WO2020000589A1 - 热塑性弹性体材料及薄膜 - Google Patents

热塑性弹性体材料及薄膜 Download PDF

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Abstract

一种热塑性弹性体材料，由以下重量份的组分组成：苯乙烯类热塑性弹性体100份，填充油10～60份，聚苯乙烯5～30份，聚乙烯10～150份，抗氧剂0.1～1份，以及润滑剂0.1～1份。由上述热塑性弹性体材料和聚乙烯材料共同吹塑加工形成薄膜，所述薄膜具有优异的韧性。

Description

热塑性弹性体材料及薄膜 技术领域
本发明涉及塑料技术领域，尤其涉及一种热塑性弹性体材料及薄膜。
背景技术
线型低密度聚乙烯LLDPE(Linear Low～Density Polyethylene)，因其优异的抗伸、抗穿透、抗冲击和抗撕裂性能，适于作薄膜，用作食品包装。然而，由LLDPE制备形成的薄膜包装袋用作液体食品包装袋时，例如用作饮料包装袋，在运输时，由于液体的晃荡，会导致薄膜包装袋产生裂孔。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明提供一种具有优异韧性的热塑性弹性体材料及薄膜。
一种热塑性弹性体材料，由包含以下重量份的组分组成：苯乙烯类热塑性弹性体100份，填充油10～60份，聚苯乙烯5～30份，聚乙烯10～150份，抗氧剂0.1～1份，以及润滑剂0.1～1份。
作为一种优选方案，所述苯乙烯类热塑性弹性体选自苯乙烯～乙烯/丁烯～苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯～乙烯/丙烯～苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)以及苯乙烯～乙烯～乙烯/丙烯～苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)中的一种或几种。
作为一种优选方案，所述苯乙烯类热塑性弹性体中苯乙烯的含量为10～60wt％，具有线型结构的苯乙烯类热塑性弹性体的数均分子量为5万～30万g/mol，具有星型结构的苯乙烯类热塑性弹性体的数均分子量为10万～28万g/mol。
作为一种优选方案，所述聚苯乙烯的熔融指数为0.5～15g/10min。
作为一种优选方案，所述聚乙烯选自线型低密度聚乙烯以及低密度聚乙烯中的一种或几种，所述聚乙烯的熔融指数为0.1～10g/10min。
作为一种优选方案，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂以 及亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种或两种以上组合。
作为一种优选方案，所述填充油为环烷烃油、直链烷烃油以及芳香烃油中的任意一种或两种以上组合。
作为一种优选方案，所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸、硬酯酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡以及硅油中的任意一种或两种以上组合。
一种薄膜，包括两层聚乙烯膜以及夹设于所述两层聚乙烯膜之间的热塑性弹性体膜，所述聚乙烯膜为线型低密度聚乙烯膜或低密度聚乙烯膜，所述薄膜由线型低密度聚乙烯材料或低密度聚乙烯材料和上述任一种热塑性弹性体材料共同吹塑加工形成。
作为一种优选方案，所述薄膜的厚度为25～100um。
本发明提供的热塑性弹性体材料能够与线型低密度聚乙烯材料或低密度聚乙烯材料共同吹塑加工形成厚度为25～100um的薄膜，该薄膜在揉搓2万次后不会出现裂孔，具有优异的韧性。
具体实施方式
下面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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供一种热塑性弹性体TPE(Thermoplastic Elastomer)材料，其由以下重量份的组分组成：苯乙烯类热塑性弹性体100份，填充油10～60份，聚苯乙烯5～30份，聚乙烯10～150份，聚丙烯0～100份，抗氧剂0.1～1份，以及润滑剂0.1～1份。本发明提供的TPE材料与线型低密度聚乙烯(LLDPE) 材料或低密度聚乙烯(LDPE)材料具有相近的熔体粘度，其可用于与LLDPE或LDPE材料直接进行吹塑加工形成一薄膜。
所述苯乙烯类热塑性弹性体用作基体树脂，其选自苯乙烯～乙烯/丁烯～苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯～乙烯/丙烯～苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)以及苯乙烯～乙烯～乙烯/丙烯～苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)中的一种或几种。优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体中苯乙烯的含量为10～60wt％，使得所述苯乙烯类热塑性弹性体具有均衡的弹性和强度。
所述苯乙烯类热塑性弹性体用于确保所述热塑性弹性体材料适于进行吹塑加工。其中，具有线型结构的苯乙烯类热塑性弹性体的数均分子量为5万～30万g/mol，优选为7万～20万g/mol；具有星型结构的苯乙烯类热塑性弹性体的数均分子量为10万～28万g/mol，优选为14万～22万g/mol。
所述聚苯乙烯用于保证所述TPE材料在进行吹塑加工时的熔体稳定性，使得由所述TPE材料吹塑加工形成的TPE膜具有均匀的厚度。所述聚苯乙烯的熔融指数为0.5～15g/10min(230℃，2.16kg)。
所述聚乙烯用于在所述TPE材料与LLDPE或LDPE材料共同进行吹塑加工形成一薄膜时，增加吹塑加工形成的TPE膜与LLDPE或LDPE膜之间的熔体粘合力，使得由吹塑加工形成的TPE膜与LLDPE或LDPE膜之间无需增加粘合层就可直接进行粘附。所述聚乙烯选自LLDPE以及LDPE中的一种或几种，所述聚乙烯的熔融指数为0.1～10g/10min(230℃，2.16kg)。
所述聚丙烯用于调节所述TPE材料的加工性，其熔融指数为0.1～35g/10min(230℃，2.16kg)。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂以及亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种或两种以上组合。
所述填充油作为增塑剂，用于增加所述苯乙烯类热塑性弹性体的热塑加工性。优选地，所述填充油为环烷烃油、直链烷烃油以及芳香烃油中的任意一种或两种以上组合。
所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸、硬酯酸丁酯、乙撑双硬脂 酰胺、聚乙烯蜡以及硅油中的任意一种或两种以上组合。
本发明还提供一种所述TPE材料的制备方法，其包括以下步骤：将所述TPE材料的各组分加入到高速混合机中，搅拌混合3分钟，高速混合机转速为180转/分钟，得到预混物；将充分混合的预混合物放入到长径比为48:1的双螺杆挤出机中控制加工温度为160～250℃，进行熔融、挤出、造粒得到所述TPE材料。
本发明还提供一种薄膜，所述薄膜包括两层聚乙烯膜以及夹设于所述两层聚乙烯膜之间的TPE膜，所述聚乙烯膜为LLDPE膜或LDPE膜。所述薄膜的厚度为25～100um。所述薄膜由LLDPE材料或LDPE材料和所述TPE材料共同吹塑加工形成。
本发明提供的TPE材料与LLDPE或LDPE材料具有相近的熔体粘度，且其各组分均为非极性材料，其各组分与LLDPE或LDPE材料具有相近的溶解度参数，使得所述TPE材料与具有非极性的LLDPE或LDPE材料共同进行吹塑加工形成所述薄膜时，无需添加用于粘结TPE膜与LLDPE膜的粘合层，简化了薄膜的制作工艺。本发明提供的TPE材料应用于食品包装领域，由所述TPE材料与LLDPE或LDPE材料共同吹塑加工形成的薄膜厚度较薄，且所述薄膜没有气味，适于用作食品包装。
实施例1
TPE材料由以下重量份的组分组成：线型SEBS 100份、环烷烃油20份、直链烷烃油30份、芳香烃油10份、聚苯乙烯25份、LLDPE 50份、LDPE 50份、受阻酚类抗氧剂1份、油酸酰胺0.2份、硬脂酸丁酯0.3份以及硅油0.2份。
实施例2
TPE材料由以下重量份的组分组成：线型SEBS 38.2份、星型SEBS 23.6份、SEPS 38.2份、环烷烃油30份、直链烷烃油10份、聚苯乙烯15份、LLDPE 10份、亚磷酸酯类抗氧剂0.1份、油酸酰胺0.2份、硬脂酸0.2份。
实施例3
TPE材料由以下重量份的组分组成：线型SEBS 14.6份、星型SEBS 23.6份、SEPS 61.8份、环烷烃油10份、聚苯乙烯5份、LLDPE 15份、LDPE 40份、受阻酚类抗氧剂0.3份、受阻胺类抗氧剂0.1份、亚磷酸酯类抗氧剂0.6份、乙撑双硬脂酰胺0.4份以及硅油0.1份。
实施例4
TPE材料由以下重量份的组分组成：SEPS 100份、直链烷烃油20份、芳香烃油30份、聚苯乙烯10份、LDPE 45份、受阻胺类抗氧剂1份以及油酸酰胺0.1份。
实施例5
TPE材料由以下重量份的组分组成：线型SEBS 38.2份、星型SEBS 23.6份、SEPS 38.2份、填充油40份、聚苯乙烯20份、线型低密度聚乙烯10份、受阻酚类抗氧剂0.2份、受阻胺类抗氧剂0.2份、硬脂酸丁酯0.2份、乙撑双硬脂酰胺0.2份以及聚乙烯蜡0.5份。
实施例6
TPE材料由以下重量份的组分组成：线型SEBS 55.3份、星型SEBS 44.7份、直链烷烃油22份、聚苯乙烯15份、LLDPE 29份、受阻胺类抗氧剂0.3份、亚磷酸酯类抗氧剂0.3份以及硬脂酸0.5份。
实施例7
TPE材料由以下重量份的组分组成：星型SEBS 100份、环烷烃油20份、聚苯乙烯30份、LDPE 125份、受阻酚类抗氧剂0.1份以及芥酸酰胺0.2份。
实施例8
TPE材料由以下重量份的组分组成：星型SEBS 23.6份、SEPS 76.4份、芳香烃油30份、聚苯乙烯10份、线型低密度聚乙烯150份、受阻胺类抗氧剂0.1份、油酸酰胺0.1份、芥酸酰胺0.2份、聚乙烯蜡0.3份以及硅油0.4份。
实施例9
TPE材料由以下重量份的组分组成：SEPS 100份、芳香烃油15份、聚苯乙烯25份、LLDPE 25份、亚磷酸酯类抗氧剂1份、硬脂酸丁酯0.2份以及硅油0.2份。
实施例10
TPE材料由以下重量份的组分组成：线型SEBS 50份、星型SEBS 50份、环烷烃油70份、聚苯乙烯10份、LLDPE 10份、聚丙烯50份、受阻酚类抗氧剂0.1份、亚磷酸酯类抗氧剂0.2份、油酸酰胺0.4份以及硅油0.5份。
实施例11
TPE材料由以下重量份的组分组成：星型SEBS 50份、SEPS 50份、直链烷烃油70份、聚苯乙烯15份、LDPE 30份、聚丙烯100份、受阻酚类抗氧剂0.1份、受阻胺类抗氧剂0.1份、亚磷酸酯类抗氧剂0.4份以及油酸酰胺0.4份。
对比例将LLDPE或LDPE材料通过吹塑加工形成LLDPE或LDPE三层薄膜。
将实施例1-11所得的TPE材料分别进行硬度测试、拉伸强度和断裂伸长率测试。将实施例1-11所得的TPE材料分别与LLDPE或LDPE材料共同进行吹塑加工得到所述薄膜，将由实施例1-11以及对比例得到的薄膜进行Gelbo Flex Testing。测试性能参表1。其中，硬度测试采用ASTM D-2240方法进行测试，即在常温下，叠放最多三层样品，使得测试样品厚度大于6mm，测试点距离样品边缘大于6mm，使用邵氏A表测试10s时的读数。拉伸强度和断裂伸长率测试采用ASTM D-412方法进行测试，拉伸速度为500mm/min。Gelbo Flex Testing是针对厚度为100um的薄膜揉搓2万次，检查是否有裂孔。
表1 各实施例得到的TPE材料及薄膜的测试性能列表
Figure PCTCN2018100005-appb-000001
由上表可看出，所述TPE材料具有较高的硬度和强度，且由所述TPE材料以及LLDPE材料共同吹塑加工形成的较薄的薄膜(厚度为25～100um)具有高的韧性，在揉搓2万次后不会出现裂孔，相较现有在揉搓2万次后出现34个裂孔的仅由LLDPE或LDPE材料制成的薄膜，其更适于用作液体包装袋。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

  1. 一种热塑性弹性体材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分组成：苯乙烯类热塑性弹性体100份，填充油10～60份，聚苯乙烯5～30份，聚乙烯10～150份，抗氧剂0.1～1份，以及润滑剂0.1～1份。
  2. 如权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述苯乙烯类热塑性弹性体选自苯乙烯～乙烯/丁烯～苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯～乙烯/丙烯～苯乙烯嵌段共聚物以及苯乙烯～乙烯～乙烯/丙烯～苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种。
  3. 如权利要求2所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述苯乙烯类热塑性弹性体中苯乙烯的含量为10～60wt％，具有线型结构的苯乙烯类热塑性弹性体的数均分子量为5万～30万g/mol，具有星型结构的苯乙烯类热塑性弹性体的数均分子量为10万～28万g/mol。
  4. 如权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述聚苯乙烯的熔融指数为0.5～15g/10min。
  5. 如权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述聚乙烯选自线型低密度聚乙烯以及低密度聚乙烯中的一种或几种，所述聚乙烯的熔融指数为0.1～10g/10min。
  6. 如权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂以及亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种或两种以上组合。
  7. 如权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述填充油为环烷烃油、直链烷烃油以及芳香烃油中的任意一种或两种以上组合。
  8. 如权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸、硬酯酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡以及硅油中的任意一种或两种以上组合。
  9. 一种薄膜，其特征在于，包括两层聚乙烯膜以及夹设于所述两层聚乙烯膜之间的热塑性弹性体膜，所述聚乙烯膜为线型低密度聚乙烯膜或低密度 聚乙烯膜，所述薄膜由线型低密度聚乙烯材料或低密度聚乙烯材料和权利要求1-8中任一种热塑性弹性体材料共同吹塑加工形成。
  10. 如权利要求9所述的薄膜，其特征在于，所述薄膜的厚度为25～100um。
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