CN114989518B - 一种生物聚乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种生物聚乙烯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚乙烯薄膜技术领域，提出了一种生物聚乙烯薄膜及其制备方法，包括以下重量份组分：石油基高压低密度聚乙烯15~25份、改性生物基线型低密度聚乙烯30~70份、石油基线型低密度聚乙烯0~25份、石油基低压高密度聚乙烯10~35份。通过上述技术方案，解决了相关技术中的生物基聚乙烯与石油基聚乙烯相容性不好，导致制得的聚乙烯薄膜物理指标差的问题。

Description

一种生物聚乙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯薄膜技术领域，具体的，涉及一种生物聚乙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
。实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会***性变革。做好碳达峰、碳中和的各项工作，优化产业结构和能源结构，培育壮大节能环保产业，推动资源节约高效利用具有重要意义。
生物基聚乙烯是最绿色的材料，这种新材料是生物基的，采用甘蔗制成，甘蔗能吸收大气中的二氧化碳，同时释放出氧气。生物基聚乙烯所用的原材料可以降低对化石能源的依赖性，同时提高了碳的可循环性。但是生物基聚乙烯的价格昂贵，不利于生产成本的控制，因此可将生物基聚乙烯与石油基聚乙烯共混。但是在实际实验过程中发现将生物基聚乙烯与石油基聚乙烯共混生产制得的薄膜物理指标差：薄膜色点、孔洞频发，且横向拉力不稳定，加工性能差。其原因在于生物基聚乙烯中的碳成分主要是C14，而石油基聚乙烯中的不含有C14，因此生物基聚乙烯与石油基聚乙烯碳成分不同导致二者相容性不好。
发明内容
本发明提出一种生物聚乙烯薄膜及其制备方法，解决了相关技术中的生物基聚乙烯与石油基聚乙烯相容性不好，导致制得的聚乙烯薄膜物理指标差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种生物聚乙烯薄膜，包括以下重量份组分：石油基高压低密度聚乙烯15~25份、改性生物基线型低密度聚乙烯30~70份、石油基线型低密度聚乙烯0~25份、石油基低压高密度聚乙烯10~35份。
作为进一步的技术，所述改性生物基线型低密度聚乙烯的制备方法为，将生物基线型低密度聚乙烯与改性助剂共混，经挤出机挤出，得到改性生物基线型低密度聚乙烯。
作为进一步的技术，所述改性助剂为氧化聚乙烯蜡。
作为进一步的技术，包括以下重量份组分：石油基高压低密度聚乙烯20~25份、改性生物基线型低密度聚乙烯30~50份、石油基线型低密度聚乙烯5~15份、石油基低压高密度聚乙烯20~30份。
作为进一步的技术，所述氧化聚乙烯蜡的添加量为生物基线型低密度聚乙烯重量的1%~10%。
作为进一步的技术，所述生物聚乙烯薄膜的克重为19.8~20.2 g/㎡。
本发明还提出一种所述生物聚乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将石油基高压低密度聚乙烯、改性生物基线型低密度聚乙烯、石油基线型低密度聚乙烯、石油基低压高密度聚乙烯进行共混，得到混合物；
S2、将混合物通过挤出机挤出，得到熔融状态的生物聚乙烯材料；
S3、将熔融状态的生物聚乙烯材料进行流延，制得生物聚乙烯薄膜。
作为进一步的技术，所述步骤S2挤出机加工温度为180℃~250℃。
作为进一步的技术，所述加工过程中模头温度与机筒最后一区温度相同。
作为进一步的技术，所述步骤S3流延过程挤出温度为220℃~240℃，冷却温度为25℃~35℃，加工速度为100~130m/min。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中采用氧化聚乙烯蜡对生物基聚乙烯进行改性，氧化聚乙烯蜡分子链中含有的极性基团与生物基聚乙烯的C14具有极性吸引导致的吸引力，同时具有分散性能，使得生物基聚乙烯和石油基聚乙烯的相容性得到有效的提升，所制得聚乙烯薄膜综合性能好。解决了生物基聚乙烯与石油基聚乙烯共混性能差、加工性能差，聚乙烯薄膜物理指标差的问题。并且氧化聚乙烯蜡为粉末状，不利于与颗粒状的原料进行共混，会产生分布不均匀性，附着进料口等现象的发生，所以需将氧化聚乙烯蜡与生物基聚乙烯提前混合。
2、本发明中的生物基线型低密度聚乙烯是一种绿色的材料，这种材料采用甘蔗制成，甘蔗能吸收大气中的二氧化碳，同时释放出氧气，生物基聚乙烯材料的使用可以降低对化石能源的依赖性，同时实现提高了碳的可循环性，着力实现国家碳达峰、碳中和的目标。
3、生物基聚乙烯材料价格昂贵，不利于生产成本的控制，所以采取生物PE与传统PE共混的工艺，但在实际实验及生产中发现当生物PE含量大于30%且小于70%时，两者共混性能不好，加工性能差，本发明将生物基聚乙烯进行改性后与石油基聚乙烯共混，改进了原料之间的相容性，薄膜表面的云雾、色点、孔洞现象得到改善，横向拉力均匀且稳定；生产速度可以提高到130m/min，大幅度改善了相容性不好所导致的加工性能差，薄膜表面及物理性能不稳定等不良指标。
4、本发明得到的薄膜的加工性能及各项物理指标，均高于纯生物基聚乙烯薄膜和纯生物基聚乙烯薄膜的各项指标，物理指标有20~55%的涨幅，其中耐水压值及横纵向拉伸强度两个指标最为明显，因此在此基础上可以生产更薄、克重更低的薄膜作为防水薄膜，不仅使用了可以实现碳循环的原材料，更加降低了单位面积的使用，达到节能降耗的目的。
5、通过本发明中石油基高压低密度聚乙烯、改性生物基线型低密度聚乙烯、石油基线型低密度聚乙烯、石油基低压高密度聚乙烯之间的配比，可以更好的提高生物基聚乙烯与石油基聚乙烯的相容性，提高薄膜的各项性能，当不按照本发明中四种物质的配比制得的生物聚乙烯薄膜，横纵向拉伸强度、横纵向拉伸率、耐水压值均有所下降。并且本发明通过高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的共混，也提高了生物聚乙烯薄膜的加工性能和物理性能。
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他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
生物基线型低密度聚乙烯与氧化聚乙烯蜡共混，经挤出机挤出，得到改性生物基线型低密度聚乙烯；其中氧化聚乙烯蜡的添加量为生物基线型低密度聚乙烯重量的5%；
生物聚乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、按表1称取各重量份组分后进行共混，得到混合物；
S2、将混合物通过挤出机挤出，得到熔融状态的生物聚乙烯材料，其中机筒1～8区温度依次为180℃、190℃、210℃、220℃、230℃、240℃、240℃和230℃，模头温度为230℃。
S3、将熔融状态的生物聚乙烯薄膜材料进行流延，制得生物聚乙烯薄膜，其中，流延过程挤出温度为220℃~240℃，冷却温度控制在25℃~35℃，加工速度见表2，制得生物聚乙烯薄膜。
实施例2
与实施例1相比，实施例2各重量份组分与实施例1不同（见表1），流延过程加工速度不同（见表2），其他与实施例1相同。
实施例3
与实施例1相比，实施例3各重量份组分与实施例1不同（见表1），流延过程加工速度不同（见表2），其他与实施例1相同。
实施例4
与实施例1相比，实施例4各重量份组分与实施例1不同（见表1），流延过程加工速度不同（见表2），氧化聚乙烯蜡的添加量为生物基线型低密度聚乙烯重量的1%，其他与实施例1相同。
实施例5
与实施例1相比，实施例5各重量份组分与实施例1不同（见表1），流延过程加工速度不同（见表2），氧化聚乙烯蜡的添加量为生物基线型低密度聚乙烯重量的10%，其他与实施例1相同。
实施例6
与实施例1相比，实施例6各重量份组分与实施例1不同（见表1），流延过程加工速度不同（见表2），氧化聚乙烯蜡的添加量为生物基线型低密度聚乙烯重量的6%，其他与实施例1相同。
对比例1
生物聚乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取石油基高压低密度聚乙烯20份、石油基线型低密度聚乙烯60份、石油基低压高密度聚乙烯20份共混，得到混合物；
S2、将混合物通过挤出机挤出，得到熔融状态的生物聚乙烯材料，其中机筒1～8区温度依次为180℃、190℃、210℃、220℃、230℃、240℃、240℃和230℃，模头温度为230℃。
S3、将熔融状态的生物聚乙烯薄膜材料进行流延，制得生物聚乙烯薄膜，其中，流延过程挤出温度为220℃~240℃，冷却温度控制在25℃~35℃，加工速度见表2，制得生物聚乙烯薄膜。
对比例2
与对比例1相比，对比例2将石油基线型低密度聚乙烯替换为等量的改性石油基线型低密度聚乙烯，加工速度见表2，其他与对比例1相同。
改性石油基线型低密度聚乙烯的制备方法为：将石油基线型低密度聚乙烯与氧化聚乙烯蜡共混，经过双螺杆塑化挤出，得到改性石油基线型低密度聚乙烯；氧化聚乙烯蜡的添加量为石油基线型低密度聚乙烯的6%。
对比例3
与对比例1相比，对比例3各组分重量份为：生物基高压低密度聚乙烯20份、生物基线型低密度聚乙烯60份、生物基低压高密度聚乙烯20份，加工速度见表2，其他与对比例1相同。
对比例4
与对比例1相比，对比例4各组分重量份为：生物基高压低密度聚乙烯20份、改性生物基线型低密度聚乙烯60份、生物基低压高密度聚乙烯20份，加工速度见表2，其他与对比例1相同。
改性生物基线型低密度聚乙烯的制备方法为：将生物基线型低密度聚乙烯与氧化聚乙烯蜡共混，经过双螺杆塑化挤出，得到改性生物基线型低密度聚乙烯；氧化聚乙烯蜡的添加量为生物基线型低密度聚乙烯重量的6%。
对比例5
与实施例3相比，对比例5将改性生物基线型低密度聚乙烯替换为等量的生物基线型低密度聚乙烯，加工速度见表2，其他与实施例3相同。
对比例6
与实施例3相比，对比例6将氧化聚乙烯蜡替换成等量的马来酸酐，其他与实施例3相同。
表1实施例1~6生物聚乙烯薄膜各重量份组分(份)
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2实施例1~6与对比例1~6流延过程加工速度
Figure 172421DEST_PATH_IMAGE002
对实施例1-6和对比例1-6制得的生物聚乙烯薄膜的薄膜克重、横纵向强度、横纵向拉伸率、耐水压进行检测：
其中：薄膜克重测试依据的标准：GB/T 31729-2015 塑料薄膜单位面积质量试验方法；
横纵向强度、横纵向拉伸率测试依据的标准：GB/T 1040.3-2006 塑料拉伸性能的测定第3部分薄膜和薄片的试验条件；
耐水压测试依据的标准：GB/T 4744-2013 纺织织物抗渗水性测定静水压试验。
表3实施例1~6与对比例1~6生物聚乙烯薄膜各项指标
Figure DEST_PATH_IMAGE003
通过表3可知，对比例1~5薄膜的各项综合指标均低于实施例1~6，对比例1、对比例2的原料为纯石油基聚乙烯，对比例3、对比例4的原料为纯生物基聚乙烯，对比例1、2所生产的薄膜各项指标均高于对比例3、4，说明纯生物基聚乙烯制备得到的薄膜品质要高于纯石油基聚乙烯制备的薄膜。
与实施例3相比，对比例5中生物基线型低密度聚乙烯不进行改性，得到的薄膜表面的云雾、色点、孔洞现象频繁出现，通过工艺的调整并未得到解决，加工性能也有较大的影响，流延加工速度只能维持在最高30m/min，强制提速会产生断膜的现象。说明将生物基聚乙烯与石油基聚乙烯共混性能不好，相容性差；对比例5薄膜的各项指标也低于对比例1~4，说明将不进行改性的生物基聚乙烯与石油基聚乙烯共混制备得到的薄膜品质，不仅低于改性生物基聚乙烯与石油基聚乙烯制备的薄膜，还低于纯生物基聚乙烯制备的薄膜、纯石油基制备的薄膜。与实施例3相比，对比例6将氧化聚乙烯蜡替换成等量的马来酸酐，得到的生物聚乙烯薄膜各项指标均低于实施例3。只有采用氧化聚乙烯蜡对生物基线型低密度聚乙烯改性，才能提高聚乙烯薄膜的综合性能。
通过表3可以得到，实施例6为最佳实施例，其加工速度与各项物理指标都相对较高。说明将生物基线型低密度聚乙烯进行改性可以提高，生物基聚乙烯和石油基聚乙烯的相容性，并且高于纯生物基聚乙烯薄膜和纯生物基聚乙烯薄膜，解决了生物基聚乙烯与石油基聚乙烯共混性能不好，相容性差的问题。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物聚乙烯薄膜，其特征在于，包括以下重量份组分：石油基高压低密度聚乙烯15～25份、改性生物基线型低密度聚乙烯30～70份、石油基线型低密度聚乙烯5～15份、石油基低压高密度聚乙烯10～35份；
所述改性生物基线型低密度聚乙烯的制备方法为，将生物基线型低密度聚乙烯与改性助剂共混，经挤出机挤出，得到改性生物基线型低密度聚乙烯；
所述改性助剂为氧化聚乙烯蜡；
所述氧化聚乙烯蜡的添加量为生物基线型低密度聚乙烯重量的1％～10％。
2.根据权利要求1所述的一种生物聚乙烯薄膜，其特征在于，包括以下重量份组分：石油基高压低密度聚乙烯20～25份、改性生物基线型低密度聚乙烯30～50份、石油基线型低密度聚乙烯5～15份、石油基低压高密度聚乙烯20～30份。
3.一种如权利要求1所述的生物聚乙烯薄膜，其特征在于，所述生物聚乙烯薄膜的克重为19.8～20.2g/㎡。
4.一种如权利要求1所述的生物聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将石油基高压低密度聚乙烯、改性生物基线型低密度聚乙烯、石油基线型低密度聚乙烯、石油基低压高密度聚乙烯进行共混，得到混合物；
S2、将混合物通过挤出机挤出，得到熔融状态的生物聚乙烯材料；
S3、将熔融状态的生物聚乙烯材料进行流延，制得生物聚乙烯薄膜。
5.根据权利要求4所述的一种生物聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2挤出机加工温度为180℃～250℃。
6.根据权利要求5所述的一种生物聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述加工过程中模头温度与机筒最后一区温度相同。
7.根据权利要求4所述的一种生物聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3流延过程挤出温度为220℃～240℃，冷却温度为25℃～35℃，加工速度为100～130m/min。
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