min和180℃的条件下熔融挤出并切粒，得到外层母粒。
实施例3
制备内层母粒、芯层母粒和外层母粒，包括如下步骤：
步骤1：将10kg低密度聚乙烯和5kg线性低密度聚乙烯熔融混合后用双螺杆挤出机在160r/min和190℃的条件下熔融挤出并切粒，得到内层母粒。
步骤:2：向烧瓶中加入20L无水乙醇和5kg蒙脱土，搅拌混合后加入0.5kg茶多酚，在1500r/min和氮气保护的条件下继续搅拌40min得到浆液，将浆液在80℃不断搅拌直至无水乙醇完全挥发，将剩余固体粉碎，得到复合蒙脱土，密封保存备用；
步骤3：将低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在90℃的条件下通风干燥，然后将8.5kg低密度聚乙烯、3kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和0.6kg液体石蜡加入搅拌机中，在500r/min的条件下混合60min，然后加入1kg复合蒙脱土，在1000r/min和氮气保护的条件下搅拌2h，得到混合料；将混合料用双螺杆挤出机在160r/min和190℃的条件下熔融挤出并切粒，得到内层母粒；
步骤4：将玉米淀粉溶解在去离子水中配制出10wt％的淀粉溶液，然后在80℃条件下水浴糊化40min，干燥、粉碎，得到糊化淀粉；15kg将低密度聚乙烯、15kg线性低密度聚乙烯、8kg共聚聚丙烯和2kg液体石蜡在500r/min的条件下混合60min，然后加入5kg糊化淀粉、8kg壳聚糖和0.05kg抗氧剂1010继续搅拌2h，用双螺杆挤出机在160r/min和190℃的条件下熔融挤出并切粒，得到外层母粒。
实施例4
采用实施例1中的层母粒、芯层母粒和外层母粒制备抗老化PE膜，包括如下步骤：
步骤一：将15g粒径为5nm的二氧化硅粉末与800mL去离子水搅拌混合并超声分散30min，得到硅溶胶；取500g硅溶胶并用醋酸调节pH值至2，在1000r/min的条件下搅拌10min，向其中加入15g正硅酸四乙酯，在50℃的条件下搅拌1h，然后向其中加入0.25g木质素磺酸钠和0.5gC14-16烯基磺酸钠，在50℃的条件下搅拌24h，得到镀膜涂料，并且搅拌过程中需保证pH值不变；
步骤二：将1kg内层母粒、3kg芯层母粒和1kg外层母粒分别用双螺杆铸片机熔融后，通过熔体计量泵挤出制备得到含有上述母粒材料质量比为1：3：1的铸片；将上述铸片切割成矩形后装入双向拉伸薄膜机中，在120℃的条件下进行双向拉伸，得到厚度为30μm的基膜；
步骤三：将镀膜涂料超声雾化喷涂在基膜外层的表面，镀膜涂料的厚度为5μm，在60℃的条件下通风干燥后得到涂层，收卷、分切，得到抗老化PE膜。
实施例5
采用实施例2中的层母粒、芯层母粒和外层母粒制备抗老化PE膜，包括如下步骤：
步骤一：将18g粒径为8nm的二氧化硅粉末与800mL去离子水搅拌混合并超声分散30min，得到硅溶胶；取500g硅溶胶并用醋酸调节pH值至2.5，在1500r/min的条件下搅拌12min，向其中加入20g正硅酸四乙酯，在50℃的条件下搅拌1h，然后向其中加入0.3g木质素磺酸钠和1g C14-16烯基磺酸钠，在50℃的条件下搅拌24h，得到镀膜涂料，并且搅拌过程中需保证pH值不变；
步骤二：将1kg内层母粒、3kg芯层母粒和1kg外层母粒分别用双螺杆铸片机熔融后，通过熔体计量泵挤出制备得到含有上述母粒材料质量比为1：3：1的铸片；将上述铸片切割成矩形后装入双向拉伸薄膜机中，在130℃的条件下进行双向拉伸，得到厚度为45μm的基膜；
步骤三：将镀膜涂料超声雾化喷涂在基膜外层的表面，镀膜涂料的厚度为8μm，在70℃的条件下通风干燥后得到涂层，收卷、分切，得到抗老化PE膜。
实施例6
采用实施例3中的层母粒、芯层母粒和外层母粒制备抗老化PE膜，包括如下步骤：
步骤一：将20g粒径为10nm的二氧化硅粉末与800mL去离子水搅拌混合并超声分散30min，得到硅溶胶；取500g硅溶胶并用醋酸调节pH值至3，在2000r/min的条件下搅拌15min，向其中加入25g正硅酸四乙酯，在50℃的条件下搅拌1h，然后向其中加入0.5g木质素磺酸钠和2g C14-16烯基磺酸钠，在50℃的条件下搅拌24h，得到镀膜涂料，并且搅拌过程中需保证pH值不变；
步骤二：将1kg内层母粒、3kg芯层母粒和1kg外层母粒分别用双螺杆铸片机熔融后，通过熔体计量泵挤出制备得到含有上述母粒材料质量比为1：3：1的铸片；将上述铸片切割成矩形后装入双向拉伸薄膜机中，在135℃的条件下进行双向拉伸，得到厚度为60μm的基膜；
步骤三：将镀膜涂料超声雾化喷涂在基膜外层的表面，镀膜涂料的厚度为10μm，在80℃的条件下通风干燥后得到涂层，收卷、分切，得到抗老化PE膜。
对比例1：在实施例6的基础上，不通过镀膜涂料对基膜进行处理，其余步骤保持不变制备出抗老化PE膜。
对比例2：在实施例6的基础上，用芯层母粒代替外层母粒，其余步骤保持不变制备出抗老化PE膜。
对比例3：在实施例6的基础上，用芯层母粒代替外层母粒且不通过镀膜涂料对基膜进行处理，其余步骤保持不变制备出抗老化PE膜。
上述低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚和共聚聚丙烯均购买于中国石化集团茂名石油化工有限公司，玉米淀粉为购买于江苏华鑫化工的工业级玉米淀粉。
对实施例4-实施例6和对比例1-对比例3进行性能测试，根据GB/T26253-2010测试不同PE膜的水蒸气透过系数，根据GB/T 19789-2021测试不同PE膜的透氧系数，根据I SO15989：2004测试不同PE膜外层表面的水接触角，从而判断其亲水性。结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，实施例4-实施例6中制备的PE膜具有较好的阻隔性，并且水接触角更小，满足水性油墨印刷性能。
需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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 (10)

1.一种抗老化PE膜，其特征在于，依次包括内层、芯层、外层和涂层；包括如下制备步骤：
步骤一：将内层母粒、芯层母粒和外层母粒分别熔融挤出制备成铸片；
步骤二：将铸片切割成矩形后在120-135℃的条件下双向拉伸成基膜；
步骤三：取硅溶胶用醋酸调节pH值至2-3，在1000-2000r/min的条件下搅拌10-15min，加入正硅酸四乙酯后在50℃的条件下搅拌1h，然后加入木质素磺酸钠和C14-16烯基磺酸钠，继续搅拌24h，得到镀膜涂料；
步骤四：将镀膜涂料喷涂在基膜外层的表面，镀膜涂料的厚度为5-10μm，通风干燥，收卷、分切，得到抗老化PE膜。
2.根据权利要求1所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，所述硅溶胶的制备方法为：将粒径为5-10nm的二氧化硅粉末与去离子水搅拌混合并超声分散30min，得到硅溶胶。
3.根据权利要求2所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，所述二氧化硅粉末和去离子水的用量比为15-20g：800mL。
4.根据权利要求1所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，步骤一中所述内层母粒、芯层母粒和外层母粒的用量的质量比为1：3：1。
5.根据权利要求1所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，步骤三中所述硅溶胶、正硅酸四乙酯、木质素磺酸钠和C14-16烯基磺酸钠的用量比为100g：3-5g：0.05-0.1g：0.1-0.4g。
6.根据权利要求1所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，所述芯层母粒通过如下步骤制备：
步骤1：将无水乙醇和蒙脱土混合后加入茶多酚，在1000-1500r/min和氮气保护的条件下搅拌20-40min得到浆液，搅拌干燥，粉碎，得到复合蒙脱土；
步骤2：将低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物干燥后与液体石蜡搅拌混合，然后加入复合蒙脱土，在500-1000r/min和氮气保护的条件下搅拌1-2h，得到混合料，将混合料熔融挤出并切粒，得到内层母粒。
7.根据权利要求6所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，所述无水乙醇、蒙脱土和茶多酚的用量比为150-200mL：50g：3-5g。
8.根据权利要求6所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，所述低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液体石蜡和复合蒙脱土的用量比为70-85g：20-30g：4-6g：8-10g。
9.根据权利要求1所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，所述外层母粒通过如下步骤制备：
将5-10wt％的淀粉溶液糊化、干燥、粉碎，得到糊化淀粉，将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、共聚聚丙烯和液体石蜡在300-500r/min的条件下混合30-60min，加入糊化淀粉、壳聚糖和抗氧剂1010继续搅拌1-2h，熔融挤出并切粒，得到外层母粒。
10.根据权利要求9所述的一种抗老化PE膜，其特征在于，所述低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、共聚聚丙烯、液体石蜡、糊化淀粉、壳聚糖和抗氧剂1010的用量比为10-15g：10-15g：3-8g：1-2g：3-5g：3-8g：0.02-0.05g。
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