CN112297566A - 一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及聚乙烯包装膜领域，具体公开了一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜及其制备方法。一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜包括内层和两个分别位于内层两侧的外层，所述内层包括以下质量份数：聚乙烯：80‑100份；云母片：20‑30份；所述云母片的粒径为100‑200nm；同时还公布了其制备方法，以获得本申请的聚乙烯膜，其具有耐高温高阻隔的性能。

Description

一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及聚乙烯包装膜领域，更具体地说，它涉及一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯膜主要是用来缠绕外包装，其包装的优势就是因其有高的纵横拉伸率、高强的粘性、好的回缩力、防穿透力，聚乙烯膜一般是由聚乙烯颗粒经共挤形成片材后，再经纵横两个方向的拉伸而制得。
目前，现有的聚乙烯膜的制备工艺包括以下步骤：
(A)配料：将聚乙烯树脂、防粘剂、爽滑剂和抗静电剂混合均匀；
(B)挤出：原料经挤出机平模口缝隙挤出；
(C)拉伸：拉伸分为横向拉伸和纵向拉伸，纵向拉伸比1.05-3.5倍和横向拉伸比3-4.5倍；
(D)冷却：冷却辊温度为30-110℃。
针对上述中的相关技术，发明人认为现有的聚乙烯膜的阻隔性差，当聚乙烯膜处于高温潮湿的情况下，其阻隔性会有所下降，无法保证聚乙烯膜作为包装材料的包装效果。
发明内容
为了提高聚乙烯膜的耐高温高阻隔性，本申请提供一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜。
为了获得一种耐高温高阻隔性的聚乙烯膜，本申请提供一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜的制备方法。
本申请提供的一种耐高温高阻隔性的聚乙烯膜采用如下的技术方案：
一种耐高温高阻隔性的聚乙烯膜，包括以下质量份数的原料制得：
一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，包括内层和两个分别位于内层两侧的外层，所述内层包括以下质量份数：
聚乙烯：80-100份
云母片：20-30份
所述云母片的粒径为100-200nm
通过采用上述技术方案，云母片为薄片状具有阻水性能，云母片水平分散在聚乙烯膜的内层，可起到阻挡水蒸气穿透聚乙烯膜的作用，原料进行熔融共混时，还未达到云母片的熔点，使得云母片保持片状结构，起到阻隔的作用，提高聚乙烯膜的阻隔性能。
优选的，所述云母片加热烘干后加入到原料中。
通过采用上述技术方案，烘干后的云母片可吸收水分，防止水分穿透聚乙烯膜，提高阻隔性，同时云母片有绝缘及低损失的热阻功能，使聚乙烯膜具备了绝缘性和耐电性。
优选的，所述内层还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂可与聚乙烯交联，得到的产品具有良好的稳定性和耐水性，同时硅烷偶联剂能提高云母片的分散性，减少云母片的团聚，提高产品的阻隔性能，同时硅烷偶联剂还能提高阻燃剂的分散性，阻燃剂为无机物，而聚乙烯为非极性材料，硅烷偶联剂的加入可以增强阻燃剂与非极性材料之间的界面黏结力和亲和力，使阻燃剂与聚乙烯能够具有良好的相容性和均匀分散性，从而提高聚乙烯膜的阻燃效果。
优选的，所述内层还包括过氧化物引发剂，所述过氧化物引发剂为过氧化二苯甲酰。
通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂与聚乙烯在过氧化物引发剂的存在下进行接枝，水解缩合，得到的聚乙烯具有较好的化学结合能力，同时还使制得的聚乙烯膜具有良好的稳定性、耐热性和耐水性，从而提高聚乙烯膜的阻隔性。
优选的，所述内层包括乙烯-乙烯醇(EVOH)。
通过采用上述技术方案，乙烯-乙烯醇共聚物本身为高阻隔性材料，对气体具有阻隔作用，通过与聚乙烯共混使制得的聚乙烯膜具备了更好的阻隔性，同时乙烯-乙烯醇结构中含有羟基，羟基可提升聚乙烯与云母片的相容性，使云母片更好的分散在聚乙烯内层，提高产品的阻隔性能。
优选的，所述外层包括阻燃剂，所述阻燃剂为氢氧化铝微粉。
通过采用上述技术方案，氢氧化铝微粉作阻燃剂，具有抗熔滴，促碳化，不挥发，不渗透，能长期保留在聚合物中等功效，且无毒、稳定性好的特点，高温下不产生有毒气体，氢氧化铝可减缓聚乙烯的热降解温度，具有良好的阻燃效果。
优选的，所述外层还包括抗氧剂，所述为抗氧剂BHT(2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚)。
通过采用上述技术方案，抗氧剂BHT具有优异的抗氧化性能，可防止外层材料发生氧化和老化的问题，保证了聚乙烯膜的力学性能。
本申请提供的一种耐高温高阻隔性的聚乙烯膜的制备方法，采用如下的技术方案：
根据上述任意一项所述的耐高温高阻隔性聚乙烯膜的制备方法，包括以下步骤，
S1：将聚乙烯、云母片等原料混合均匀后加入挤出机挤出，造粒，将造粒后的接枝聚乙烯置于水中浸泡1小时后取出在110℃下烘干4h，得到交联聚乙烯，交联聚乙烯为内层基体；
S2：将外层基体和内层基体放入三层共挤内冷吹塑设备，利用三条基筒螺杆进行进料、熔融和挤出后进入模具，通过模具内挤压分流后经过高强度立式旋转牵引机引出成型，所述外层基体为纯聚乙烯或改性聚乙烯。
通过采用上述技术方案，云母片加入聚乙烯膜的内层，可起到阻挡水蒸气穿透聚乙烯膜的作用，原料进行熔融共混时，还未达到云母片的熔点，使得云母片保持片状结构，起到阻隔的作用。聚乙烯进行接枝改性后与云母片更好的结合，使得具有高阻隔性的同时还具有良好的耐热性和耐水性，之后再与外层基体共同挤出，使制成的聚乙烯膜具有高阻隔性和耐热性。
优选的，根据上述所述的耐高温高阻隔性聚乙烯膜的制备方法，包括以下步骤，
S1：将包括聚乙烯、硅烷偶联剂、过氧化物引发剂、云母片在内的原料混合均匀后加入挤出机挤出，造粒，将造粒后的接枝聚乙烯置于水中浸泡1小时后取出在110℃下烘干4h，得到交联聚乙烯，交联聚乙烯为内层预制基体；
再将内层预制基体与原料中的全部乙烯-乙烯醇共聚物熔融混合，挤出造粒得到内层基体；
S2：将外层基体和内层基体放入三层共挤内冷吹塑设备，利用三条基筒螺杆进行进料、熔融和挤出后进入模具，通过模具内挤压分流后经过高强度立式旋转牵引机引出成型，所述外层基体为纯聚乙烯或改性聚乙烯。
通过采用上述技术方案，聚乙烯在过氧化物引发剂的作用下，与硅烷偶联剂进行反应，硅烷偶联剂与聚乙烯在挤出机中熔融共混完成接枝反应，然后在水的作用下，硅烷水解成硅醇，经缩合脱水而交联，同时硅烷偶联剂改性聚乙烯水解时生成的硅羟基，可与无机物云母片结合，得到交联聚乙烯有良好的稳定性、耐热性和耐水性，之后再与乙烯-乙烯醇共聚物熔融混合，由于过氧化物引发剂的不稳定性，先将过氧化物引发剂反应完全后再加入乙烯-乙烯醇共聚物，保证乙烯-乙烯醇共聚物原有的化学性能不被破坏，提高聚乙烯膜的高阻隔性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、云母片为薄片状具有阻水性能，云母片分散在聚乙烯膜的内层，可起到阻挡水蒸气穿透聚乙烯膜的作用，原料进行熔融共混时，还未达到云母片的熔点，使得云母片保持片状结构，起到阻隔的作用，提高聚乙烯膜的阻隔性能。加入烘干后的云母片能更好的吸收水分，防止水分穿透聚乙烯膜，提高阻隔性，同时云母片有绝缘及低损失的热阻功能，使聚乙烯膜具备了绝缘性和耐电性。
2、硅烷偶联剂与聚乙烯在过氧化物引发剂的存在下进行接枝，水解缩合，得到的聚乙烯具有较好的化学结合能力，使制得的聚乙烯膜具有良好的稳定性、耐热性和耐水性，从而提高聚乙烯膜的阻隔性。同时硅烷偶联剂还能提高阻燃剂的分散性，阻燃剂为无机物，而聚乙烯为非极性材料，硅烷偶联剂的加入可以增强阻燃剂与非极性材料之间的界面黏结力和亲和力，使阻燃剂与聚乙烯能够具有良好的相容性和均匀分散性，从而提高聚乙烯膜的耐高温的效果。
3、乙烯-乙烯醇共聚物本身为高阻隔性材料，对气体具有阻隔作用，通过与聚乙烯共混使制得的聚乙烯膜具备了更好的阻隔性，同时乙烯-乙烯醇结构中含有羟基，羟基可提升聚乙烯与云母片的相容性，使云母片更好的分散在聚乙烯内层，提高产品的阻隔性能。
4、氢氧化铝微粉作阻燃剂，具有抗熔滴，促碳化，不挥发，不渗透，能长期保留在聚合物中等功效，且无毒、稳定性好的特点，高温下不产生有毒气体，氢氧化铝可减缓聚乙烯的热降解温度，具有良好的耐高温效果。
具体实施方式
原料来源：
聚乙烯由上海易恩化学技术有限公司提供，牌号为9003-07-0。
云母片由上海西格生物科技有限公司提供，牌号为12001-26-2。
乙烯-乙烯醇共聚物由天津希恩思生化科技有限公司提供，牌号为25067-34-9。
乙烯基三乙氧基硅烷为南京经天纬化工有限公司市售产品。
过氧化二苯甲酰为东营市海京化工有限公司市售产品。
氢氧化铝微粉为扬州帝蓝化工原料有限公司市售产品。
2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚为南京大唐化工市售产品。
实施例1，
一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，其内层和两个分别位于内层两侧的外层，内层包括以下质量份数：
聚乙烯：90份，
云母片：25份，
云母片的粒径为100-200nm，
硅烷偶联剂：50份，
过氧化物引发剂：50份，
乙烯-乙烯醇共聚物：24份，
外层包括以下质量份数：
阻燃剂：50份，
抗氧剂：26份，
其中硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；
过氧化物引发剂为过氧化二苯甲酰；
阻燃剂为氢氧化铝微粉，微粉平均粒径为1.0-2.0微米；
抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
其制备工艺如下：
包括以下步骤：
S1：将聚乙烯、硅烷偶联剂、过氧化物引发剂、云母片等原料混合均匀后加入挤出机挤出，造粒，将造粒后的接枝聚乙烯置于水中浸泡1小时后取出在110℃下烘干4h，得到交联聚乙烯，交联聚乙烯为内层预制基体；
再将内层预制基体与原料中的全部乙烯-乙烯醇共聚物熔融混合，内层熔融温度为110℃，挤出造粒得到内层基体；
将改性聚乙烯、氢氧化铝微粉和2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚熔融混合，外层熔融温度为85℃，挤出造粒得到外层基体；
S2：将外层基体和内层基体放入三层共挤内冷吹塑设备，利用三条基筒螺杆进行进料、熔融和挤出后进入模具，融融温度为100℃，通过模具内挤压分流后经过高强度立式旋转牵引机引出成型。
实施例2～5，一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例1的基础上，其区别在于原料用量不同。
实施例1～实施例5的原料用量如下表所示。
表一，实施例1～实施例5的原料用量
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
聚乙烯/kg 80 85 87 94 100
云母片/kg 20 24 26 29 30
硅烷偶联剂/kg 40 45 49 55 60
过氧化物引发剂/kg 40 46 51 56 60
乙烯-乙烯醇共聚物/kg 20 24 27 29 30
阻燃剂/kg 40 43 49 56 60
抗氧剂/kg 20 22 26 28 30
对比例1，
一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例3的基础上，其云母片用量为0kg。
对实施例1～5和对比例1的聚乙烯膜进行测试。
测试包括：
1.耐水蒸气阻隔测试：按照GB/T 21529-2008中规定的方法进行测定；
2.耐高温测试：利用品牌是CN，型号是RSY-01,RSY-R2的薄膜热收缩性能测试仪检测薄膜的热形变温度。
测试结果如下表。
表二，实施例1-5和对比例1的聚乙烯膜测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
水蒸气透过率(g/m<sup>2</sup>·24h) 1.26 1.3 1.1 1.16 1.2 3.3
热形变温度(℃) 132 134 140 136 130 100
实施例1～5的水蒸气透过率优于对比例1，故本申请中聚乙烯膜的内层加入云母片，云母片为薄片状具有阻水性能，可起到阻挡水蒸气穿透聚乙烯膜的作用，原料进行熔融共混时，还未达到云母片的熔点，使得云母片保持片状结构，起到阻隔的作用，提高聚乙烯膜的阻隔性能。
实施例1～5的热形变温度优于对比例1，故本申请中聚乙烯膜的内层加入云母片，可提高本申请聚乙烯膜的耐高温性。
实施例6，
一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例3的基础上，其内层的云母片未经加热烘干加入到原料中。
实施例7，
一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例3的基础上，其内层的硅烷偶联剂的用量为0。
实施例8，
一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例3的基础上，其内层的过氧化物引发剂的用量为0。
实施例9，
一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例3的基础上，其乙烯-乙烯醇的用量为0。
对实施例6-9聚乙烯膜进行测试。
测试结果如下表。
表三，实施例6-9聚乙烯膜测试结果
实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
水蒸气透过率(g/m<sup>2</sup>·24h) 1.2 1.6 1.4 1.3
热形变温度(℃) 135 120 125 130
结合实施例3和实施例6并结合表二、三可以看出，本申请中内层加入加热烘干后的云母片可以让云母片更好的吸水，本身云母片自身的阻隔性能可较少水蒸气穿透聚乙烯膜，同时云母片有绝缘及低损失的热阻功能，使聚乙烯膜具备了绝缘性和耐电性。
结合实施例3和实施例7并结合表二、三可以看出，本申请中内层加入的硅烷偶联剂可与聚乙烯交联，得到的产品具有良好的稳定性和耐水性，同时硅烷偶联剂能提高云母片的分散性，减少云母片的团聚，提高产品的阻隔性能，同时硅烷偶联剂还能提高阻燃剂的分散性，阻燃剂为无机物，而聚乙烯为非极性材料，硅烷偶联剂的加入可以增强阻燃剂与非极性材料之间的界面黏结力和亲和力，使阻燃剂与聚乙烯能够具有良好的相容性和均匀分散性，从而提高聚乙烯膜的阻燃效果。
结合实施例3和实施例8并结合表二、三可以看出，本申请中过氧化物引发剂为聚乙烯与硅烷偶联剂进行交联聚合提供了条件，使得到的聚乙烯具有较好的化学结合能力，使制得的聚乙烯膜具有良好的稳定性、耐热性和耐水性，从而提高聚乙烯膜的阻隔性。
结合实施例3和实施例9并结合表二、三可以看出，本申请中乙烯-乙烯醇共聚物本身为高阻隔性材料，对气体具有阻隔作用，通过与聚乙烯共混使制得的聚乙烯膜具备了更好的阻隔性，同时乙烯-乙烯醇结构中含有羟基，羟基可提升聚乙烯与云母片的相容性，使云母片更好的分散在聚乙烯内层，提高产品的阻隔性能。
实施例10，一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例3的基础上，其外层的阻燃剂的用量为0。
实施例11，一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例3的基础上，其外层的抗氧剂的用量为0。
对实施例10-11聚乙烯膜进行测试。
测试结果如下表。
表四，实施例10-11聚乙烯膜测试结果
实施例10 实施例11
水蒸气透过率(g/m<sup>2</sup>·24h) 1.3 1.4
热形变温度(℃) 122 125
结合实施例3和实施例10并结合表二、四可以看出，本申请中外层加入阻燃剂氢氧化铝，氢氧化铝能长期保留在聚合物中可减缓聚乙烯的热降解温度，高温下不产生有毒气体，具有良好的耐高温的效果。
结合实施例3和实施例11并结合表二、四可以看出，本申请中外层加入抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚可防止外层材料发生氧化和老化的问题，保证了聚乙烯膜的力学性能。
实施例12，
一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，基于实施例3的基础上，其制备方法为：
S1：将聚乙烯、云母片、硅烷偶联剂、过氧化物引发剂、乙烯-乙烯醇共聚物等原料混合均匀后加入挤出机挤出，造粒，将造粒后的接枝聚乙烯置于水中浸泡1小时后取出在110℃下烘干4h，得到交联聚乙烯，交联聚乙烯为内层基体；
将改性聚乙烯、阻燃剂、抗氧剂熔融共混，挤出造粒得到外层基体；
S2：将外层基体和内层基体放入三层共挤内冷吹塑设备，利用三条基筒螺杆进行进料、熔融和挤出后进入模具，通过模具内挤压分流后经过高强度立式旋转牵引机引出成型。
对实施例12聚乙烯膜进行测试。
测试结果如下表。
表五，实施例12聚乙烯膜测试结果
实施例12
水蒸气透过率(g/m<sup>2</sup>·24h) 1.5
热形变温度(℃) 124
结合实施例3和实施例12并结合表二、五可以看出，本申请先制备交联聚乙烯，之后再与乙烯-乙烯醇共聚物熔融混合，由于过氧化物引发剂的不稳定性，先将过氧化物引发剂反应完全后再加入乙烯-乙烯醇共聚物，保证乙烯-乙烯醇共聚物原有的化学性能不被破坏，提高聚乙烯膜的高阻隔性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，其特征在于，包括内层和两个分别位于内层两侧的外层，所述内层包括以下质量份数：
聚乙烯：80-100份
云母片：20-30份
所述云母片的粒径为100-200nm。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，其特征在于：所述云母片加热烘干后加入到原料中。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，其特征在于：所述内层还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，其特征在于：所述内层还包括过氧化物引发剂，所述过氧化物引发剂为过氧化二苯甲酰。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，其特征在于：所述内层包括乙烯-乙烯醇（EVOH）。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，其特征在于：所述外层包括阻燃剂，所述阻燃剂为氢氧化铝微粉。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温高阻隔性聚乙烯膜，其特征在于：所述外层还包括抗氧剂，所述抗氧剂为抗氧剂BHT（2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚）。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的耐高温高阻隔性聚乙烯膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将聚乙烯、云母片等原料混合均匀后加入挤出机挤出，造粒，将造粒后的接枝聚乙烯置于水中浸泡1小时后取出在110℃下烘干4h，得到交联聚乙烯，交联聚乙烯为内层基体；
S2：将外层基体和内层基体放入三层共挤内冷吹塑设备，利用三条基筒螺杆进行进料、熔融和挤出后进入模具，通过模具内挤压分流后经过高强度立式旋转牵引机引出成型，所述外层基体为纯聚乙烯或改性聚乙烯。
9.根据权利要求5所述的耐高温高阻隔性聚乙烯膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将包括聚乙烯、硅烷偶联剂、过氧化物引发剂、云母片在内的原料混合均匀后加入挤出机挤出，造粒，将造粒后的接枝聚乙烯置于水中浸泡1小时后取出在110℃下烘干4h，得到交联聚乙烯，交联聚乙烯为内层预制基体；
再将内层预制基体与原料中的全部乙烯-乙烯醇共聚物熔融混合，挤出造粒得到内层基体；
S2：将外层基体和内层基体放入三层共挤内冷吹塑设备，利用三条基筒螺杆进行进料、熔融和挤出后进入模具，通过模具内挤压分流后经过高强度立式旋转牵引机引出成型，所述外层基体为纯聚乙烯或改性聚乙烯。
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