CN1693347A - 一种透明薄膜母料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种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分(以重量份计)：无机粉体75～85份，复合载体树脂7～15份，润滑剂2～7份，复合偶联剂1～4份，分散剂1～2份。其制备方法是由以下步骤构成：(1)首先用通用改性设备将复合载体树脂提前共混熔化或粉末化处理；(2)在高速混合机中先由分散剂、复合偶联剂包覆无机粉体表面，再用热塑性弹性体包覆，最后用熔化的或粉末化的复合载体树脂进行包覆；(3)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

一种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：一种透明薄膜母料，其特征在于包括下列各组份(以重量份计)：无机粉体75～85份，复合载体树脂7～15份，润滑剂2～7份，复合偶联剂1～4份，分散剂1～2份。所述无机粉体为滑石粉或碳酸钙或硅灰石中的一种。所述复合载体树脂为二种或二种以上的树脂，通过共混熔化或粉末化处理复合方法获得预混合预塑化的复合载体，复合载体可以由低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、乙烯——辛烯共聚物弹性体、聚乙烯——醋酸乙烯酯共聚物组成。所述润滑剂为脂肪酸和硬脂酸锌。所述复合偶联剂为铝酸酯偶联剂、稀土偶联剂、钛酸酯偶联剂中的两种。所述分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺、单甘酯、白油中的一种。其制备方法是由以下步骤构成：(1)首先用通用改性设备将复合载体树脂提前共混熔化或粉末化处理；(2)在高速混合机中先由分散剂、复合偶联剂包覆无机粉体表面，再用热塑性弹性体包覆，最后用熔化的或粉末化的复合载体树脂进行包覆；(3)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：

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

(3)分散性：

在透明薄膜母料中，经过稀土偶联剂在内的复合偶联剂处理的滑石微小晶体，可以进入线性低密度聚乙烯等大分子链中，减少了滑石微细颗粒间的团聚现象和不断分层的弱界面现象，使滑石均匀分散在线性低密度聚乙烯与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：

透明薄膜母料使用无机粉体/弹性体/聚合物三元复合体系，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。

(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。

无机粉体的选择：

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。

基于以上认识，本发明最终选择滑石粉作为无机粉体，其晶体折光率为1.54，接近聚乙烯。

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无机粉体。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。

3、配方体系的选择

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聚合物/弹性体/无机粉体就可以克服这一缺点。对于无机粉体先在表面用热塑性弹性体包覆少量一层，形成外软内硬的复合粒子再加入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。

本发明透明薄膜母料的技术要点为：

(1)以有机包覆，三元共混理论为核心，构筑载体树脂/热塑性弹性体/滑石粉三元复合体系配方。

(2)茂金属共混理论，使用进口8个碳的茂金属聚乙烯(mPE)与载体树脂低密度聚乙烯共混。

(3)使用单甘酯，增加薄膜光亮性。

(4)采用通用辅助设备，使树脂在其中提前熔化。

(5)采用了预塑化，预混合工艺。在改性设备——高冷搅机组中先由分散剂、偶联剂包覆粉体表面，再用热塑性弹性体包覆，最后使用熔化的(或粉末化的)树脂进行包覆。使得高填充量达80％的无机粉体与各种树脂，助剂充分分散、混合，于是树脂实现了预塑化的目的，进入双螺杆挤出机后，容易塑化成型，使母料从外观到内部质量都达最好。

(6)使用复合偶联剂的工艺，对于无机粉体，特别是滑石粉在高、冷搅机组中的改性工艺，决不是采用普通一种偶联剂方法，而是先加分散剂白油，再加铝酸酯偶联剂，最后还要加上稀土偶联剂，成为一种复合偶联剂，以克服弱界面现象使界面结合最牢，表面处理效果最好。

本发明透明薄膜母料的配方材料的选择：

1、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。

本发明选择低密度聚乙烯树脂做载体，茂金属选择8个碳的聚乙烯(mPE)，热塑性弹性体选择乙烯——辛烯共聚物弹性体，线性低密度聚乙烯选择进口树脂，相容剂选择乙烯——醋酸乙烯酯共聚物或α-甲基苯乙烯。

2、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：分散剂、复合偶联剂、润滑剂、光亮剂。

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、通用辅助设备：加热范围0～300℃；

3、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：

配方比例如下

名称	滑石粉	乙撑双硬脂酸酰胺	铝酸酯偶联剂	稀土偶联剂	硬脂酸锌	硬脂酸	低密度聚乙烯	茂金属聚乙烯	乙烯-辛烯共聚物
										份数	80	1	1	1	2	3	8	2	2

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

Claims (7)

1.一种透明薄膜母料，其特征在于包括下列各组份(以重量份计)：

无机粉体        75～85份，

复合载体树脂    7～15份，

润滑剂          2～7份，

复合偶联剂      1～4份，

分散剂          1～2份。

2.根据权利要求1所述的透明薄膜母料，其特征在于：无机粉体为滑石粉或碳酸钙或硅灰石中的一种。

3.根据权利要求1所述的透明薄膜母料，其特征在于：复合载体树脂为二种或二种以上的树脂，通过共混熔化或粉末化处理复合方法获得预混合预塑化的复合载体，复合载体可以由低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、乙烯——辛烯共聚物弹性体、聚乙烯——醋酸乙烯酯共聚物组成。

4.根据权利要求1所述的透明薄膜母料，其特征在于：润滑剂为脂肪酸和硬脂酸锌。

5.根据权利要求1所述的透明薄膜母料，其特征在于：复合偶联剂为铝酸酯偶联剂、稀土偶联剂、钛酸酯偶联剂中的两种。

6.根据权利要求1所述的透明薄膜母料，其特征在于：分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺、单甘酯、白油中的一种。

7.由权利要求1～6中任意一种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)首先用通用改性设备将复合载体树脂提前共混熔化或粉末化处理；

(2)在高速混合机中先由分散剂、复合偶联剂包覆无机粉体表面，再用热塑性弹性体包覆，最后用熔化的或粉末化的复合载体树脂进行包覆；

(3)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。