CN1951994A - 透明薄膜母料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及透明薄膜母料及其制备方法，所述透明薄膜母料，其特征在于包括下列各组份，以重量份计：滑石粉75～85份，低密度聚乙烯5～16份，乙烯－辛烯共聚物5～8份，α－甲基苯乙烯聚合物0.5～1份，硬脂酸锌0.5～2份，聚乙烯蜡0.5～2份，单甘酯0.5～2份，亚磷酸酯偶联剂，0.5～2份，稀土偶联剂0.5～2份，白油0.5～2份。它是由以下步骤所构成：在高速混合机中先用亚磷酸酯偶联剂和稀土偶联剂包覆滑石粉表面，再用乙烯－辛烯共聚物包覆滑石粉，然后用低密度聚乙烯和α－甲基苯乙烯聚合物和硬脂酸锌和聚乙烯蜡和单甘酯对滑石粉进行包覆，最后加入白油再搅拌2分钟将混合料放料；将混合料加入双螺杆造粒机中经过塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料。本发明透明薄膜母料具有良好的力学性能、分散性、优秀的光学性能和很高的经济性。

Description

透明薄膜母料及其制备方法

一、技术领域：

本发明涉及一种母料及其制备方法，特别是涉及一种透明薄膜母料及其制备方法。

二、背景技术：

在中国的塑料加工行业中，塑料包装行业和农用塑料行业是产量最大的行业。其中各种各样，形形色色的塑料薄膜如包装膜、农地膜，大棚膜，无论是吹塑成型还是流延成形的，以及薄膜的延伸产品，如复合膜和土工复合材料都要使用大量的树脂，其中主要是高密度聚乙烯，低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯。

在石油涨价的背景下，树脂价格猛涨，而制品不能涨价，使得塑料加工企业陷入非常困难的境地。如何面对塑料原料涨价，许多单位开始寻求科技的力量，依靠塑料改性来解决。于是使用填料，主要是碳酸钙(重钙和轻钙)母料。但是碳酸钙母料加入后，不仅力学性能下降，主要的缺点是透光率下降，透明度下降，直接影响薄膜的质量。

三、发明内容：

本发明的目的是解决塑料薄膜在使用填料母料后不仅力学性能下降，特别是透光率下降，透明度下降的问题，公开一种透明薄膜母料，既保持塑料薄膜的力学性能，又要有良好的透光率，很高的透明度，同时又能大幅度降低成本。

本发明是这样实现的：透明薄膜母料，其特征在于包括下列各组份，以重量份计：滑石粉75～85份，低密度聚乙烯5～16份，乙烯-辛烯共聚物5～8份，α-甲基苯乙烯聚合物0.5～1份，硬脂酸锌0.5～2份，聚乙烯蜡0.5～2份，单甘酯0.5～2份，亚磷酸酯偶联剂0.5～2份，稀土偶联剂0.5～2份，白油0.5～2份。其制备方法是由以下步骤所构成：(1)在高速混合机中先用亚磷酸酯偶联剂和稀土偶联剂包覆滑石粉表面，再用乙烯-辛烯共聚物包覆滑石粉，然后用低密度聚乙烯和α-甲基苯乙烯聚合物和硬脂酸锌和聚乙烯蜡和单甘酯对滑石粉进行包覆，最后加入白油再搅拌2分钟将混合料放料；(2)将混合料加入双螺杆造粒机中经过塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料。

本发明的有益效果是：

(1)提高产量：

在工厂中吹制等厚薄膜且挤出机螺杆转速相同的条件下，添加10份，15份，20份透明薄膜母料后，吹塑薄膜牵引速度逐渐加快，挤出量逐渐增加，按此牵引速度，若添加15份母料，则挤出量可增加5％以上。挤出量的增加，还可以提高产量，降低成本。

(2)开口性：

薄膜中滑石粉的存在使薄膜的开口性异常优良，而且随着滑石粉含量的增加，开口性将越来越好。

(3)分散性：

在透明薄膜母料中，经过亚磷酸酯偶联剂和稀土偶联剂处理的滑石粉微小晶体，可以进入低密度聚乙烯大分子链中，减少了滑石粉微细颗粒间的团聚现象和不断分层的弱界面现象，使滑石粉均匀分散在低密度聚乙烯薄膜中。具体表现在薄膜外观上无明显晶点、僵块和斑块。

(4)力学性能：

为了检验透明薄膜母料的力学性能，本发明做了试验检验母料不同添加量的影响，见表1添加不同比例透明薄膜母料吹膜厚度与力学性能测试结果：

序号	母料添加比例％	厚度mm	拉伸强度/MPa		伸长率/％
							纵向	横向	纵向	横向
			1	0	0.01	76.08					53.25	130.86	395.5
2	20	0.01					78.47	41.21	98.3	291.68
			3	30	0.01	53.26					31.32	74.2	327.285
GB 13735-92							纵/横≥1.3		纵/横≥120

从表1可知，添加母料后薄膜力学性能有影响，基本符合国标，建议使用比例为20％。另外，撕裂强度多次试验证明均大于纯树脂吹的膜，从80/100提高到80/110或80/120。

(5)转光性和散射光性

滑石粉晶体对可见光有选择性，它吸收红外光，不吸收紫外光，屏蔽紫外光。这种光学性能对农业有益，做成农地膜，大棚膜可以增加地温，减少病虫害，可称为转光膜。滑石粉加入薄膜后，还会增加折射光，变直射为折射，也对植物生长有利。

(6)初始光学性能

对于使用透明薄膜母料以后薄膜的初始光学性能，本发明进行测试，结果见

                表2  0.01mm薄膜光学性能测试数据：

序号	添加母料比例/％	薄膜厚度mm	透光率/％	雾度/％
					1	0	0.012	91.60	10.21
2	20	0.012	91.40	39.10
					3	30	0.012	91.20	54.10

从表2可知，添加20～30％透明薄膜母料后，薄膜的透光率几乎不受影响，所以称为透明薄膜母料。但随着母料加量增加，雾度逐渐增加。

(7)经济性：

透明薄膜母料使用滑石粉/乙烯-辛烯共聚物/低密度聚乙烯三元复合体系，成本比树脂低一半。在低密度聚乙烯料中母料加入20％后，可降低成本1000多元/吨，这是透明薄膜母料的最大优点。

序号	母料添加比例％	薄膜厚度mm	拉伸强度/MPa		伸长率/％		成本比较元/吨
								纵向	横向	纵向	横向
			1	0	0.01	76.08						53.25	130.86	395.5	12000
2	20	0.01					78.47	41.21	98.3	291.68	10800
			3	30	0.01	53.26						31.32	74.2	327.28	10200
GB 13735-92							纵/横≥1.3		纵/横≥120

(8)方便性：

生产时，均不要求改变原设备，原工艺、原配方。只要把母料按比例加入(等量减少树脂)混合后，就能生产，这种方便性也是母料的一大特点。

四、附图说明：

附图  是本发明工艺流程简图。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步详述。

根据附图，本发明工艺线路的选择：

当今世界上制造塑料母料，主要有密炼机法，反应釜法和挤出机造粒法。根据中国的实际情况，本发明选择双螺杆挤出机造粒法。其优点是：加工容易，管理方便，生产效率高，对环境无污染等。

本发明透明薄膜母料的配方材料的选择：

过去，人们只习惯对无机粉体进行表面改性，但无机粉体直接进入聚合物中，会使复合材料力学性能大幅下降。这个致命弱点无法克服。

现在，本发明采用三元复合体系即滑石粉/乙烯-辛烯共聚物/低密度聚乙烯就可以克服这一缺点。对于滑石粉在表面用乙烯-辛烯共聚物包覆一层，形成外软内硬的复合粒子再加入到低密度聚乙烯塑料中去就可以取得很好的效果，最重要的是在保证刚性，强度的同时，保证材料的韧性。

1、填料的选择

塑料薄膜的透明性，只取决于透光率。塑料薄膜的透光率可达91％，而塑料薄膜的透光率是由折光率决定的，如聚乙烯的折光率是1.55。只要加入的填料的微小晶体的折光率接近1.55，则两者结合可以保证透明。过高或过低都会损害透光率。

我们之所以选择滑石粉作为透明薄膜母料中的填充料是因为我们经过大量的试验筛选后发现滑石粉晶体的折光率是1.54，是所有无机粉体材料中最接近聚乙烯的折光率，而聚乙烯的折光率是1.55。只有当两者的折光率相等时才能保证透光率不降低。因为试验发现碳酸钙的折光率是1.59，与聚乙烯的折光率1.55相差较大，当碳酸钙添加到聚乙烯薄膜中时会出现薄膜变得不透明了，透光率明显下降。

因为最薄的膜小于10微米，所以选择2000～2500目滑石粉为生产透明薄膜母料的填料。其平均粒径为5～8微米，小于膜的厚度。同时2000～2500目的超细滑石粉还具有无机刚性粒子增韧作用。

2、载体树脂的选择

作为载体树脂，必需与薄膜使用的树脂种类有很好的相容性，不管是高压聚乙烯，低压聚乙烯还是线性聚乙烯。还要考虑流动性，要有相近的熔体流动速率。此外，还要具备良好的分散性，成型加工性，化学稳定性和较高的承载能力，以最大限度承载各种助剂.。因此本发明选择低密度聚乙烯树脂做载体。

3、偶联剂的选择

无论是钛酸酯偶联剂还是铝酸酯偶联剂，有机链段短，与基体作用小，对材料力学性能的提高有限，满足不了发展需要。稀土偶联剂克服了钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的不足，不仅能起到双亲偶联的作用，还因稀土元素独特的外电子层结构决定了其化合物具有很多奇特的功能。由于单独使用稀土偶联剂成本比较高，经过试验发现采用稀土偶联剂和亚磷酸酯偶联剂复配试验同样能取得很好的效果，而且成本比单独使用稀土偶联剂低，因此我们是采用稀土偶联剂和亚磷酸酯偶联剂复配使用。在试验中还发现如果采用钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂处理滑石粉后做出的透明薄膜母料和低密度聚乙烯一起吹膜后雾度很大，看上去雾朦朦的，不透明。

4、加工助剂的选择

添加各种加工助剂的目的是综合平衡透明薄膜母料的各种性能以及保证加工性。有：乙烯-辛烯共聚物、α-甲基苯乙烯聚合物、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、单甘酯、白油。

乙烯-辛烯共聚物的加入则增加了低密度聚乙烯的高填充料负荷能力。乙烯-辛烯共聚物包覆在滑石粉微粒表面，形成外软内硬的复合粒子再加入到低密度聚乙烯塑料中去就可以取得很好的性能，最重要的是在保证刚性，强度的同时，保证材料的韧性。

α-甲基苯乙烯聚合物的加入使得在加工过程中，具有塑化快、降低塑化温度和挤出阻力，改善流动性，能保持和改善制品的物理性能，增加填充料量，提高制品的光洁度和色泽稳定性。

硬脂酸锌的加入使得滑石粉能够均匀的分散在透明薄膜母料中。

聚乙烯蜡的加入是起润滑剂的作用，保证物料能够顺利的从同向双螺杆造粒机中挤出造粒。

单甘酯的加入也是起润滑作用并且能使薄膜的雾度降低，薄膜表面光亮。

白油的加入和硬脂酸锌一起起到分散剂的作用，并且也有润滑剂的作用。

本发明透明薄膜母料的工艺条件：

1、高、冷搅机组：加热范围0～200℃；

2、平行双螺杆挤出机机组；

规格：φ75×36D。

加热温度：

1加热	2加热	3加热	4加热	5加热	6加热	7加热	8加热
								80℃	120℃	140℃	160℃	170℃	180℃	190℃	180℃

螺杆转速：5～120转/min；

切粒机转速：30～60转/min；

风冷热切：可以模面热切，也可拖链热切，不可水冷切粒。

实施例1：配方比例如下：

名称	滑石粉	低密度聚乙烯	乙烯-辛烯共聚物	α-甲基苯乙烯聚合物	硬脂酸锌	聚乙烯蜡	单甘酯	亚磷酸酯偶联剂	稀土偶联剂	白油
											份数	75	16	5.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

实施例2：配方比例如下：

名称	滑石粉	低密度聚乙烯	乙烯-辛烯共聚物	α-甲基苯乙烯聚合物	硬脂酸锌	聚乙烯蜡	单甘酯	亚磷酸酯偶联剂	稀土偶联剂	白油
											份数	80	7	6.3	0.7	1	1	1	1	1	1

Claims (2)

1、透明薄膜母料，其特征在于包括下列各组份，以重量份计：

滑石粉                    75～85份

低密度聚乙烯              5～16份

乙烯-辛烯共聚物           5～8份

α-甲基苯乙烯聚合物       0.5～1份

硬脂酸锌                  0.5～2份

聚乙烯蜡                  0.5～2份

单甘酯                    0.5～2份

亚磷酸酯偶联剂            0.5～2份

稀土偶联剂                0.5～2份

白油                      0.5～2份

2、根据权利要求1中透明薄膜母料的制备方法，其特征在于它是由以下步骤所构成：

(1)在高速混合机中先用亚磷酸酯偶联剂和稀土偶联剂包覆滑石粉表面，再用乙烯-辛烯共聚物包覆滑石粉，然后用低密度聚乙烯和α-甲基苯乙烯聚合物和硬脂酸锌和聚乙烯蜡和单甘酯对滑石粉进行包覆，最后加入白油再搅拌2分钟将混合料放料；

(2)将混合料加入双螺杆造粒机中经过塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料。