CN110406223B - 可降解的环保聚烯烃热收缩膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜及其制备方法。可降解的环保聚烯烃热收缩膜，包括依次层叠的外层、芯层和内层。可降解的环保聚烯烃热收缩膜的制备方法：将各层原料按比例混合后分别使用单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后使用多层平行锥形模头进行多层共挤合层得到多层熔体，多层熔体充气得到膜泡，然后使用定型水套冷却定型得到多层结构的一次吹胀膜管；一次吹胀膜管除水后经远红外陶瓷烘箱加热，然后通过打泡充气吹胀，再同步机械纵向拉伸至所需尺寸后进行定径冷却；最后进行退火和冷却，展平、切边、收卷。本申请提供的可降解的环保聚烯烃热收缩膜，能够进行光/生物双降解，机械强度和柔韧性好，拥有良好的热收缩性能。

Description

可降解的环保聚烯烃热收缩膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚烯烃热收缩膜领域，具体而言，涉及一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜及其制备方法。
背景技术
随着商品经济的发展，包装行业也在快速发生着巨大的变化。而经济增长所带来的环境压力也日益受到社会各阶层人士的重视。
聚烯烃热收缩膜因其重量轻、机械性能好，被广泛用于各种产品的销售和运输。随着聚烯烃热收缩膜的大规模应用，其回收处理成为亟待解决的问题。然而，因其一般都很薄，应用范围广泛，总应用量大但单次应用质量少，集中处理存在较高的成本，因为往往散落在土地、河流、湖泊等地方，产生了较大的环境问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜，能够进行光/生物双降解，机械强度和柔韧性好，拥有良好的热收缩性能。
本发明的第二目的在于提供一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜的制备方法，工艺简单，产品质量稳定。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜，包括依次层叠的外层、芯层和内层，
所述外层和内层，其原料以质量百分比计，均包括：PP30-50％、mLDPE25-30％、降解母粒10-20％、高岭土母粒10-15％、硅酮抗粘连母粒1-3％、芥酸酰胺爽滑母粒1-3％和表面活性剂型抗静电剂母粒1-3％；
所述芯层，其原料以质量百分比计，包括：LDPE35-60％、mLDPE15-20％、降解母粒10-20％、高岭土母粒10-15％和芥酸酰胺爽滑母粒5-10％；
所述降解母粒，以质量百分比计，包括：纳米二氧化钛5-20wt％、聚氧乙烯10-30wt％、余量为LDPE；
所述高岭土母粒，以质量百分比计，包括：高岭土30-50wt％和LDPE50-70wt％。
纳米二氧化钛具有光催化活性高，无毒，价格经济和光化学稳定性高的优点，是良好的聚乙烯降解光催化剂选择。但普通二氧化钛在聚乙烯中难以分散均匀，会影响光降解效果；本发明用PEO(聚氧乙烯)对纳米二氧化钛进行混合，获得改性效果，获得能在聚烯烃热收缩膜中分散效果良好的降解母粒，再用于生产。以高岭土作为生物降解促进剂，高岭土的加入不仅能够促进聚合物薄膜的光降解，更能促进其残余物的生物降解。
优选地，2.16kg压力、190℃条件下，所述外层和所述内层中的PP的熔融指数均为0.4-1.0g/10min，所述芯层中的LDPE的熔融指数为0.25-3g/10min。
优选地，2.16kg压力、190℃条件下，所述外层、芯层和内层中的mLDPE的熔融指数均为0.5-5g/10min。
一种所述的可降解的环保聚烯烃热收缩膜的制备方法，包括以下步骤：
A.将各层原料按比例混合后分别使用单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后使用多层平行锥形模头进行多层共挤合层得到多层熔体，所述多层熔体充气得到膜泡，然后使用定型水套冷却定型得到多层结构的一次吹胀膜管；
B.所述一次吹胀膜管除水后经远红外陶瓷烘箱加热，然后通过打泡充气吹胀，再同步机械纵向拉伸至所需尺寸后进行定径冷却进行定径冷却；
C.最后进行退火和冷却，展平、切边、收卷得到可降解的环保聚烯烃热收缩膜。
优选地，所述螺杆挤出机的温度设置为：加料段160-180℃、融化段160-190℃、均化段190-220℃；所述多层平行锥形模头的温度范围为190-220℃，模唇间隙为1.0-2.5mm。
优选地，所述膜泡的直径为400-560mm。
优选地，所述定型水套中的冷却水的温度为10-17℃；所述一次吹胀膜管经所述远红外陶瓷烘箱加热后的温度为85-110℃。
优选地，所述机械纵向拉伸中横向拉伸中横向拉伸的倍数为4.0-6.5倍，纵向拉伸的倍数为4.8-6.8倍。
优选地，所述定径冷却采用5级冷却风环进行，第1级风环的风量为1000-2500m3/h，第2级风环的风量为1000-2500m3/h，第3级风环的风量为1000-2000m3/h，第4级和第5级风环的风量为500-1000m3/h。
可选地，步骤C中，所述退火的温度为60-80℃，所述冷却使用的冷媒的温度为10-30℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本申请提供的可降解的环保聚烯烃热收缩膜，能够进行光/生物双降解，机械强度和柔韧性好，拥有良好的热收缩性能；
本申请提供的可降解的环保聚烯烃热收缩膜的制备方法，工艺稳定。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜，包括层叠设置的外层、芯层和内层，其中，各层原料为：
外层：
44wt％PP(2.16kg压力，190℃下熔融指数为0.5g/10min)
30wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为2g/10min)
10wt％降解母粒
10wt％高岭土母粒
2wt％硅酮抗粘连母粒
2wt％芥酸酰胺爽滑母粒
2wt％表面活性剂型抗静电剂母粒；
芯层：
52wt％LDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为1.5g/10min)
20wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为2g/10min)
10wt％降解母粒
10wt％高岭土母粒
8wt％芥酸酰胺爽滑母粒；
内层：
44wt％PP(2.16kg压力，190℃下熔融指数为0.5g/10min)
30wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为2g/10min)
10wt％降解母粒
10wt％高岭土母粒
2wt％硅酮抗粘连母粒
2wt％芥酸酰胺爽滑母粒
2wt％表面活性剂型抗静电剂母粒。
降解母粒，以质量百分比计，包括：纳米二氧化钛5wt％、聚氧乙烯30wt％、LDPE65wt％；
高岭土母粒，以质量百分比计，包括：高岭土30wt％和LDPE70wt％。
其制备工艺：
将各层原料按比例混合后分别使用单螺杆挤出机进行熔融塑化，螺杆挤出机的温度设置为：加料段160-180℃、融化段160-190℃、均化段190-220℃；然后使用多层平行锥形模头进行多层共挤合层得到多层熔体，多层平行锥形模头的温度范围为190℃，模唇间隙为2.5mm，多层熔体充气得到直径为560mm的膜泡，然后使用定型水套冷却定型得到多层结构的一次吹胀膜管，定型水套中的冷却水的温度为17℃。
一次吹胀膜管除水后经远红外陶瓷烘箱加热至110℃，然后通过打泡充气吹胀，再同步机械纵向拉伸至所需尺寸后进行定径冷却，吹胀横向拉伸的倍数为4.0倍，纵向拉伸的倍数为6.8倍；定径冷却采用5级冷却风环进行，第1级风环的风量为2500m3/h，第2级风环的风量为2000m3/h，第3级风环的风量为1000m3/h，第4级和第5级风环的风量为500m3/h。
最后进行退火和冷却，退火的温度为60℃，冷却使用的冷媒的温度为30℃；展平、切边、收卷得到可降解的环保聚烯烃热收缩膜。
实施例2
一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜，包括层叠设置的外层、芯层和内层，其中，各层原料为：
外层：
34wt％PP(2.16kg压力，190℃下熔融指数为0.5g/10min)
25wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为1.5g/10min)
20wt％降解母粒
15wt％高岭土母粒
2wt％硅酮抗粘连母粒
2wt％芥酸酰胺爽滑母粒
2wt％表面活性剂型抗静电剂母粒；
芯层：
42wt％LDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为0.5g/10min)
15wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为1.5g/10min)
20wt％降解母粒
15wt％高岭土母粒
8wt％芥酸酰胺爽滑母粒；
内层：
34wt％PP(2.16kg压力，190℃下熔融指数为0.5g/10min)
25wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为1.5g/10min)
20wt％降解母粒
15wt％高岭土母粒
2wt％硅酮抗粘连母粒
2wt％芥酸酰胺爽滑母粒
2wt％表面活性剂型抗静电剂母粒。
降解母粒，以质量百分比计，包括：纳米二氧化钛20wt％、聚氧乙烯10wt％，LDPE70wt％；
高岭土母粒，以质量百分比计，包括：高岭土50wt％和LDPE50wt％。
其制备工艺：
将各层原料按比例混合后分别使用单螺杆挤出机进行熔融塑化，螺杆挤出机的温度设置为：加料段160-180℃、融化段160-190℃、均化段190-220℃；然后使用多层平行锥形模头进行多层共挤合层得到多层熔体，多层平行锥形模头的温度范围为220℃，模唇间隙为1.0mm，多层熔体充气得到直径为400mm的膜泡，然后使用定型水套冷却定型得到多层结构的一次吹胀膜管，定型水套中的冷却水的温度为10℃。
一次吹胀膜管除水后经远红外陶瓷烘箱加热至85℃，然后通过打泡充气吹胀，再同步机械纵向拉伸至所需尺寸后进行定径冷却，吹胀横向拉伸的倍数为6.5倍，纵向拉伸的倍数为4.8倍；定径冷却采用5级冷却风环进行，第1级风环的风量为2200m3/h，第2级风环的风量为2500m3/h，第3级风环的风量为2000m3/h，第4级和第5级风环的风量为1000m3/h。
最后进行退火和冷却，退火的温度为80℃，冷却使用的冷媒的温度为10℃；展平、切边、收卷得到可降解的环保聚烯烃热收缩膜。
实施例3
一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜，包括层叠设置的外层、芯层和内层，其中，各层原料为：
外层：
49wt％PP(2.16kg压力，190℃下熔融指数为1.0g/10min)
26wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为3g/10min)
11wt％降解母粒
11wt％高岭土母粒
1wt％硅酮抗粘连母粒
1wt％芥酸酰胺爽滑母粒
1wt％表面活性剂型抗静电剂母粒；
芯层：
37wt％LDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为1.0g/10min)
19wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为3g/10min)
19wt％降解母粒
14wt％高岭土母粒
9wt％芥酸酰胺爽滑母粒；
内层：
49wt％PP(2.16kg压力，190℃下熔融指数为0.5g/10min)
26wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为3g/10min)
11wt％降解母粒
11wt％高岭土母粒
1wt％硅酮抗粘连母粒
1wt％芥酸酰胺爽滑母粒
1wt％表面活性剂型抗静电剂母粒。
降解母粒，以质量百分比计，包括：纳米二氧化钛15wt％、聚氧乙烯20wt％、LDPE65wt％；
高岭土母粒，以质量百分比计，包括：高岭土40wt％和LDPE60wt％。
其制备工艺：
将各层原料按比例混合后分别使用单螺杆挤出机进行熔融塑化，螺杆挤出机的温度设置为：加料段160-180℃、融化段160-190℃、均化段190-220℃；然后使用多层平行锥形模头进行多层共挤合层得到多层熔体，多层平行锥形模头的温度范围为200℃，模唇间隙为2mm，所述多层熔体充气得到直径为500mm的膜泡，然后使用定型水套冷却定型得到多层结构的一次吹胀膜管，定型水套中的冷却水的温度为15℃。
一次吹胀膜管除水后经远红外陶瓷烘箱加热至100℃，然后通过打泡充气吹胀，再同步机械纵向拉伸至所需尺寸后进行定径冷却，吹胀横向拉伸的倍数为5倍，纵向拉伸的倍数为5倍；定径冷却采用5级冷却风环进行，第1级风环的风量为1000m3/h，第2级风环的风量为1000m3/h，第3级风环的风量为1200m3/h，第4级和第5级风环的风量为800m3/h。
最后进行退火和冷却，退火的温度为70℃，冷却使用的冷媒的温度为20℃；展平、切边、收卷得到可降解的环保聚烯烃热收缩膜。
实施例4
一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜，包括层叠设置的外层、芯层和内层，其中，各层原料为：
外层：
30wt％PP(2.16kg压力，190℃下熔融指数为0.5g/10min)
30wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为4g/10min)
20wt％降解母粒
11wt％高岭土母粒
3wt％硅酮抗粘连母粒
3wt％芥酸酰胺爽滑母粒
3wt％表面活性剂型抗静电剂母粒；
芯层：
60wt％LDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为1.5g/10min)
15wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为4g/10min)
10wt％降解母粒
10wt％高岭土母粒
5wt％芥酸酰胺爽滑母粒；
内层：
30wt％PP(2.16kg压力，190℃下熔融指数为0.5g/10min)
30wt％mLDPE(2.16kg压力，190℃下熔融指数为4g/10min)
20wt％降解母粒
11wt％高岭土母粒
3wt％硅酮抗粘连母粒
3wt％芥酸酰胺爽滑母粒
3wt％表面活性剂型抗静电剂母粒。
降解母粒，以质量百分比计，包括：纳米二氧化钛10wt％、聚氧乙烯25wt％、LDPE65wt％；
高岭土母粒，以质量百分比计，包括：高岭土35wt％和LDPE65wt％。
其制备工艺：
将各层原料按比例混合后分别使用单螺杆挤出机进行熔融塑化，螺杆挤出机的温度设置为：加料段160-180℃、融化段160-190℃、均化段190-220℃；然后使用多层平行锥形模头进行多层共挤合层得到多层熔体，多层平行锥形模头的温度范围为210℃，模唇间隙为1.5mm，多层熔体充气得到直径为450mm的膜泡，然后使用定型水套冷却定型得到多层结构的一次吹胀膜管，定型水套中的冷却水的温度为12℃。
一次吹胀膜管除水后经远红外陶瓷烘箱加热至90℃，然后通过打泡充气吹胀，再同步机械纵向拉伸至所需尺寸后进行定径冷却，吹胀横向拉伸的倍数为6倍，纵向拉伸的倍数为6倍；定径冷却采用5级冷却风环进行，第1级风环的风量为1500m3/h，第2级风环的风量为1500m3/h，第3级风环的风量为1500m3/h，第4级和第5级风环的风量为1000m3/h。
最后进行退火和冷却，退火的温度为65℃，冷却使用的冷媒的温度为15℃；展平、切边、收卷得到可降解的环保聚烯烃热收缩膜。
为了进一步的说明本申请提供的可降解的环保聚烯烃热收缩膜的效果，进行如下对照实验：
比较例1
与实施例1相比，区别在于，外层、芯层和内层均不含降解母粒和高岭土母粒。
比较例2
与实施例2相比，区别在于，外层、芯层和内层均不含降解母粒。
比较例3
与实施例3相比，区别在于，外层、芯层和内层均不含高岭土母粒。
比较例4
与实施例4相比，区别在于，不进行退火处理。
测试实施例1-4和比较例1-4得到的可降解的环保聚烯烃热收缩膜的机械性能，以实施例1的性能为基础，计算比值；使用光照240h和密封堆肥180天测试各个实施例和比较例的结果如下表1所示：
表1测试结果
Figure BDA0002162231890000121
Figure BDA0002162231890000131
由上表数据可知，在配方中加入降解母粒和高岭土母粒，有利于降解的发生，而且降解母粒和高岭土母粒之间还有协同作用。退火处理可以提升膜的机械性能，对膜的降解性能影响不大。
本申请提供的可降解的环保聚烯烃热收缩膜，机械性能好，能够进行光/生物双降解，机械强度和柔韧性好，拥有良好的热收缩性能。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种可降解的环保聚烯烃热收缩膜，其特征在于，包括依次层叠的外层、芯层和内层，
所述外层和内层，其原料以质量百分比计，均包括：PP30-50％、mLDPE25-30％、降解母粒10-20％、高岭土母粒10-15％、硅酮抗粘连母粒1-3％、芥酸酰胺爽滑母粒1-3％和表面活性剂型抗静电剂母粒1-3％；
所述芯层，其原料以质量百分比计，包括：LDPE35-60％、mLDPE15-20％、降解母粒10-20％、高岭土母粒10-15％和芥酸酰胺爽滑母粒5-10％；
所述降解母粒，以质量百分比计，包括：纳米二氧化钛5-20wt％、聚氧乙烯10-30wt％、余量为LDPE；
所述高岭土母粒，以质量百分比计，包括：高岭土30-50wt％和LDPE50-70wt％；
所述可降解的环保聚烯烃热收缩膜的制备方法，包括以下步骤：
A.将各层原料按比例混合后分别使用单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后使用多层平行锥形模头进行多层共挤合层得到多层熔体，所述多层熔体充气得到膜泡，然后使用定型水套冷却定型得到多层结构的一次吹胀膜管；
B.所述一次吹胀膜管除水后经远红外陶瓷烘箱加热，然后通过打泡充气吹胀，再同步机械纵向拉伸至所需尺寸后进行定径冷却，所述一次吹胀膜管经所述远红外陶瓷烘箱加热后的温度为85-110℃；
C.最后进行退火和冷却，展平、切边、收卷得到可降解的环保聚烯烃热收缩膜。
2.根据权利要求1所述的可降解的环保聚烯烃热收缩膜，其特征在于，2.16kg压力、190℃条件下，所述外层和所述内层中的PP的熔融指数均为0.4-1.0g/10min，所述芯层中的LDPE的熔融指数为0.25-3g/10min。
3.根据权利要求1或2所述的可降解的环保聚烯烃热收缩膜，其特征在于，2.16kg压力、190℃条件下，所述外层、芯层和内层中的mLDPE的熔融指数均为0.5-5g/10min。
4.一种权利要求1-3任一项所述的可降解的环保聚烯烃热收缩膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将各层原料按比例混合后分别使用单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后使用多层平行锥形模头进行多层共挤合层得到多层熔体，所述多层熔体充气得到膜泡，然后使用定型水套冷却定型得到多层结构的一次吹胀膜管；
B.所述一次吹胀膜管除水后经远红外陶瓷烘箱加热，然后通过打泡充气吹胀，再同步机械纵向拉伸至所需尺寸后进行定径冷却；
C.最后进行退火和冷却，展平、切边、收卷得到可降解的环保聚烯烃热收缩膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述螺杆挤出机的温度设置为：加料段160-180℃、融化段160-190℃、均化段190-220℃；所述多层平行锥形模头的温度范围为190-220℃，模唇间隙为1.0-2.5mm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述膜泡的直径为400-560mm。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述定型水套中的冷却水的温度为10-17℃。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述机械纵向拉伸中横向拉伸的倍数为4.0-6.5倍，纵向拉伸的倍数为4.8-6.8倍。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述定径冷却采用5级冷却风环进行，第1级风环的风量为1000-2500m3/h，第2级风环的风量为1000-2500m3/h，第3级风环的风量为1000-2000m3/h，第4级和第5级风环的风量为500-1000m3/h。
10.根据权利要求4-9任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤C中，所述退火的温度为60-80℃，所述冷却使用的冷媒的温度为10-30℃。
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