CN106810739A

CN106810739A - 一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒

Info

Publication number: CN106810739A
Application number: CN201611097335.5A
Authority: CN
Inventors: 佘海中
Original assignee: Changxin Tiansheng Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Changxin Tiansheng Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2017-06-09

Abstract

本发明涉及功能母料领域，公开了一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒，由以下重量份组份制备而成：载体树脂80～100份、增韧剂20～25份、低密度聚丙烯树脂10～15份、固化剂1～2份、氧化聚乙烯蜡0.6～1.0、白炭黑0.6～0.8份、抗氧剂1076 0.5～0.8份、偶联剂0.5～1.0份，其中载体树脂为聚乙烯树脂，增韧剂组份由牛奶纤维、玉米纤维和石墨烯组成。本发明的功能母粒协同牛奶纤维、玉米纤维、低密度聚丙烯等的抗拉伸、强度高、耐划痕的特点，改善聚乙烯包装膜制品的拉伸韧性、抗穿刺能力，提升聚乙烯包装膜制品的耐老化、抗菌性能，延长聚乙烯包装膜使用寿命。

Description

一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒

技术领域

本发明涉及功能性母料领域，具体涉及一种用于提高聚乙烯包装膜韧性的功能母粒。

背景技术

聚乙烯（PE）是乙烯聚合制得的一种热塑性树脂，具有优良的电绝缘性能、化学稳定性、吸水性小且能耐大多数酸碱侵蚀，因此是制作包装膜的优选材料之一，尤其是整件啤酒、罐装饮料、瓶装饮料的外包装膜，该类包装膜不易破损、不怕潮、使用很方便。但是这种包装膜拉伸韧性不高、抗穿刺性不稳定，出现在外力拉扯下容易产生永久变形且经常发生包体破裂等问题，进而导致使用寿命短。中国专利CN104893082A，公布日2015年9月9日，专利名称一种高强度高透明聚乙烯热收缩膜，公开了一种添加有茂金属聚乙烯的聚乙烯热收缩膜，通过茂金属聚乙烯提高聚乙烯热收缩膜的热封性和强度。但是这种聚乙烯热收缩膜的拉伸韧性、抗穿刺性未有明显的提高。

母粒是将超常量的改性化学助剂均匀负载在载体树脂中而得到的粒状聚集体。与直接在制品中添加改性化学助剂相比：母粒的分散效果好使制品的性能均匀，母粒的载体树脂与制品树脂的相容性好使添加母粒的制品的性能提提升效果更好，母粒的使用安全、功能全面。

发明内容

针对现有聚乙烯包装膜抗拉韧性、抗穿刺能力弱，出现在外力撕扯下容易永久变形和包体破裂的问题，影响使用寿命，本发明的目的在于提供一种可以添加到包装膜制品用聚乙烯材料中的功能母粒，改善聚乙烯包装膜的拉伸韧性、抗穿刺能力的效果，使聚乙烯包装膜在外力撕扯下不易变形，提高聚乙烯包装膜的使用寿命。

本发明提供如下的技术方案：

一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80～100份、增韧剂20～25份、低密度聚丙烯树脂10～15份、固化剂1～2份、氧化聚乙烯蜡0.6～1.0、白炭黑0.6～0.8份、抗氧剂1076 0.5～0.8份、偶联剂0.5～1.0份，其中载体树脂为聚乙烯树脂，增韧剂的组份以重量份比计为：牛奶纤维: 玉米纤维:石墨烯=1:1.2～1.5:0.5～0.7。

本发明的功能母粒选用聚乙烯树脂作为载体树脂与聚乙烯包装膜制品的相容性好，可使功能母粒在聚乙烯包装膜制品中分散更为均匀，有助于提升聚乙烯包装膜制品性能一致性。牛奶纤维是以牛乳、聚丙烯腈为原料制得的动物蛋白纤维，有极好的抗拉伸强度。牛奶纤维的干断裂强度≥2.5 厘牛/分特，干断裂伸长率16.0～25.0% ，玉米纤维是以玉米、小麦等的淀粉为原料获得的聚酸乳纤维，具有良好的弹性和形态保持性且强度高。通过将牛奶纤维、玉米纤维添加到包装膜制品用的聚乙烯材料中与聚乙烯之间形成共混、交联，并协同石墨烯可以提高塑料拉伸性、柔韧性的特点，可有效改善聚乙烯包装膜制品的拉伸强度。而且牛奶纤维的抗菌性与玉米纤维的抗紫外线能力协同抗氧剂1076的抗氧化性可以提高聚乙烯包装膜制品的耐老化能力，进一步强化聚乙烯包装膜的强度。低密度聚丙烯树脂的结晶程度高，具有优于聚乙烯的抗划痕性、表面刚度以及抗冲击强度。将低密度聚丙烯树脂作为功能母粒的组份添加后与聚乙烯交联并协同提高聚乙烯的交联程度的固化剂一起可以提高聚乙烯包装膜制品的耐穿刺能力。氧化聚乙烯蜡可以使功能母粒中的各成分在聚乙烯材料中均匀分散，提高聚乙烯包装膜制品的性能一致性。白炭黑通过反射大部分的紫外线提高聚乙烯包装膜制品的光稳定性，强化玉米纤维的耐候作用。通过协同以上各组份的效果，本发明的功能母粒能够提升聚乙烯包装膜材料的抗拉伸强度和抗穿刺能力，并提升耐老化、抗菌能力，延长聚乙烯包装膜材料的使用寿命。

作为本发明的一种改进，所述固化剂为氨乙基哌嗪。氨乙基哌嗪作为固化剂能够改善聚乙烯材料的交联程度，同时氨乙基哌嗪有良好的颜色稳定性和耐化学腐蚀性能，可以提高聚乙烯包装膜材料的使用寿命。

作为本发明的一种改进，所述偶联剂为硅烷偶联剂。硅烷偶联剂可以改善白炭黑与聚乙烯、低密度聚丙烯之间的表面活性，提升聚乙烯包装膜材料的产品性能。

一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在60～70 ℃搅拌混合60～90分钟，搅拌速度200～230 r/min；

（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为200～250 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；

（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+18目的筛网过筛。

首先将原料在混合搅拌机中高速搅拌均匀，提高功能母粒的性能一致性。通过双螺杆挤出机熔融复合挤出成颗粒状，提高了功能母粒在聚乙烯包装膜制品中的均匀分散程度，有助于聚乙烯包装膜制品性能均匀一致。功能母粒的粒径可通过-15目～+18目的筛网，既保证功能母粒在聚乙烯包装膜制品中均匀分散，又避免粒径过大影响功能母粒在聚乙烯颗粒制备中的熔融分散效果。

作为本发明的一种改进，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～190 ℃、五段190～195 ℃、六段195～200 ℃、七段190～195 ℃，模头温度为190～195 ℃。通过设定双螺杆挤出机各段的操作温度逐渐上升，充分释放功能母粒中各配料的功能特性，提高功能母粒性能稳定均匀。

作为本发明的一种改进，在进行步骤（3）筛选前将步骤（2）所得颗粒首先在140～150 ℃下通风干燥2～4小时。这样可以促进功能母粒表面结构均匀，便于母粒的长期存放。

本发明的有益效果如下：

本发明的功能母粒协同牛奶纤维、玉米纤维、低密度聚丙烯等的抗拉伸、弹性好、强度高、耐划痕的特点，添加到包装膜用聚乙烯材料中可有效改善聚乙烯包装膜制品的拉伸韧性、抗穿刺能力，并提升聚乙烯包装膜制品的耐老化、抗菌性能，延长聚乙烯包装膜的使用寿命。

具体实施方式

下面就本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例1：

一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80g、增韧剂20 g、低密度聚丙烯树脂10 g、固化剂1 g、氧化聚乙烯蜡0.6 g、白炭黑0.6 g、抗氧剂1076 0.5 g、偶联剂0.5 g，其中载体树脂为聚乙烯树脂，提高功能母粒与聚乙烯材料的相容性，增韧剂的组份以重量份比计为：牛奶纤维: 玉米纤维:石墨烯=1:1.2:0.5，固化剂优选为氨乙基哌嗪，具有良好的耐化学腐蚀性，偶联剂优选硅烷偶联剂。

改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒的制备方法包括以下步骤：

（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在60 ℃搅拌混合90分钟，搅拌速度200r/min；

（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；

（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+18目的筛网过筛。

为得到性能较好的功能母粒，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～190 ℃、五段190～195℃、六段195～200 ℃、七段190～195 ℃，模头温度为190～195 ℃。

为提高功能母粒表面结构均程度，将步骤（2）所得颗粒首先在140 ℃下通风干燥4小时，然后通过步骤（3）筛选干燥后的颗粒。

通过-15目～+18目的筛网过筛的颗粒即为所要的改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒。

实施例2：

一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂90g、增韧剂22.5 g、低密度聚丙烯树脂12.5 g、固化剂1.5 g、氧化聚乙烯蜡0.8 g、白炭黑0.7g、抗氧剂1076 0.65 g、偶联剂0.75 g，其中载体树脂为聚乙烯树脂，提高功能母粒与聚乙烯材料的相容性，增韧剂的组份以重量份比计为：牛奶纤维: 玉米纤维:石墨烯=1:1.35:0.6，固化剂优选为氨乙基哌嗪，具有良好的耐化学腐蚀性，偶联剂优选硅烷偶联剂。

（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在65 ℃搅拌混合75分钟，搅拌速度220r/min；

（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为225 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；

（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+18目的筛网过筛。

为提高功能母粒表面结构均程度，将步骤（2）所得颗粒首先在145 ℃下通风干燥3小时，然后通过步骤（3）筛选干燥后的颗粒。

实施例3：

一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂100g、增韧剂25 g、低密度聚丙烯树脂15 g、固化剂2 g、氧化聚乙烯蜡1.0 g、白炭黑0.8 g、抗氧剂1076 0.8 g、偶联剂1.0 g，其中载体树脂为聚乙烯树脂，提高功能母粒与聚乙烯材料的相容性，增韧剂的组份以重量份比计为：牛奶纤维: 玉米纤维:石墨烯=1:1.5:0.7，固化剂优选为氨乙基哌嗪，具有良好的耐化学腐蚀性，偶联剂优选硅烷偶联剂。

（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在70 ℃搅拌混合60分钟，搅拌速度230r/min；

（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为250 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；

（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+18目的筛网过筛。

为分得到性能较好的功能母粒，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～190 ℃、五段190～195℃、六段195～200 ℃、七段190～195 ℃，模头温度为190～195 ℃。

为提高功能母粒表面结构均程度，将步骤（2）所得颗粒首先在150 ℃下通风干燥2小时，然后通过步骤（3）筛选干燥后的颗粒。

添加有本发明的功能母粒质量百分比为2%的聚乙烯包装膜（测试样）与市售聚乙烯包装膜（对比样）的测试性能数据如表1所示。

测试标准为：

断裂拉伸强度和断裂伸长率：GB/T 1040.3-2006 塑料拉伸性能的测定第3部分：薄塑和薄片的试验条件；

落标冲击强度：ASTM D1709聚乙烯塑料抗自由落镖冲击的标准试验方法；

埃莱门多夫撕裂强度：GB/T16578.2-2009塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的测定第2部分:埃莱门多夫 (Elmendor)法。

表1测试数据

测试项目	断裂拉伸强度（MD/TD）	断裂伸长率（MD/TD）	落标冲击强度	埃莱门多夫撕裂强度（MD/TD）
					测试样	50～53 MPa /55～57 MPa	420～450% /520～560%	200～250 g	420～470 N/cm /1060～1120 N/cm
对比样	30～32 MPa /31～33MPa	290～360% /400～430%	50～80 g	330～350 / 820～890 N/cm

本发明的功能母粒添加到聚乙烯包装膜材料中可有效改善聚乙烯包装膜制品的拉伸韧性、拉伸强度、抗穿刺能力，提升聚乙烯包装膜制品的耐老化、抗菌性能，延长聚乙烯包装膜的使用寿命。

Claims

1.一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒，其特征在于，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80～100份、增韧剂20～25份、低密度聚丙烯树脂10～15份、固化剂1～2份、氧化聚乙烯蜡0.6～1.0、白炭黑0.6～0.8%、抗氧剂1076 0.5～0.8%、偶联剂0.5～1.0%，其中载体树脂为聚乙烯树脂，增韧剂的组份以重量份比计为：牛奶纤维: 玉米纤维:石墨烯=1:1.2～1.5:0.5～0.7。

2.根据权利要求1所述的一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒，其特征在于，所述固化剂为氨乙基哌嗪。

3.根据权利要求1所述的一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

4.一种如权利要求1至3任一所述的改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：

（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+18目的筛网过筛。

5.根据权利要求4所述的一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180 ℃、四段180～190 ℃、五段190～195 ℃、六段195～200 ℃、七段190～195 ℃，模头温度为190～195 ℃。

6.根据权利要求4所述的一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒的制备方法，其特征在于，在进行步骤（3）筛选前将步骤（2）所得颗粒首先在140～150 ℃下通风干燥2～4小时。