CN103756595B - 一种用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂及用它制作的阻隔结构 - Google Patents

Abstract

<b>本发明公开了一种用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂及用它制作的阻隔结构，该粘接树脂，其是包括以重量份计的以下组分：丙烯-乙烯-</b><b>α</b><b>烯烃共聚物85-55份；乙烯基弹性体5-15份；官能化改性的丙烯-</b><b>α</b><b>烯烃共聚物10-30份。一种阻隔结构，包括阻隔层，所述阻隔层的至少一面通过一个粘接层与一个聚丙烯层粘接，所述粘接层为本发明第一目的所述的粘接树脂，所述阻隔层为乙烯-乙烯醇共聚物或尼龙，所述粘接树脂的重量为阻隔结构总重量的10-15%。本发明所述粘接树脂具有粘接性能优良、加工性能好、晶点少、透明性高等优点。</b>

Description

一种用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂及用它制作的阻隔结构

技术领域

本发明涉及一种用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂及用它制作的阻隔结构，可用于尼龙/聚丙烯，乙烯-乙烯醇共聚物/聚丙烯为基础的多层共挤阻隔包装的粘接层。

背景技术

随着科技的进步和时代的发展，高分子改性材料已经越来越被广泛应用于生产和生活的各个领域。近年来，高分子材料的多层膜已广泛用于包装工业。多层膜中所用聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物等各种树脂，为多层膜提供抗穿刺性、抗腐蚀性等，其中尼龙和乙烯-乙烯醇共聚物通常用于阻止氧气和水分穿过包装食品的多层结构。这些阻隔层多为极性材料，与作为结构层的非极性聚烯烃是不相容的，相互间没有粘接性。众所周知，聚丙烯为非极性材料，为了改良其粘合性，用不饱和单体将聚丙烯改性的技术有多年的历史。聚丙烯的柔韧性差，润湿性差，通过加入弹性体和在聚丙烯分子链上引入极性单体，可以增加聚丙烯的浸润能力、扩散能力和极性，从而增加与非极性材料，如尼龙的粘接能力。

现有技术中尝试过制备聚丙烯基的粘接树脂，但存在粘接力差、透明度小、雾度大等缺点。

发明内容

针对现有技术的保持方法存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，通过提高聚丙烯的扩散能力和浸润能力，提高粘接力，同时降低树脂的结晶性能，保证多层膜产品的透明性。

本发明的第二目的在于提供一种采用第一目的所述粘接树脂制作的阻隔结构。

实现本发明的第一目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于，其是包括以重量份计的以下组分：

A组份：丙烯-乙烯-α烯烃共聚物                85-55份；

B组份：乙烯基弹性体                          5-15份；

C组份：官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物         10-30份。

实现本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到：

优选地，所述粘接树脂的熔融指数为2-10g/10min,其中,所述所述C组份（官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物）是以马来酸酐为改性单体对丙烯-α烯烃共聚物进行改性而得到；

优选地，所述C组份中的丙烯-α烯烃共聚物是丙烯和α烯烃共聚而成的无规共聚聚丙烯，其中，丙烯的摩尔比例为50-70%，α烯烃为碳原子数为2-20的烯烃，其摩尔比例为30-50%。

优选地，所述组份C(官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物)所用的无规共聚聚丙烯（作为接枝树脂）的密度为0.89-0.95g/cm³,熔融指数为6-20g/10min，优选熔融指数为6-8g/10min的无规共聚聚丙烯。

优选地，所述组份C(官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物)的接枝率按质量比计为0.5-1.2%，熔融指数为30-60g/10min。

优选地，所述组分A(丙烯-乙烯-α烯烃共聚物)是由乙烯、丙烯和α烯烃共聚而成的三元无规共聚物,其中，乙烯的摩尔比例为15-40%，丙烯的摩尔比例为50-80%,α烯烃所占的摩尔比例为5-10%;α烯烃为碳原子数为4-20的烯烃，优选丁烯、已烯和辛烯中的一种。

优选地，所述组份A(丙烯-乙烯-α烯烃共聚物)的密度为0.89-0.95g/cm³,熔融指数为6-20g/10min。优选熔融指数为6-10g/10min。

优选地，所述组份B（乙烯基弹性体）是乙烯基的共聚弹性体。

具体的，所述乙烯基弹性体是乙烯和α烯烃共聚而成的乙烯基的共聚弹性体。其中乙烯的摩尔比例为70-80%，α烯烃为碳原子数为3-20的α烯烃，其摩尔比例为20-30%。组份B的熔融指数为0.5-5g/10min,密度为0.85-0.90g/cm³。组份B的α烯烃为丁烯、已烯、辛烯等。特别的，适于本粘接树脂的组份B的优化的熔融指数为0.5-2g/10min。组份B是一种具有一定结晶度的乙烯基弹性体，结晶度在10-50%，优化的选择是结晶度在10-30%的乙烯基弹性体。

实现本发明的第二目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种阻隔结构，包括阻隔层，所述阻隔层的至少一面通过一个粘接层与一个聚丙烯层粘接，其特征在于：所述粘接层为本发明第一目的所述的粘接树脂，所述阻隔层为乙烯-乙烯醇共聚物或尼龙，所述粘接树脂的重量为阻隔结构总重量的10-15%。

所述阻隔结构为阻隔膜或阻隔片材，它是通过共挤出吹膜或共挤出流延制造而成；其中粘接树脂分布在阻隔性树脂的两面上，用于粘接阻隔树脂和聚烯烃树脂。

本发明的有益效果在于：

我们知道，在多层共挤阻隔包装中，尼龙和聚烯烃树脂是不能直接粘接的非相容性层。技术人员都知道通过改进聚烯烃树脂的极性来解决这一问题，最常用的方法就是在聚烯烃主分子链上接枝上马来酸酐等极性单体。但在多层共挤阻隔包装生产的过程中，在多层挤出的设备的模口处，聚烯烃层和尼龙层需要在短时间内发生粘合。这相对于以往的尼龙/聚烯烃的共混挤出中使用的一般的相容剂，反应时间更短，这就对我们的粘合树脂提出了更快的粘接速度的要求。为了使得粘合树脂在尼龙层和聚烯层界面处发挥作用，必须提高粘接树脂在两层树脂表面的流动性和浸润能力。我们选择的组份A和组份C材料是一种无规的共聚聚丙烯，具有较好的流动性。我们知道由于结构的影响，无规共聚聚丙烯的分子链段的活动能力都高于一般的全同或间同聚丙烯，这样组份A和组份C制得的粘接树脂更以更快速更好的润湿尼龙层和聚丙烯层的表面，从而达到粘合的目的。

我们知道，在粘接树脂中发挥粘接尼龙层作用的主要是组份C。根据高分子的特性，分子链的运动都是有时间依赖性的。当粘接树脂和尼龙接触时，由于极性作用，组份C会向尼龙富集，富集程度越高，富集速度越快，那么最终能与尼龙反应的接枝物就越多，表现在宏观上就是粘接速度快，粘接力大。组份C易于在稀释树脂中扩散，主要受两方面作用力的影响，一是组份C分子链间的作用力，二是组份A与组份C分子链间的作用力。理论上两者的内聚能密度相差越大，组份C的内聚能密度越小，那么组份C越容易向界面扩散。在本发明中，为了提高组份C的扩散能力，我们也选用了无规的共聚聚丙烯。同时对组份A和组份C的熔融指数作了适应的限制，以使得组份C在组份A为基础的粘接树脂中有较佳的活动能力。

在共挤出成型过程中，由于各层的流动性不一致和结晶性不一致，很容易导致多层膜产品的透明性差，雾度大。如果粘接树脂仅只含有组份C，由于流动性与聚烯烃层的巨大差别，很容易导致膜面外观问题，具体表现就是透明性差和表面晶点多。为了调整各层间的流动性，我们加入相对熔融指数较小的弹性体和组份A。同时，弹性体成份B具有一定的结晶性，可以更进一步的提高膜面的透明性。

综上所述，利用本发明提供的粘接树脂可以用于共挤出多层共挤阻隔包装材料的粘接层，该粘接树脂具有粘接性能优良、加工性能好、晶点少、透明性高等优点。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例1-3:

一种用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其是包括以重量份计的以下组分：

A组份：丙烯-乙烯-α烯烃共聚物               85-55份；

B组份：乙烯基弹性体                         5-15份；

C组份：官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物        10-30份。

本发明所述的粘接树脂按以下方法制备而成：将A、B、C三个组份配混后，通过双螺杆挤出机经挤出造粒并干燥得到所述的粘接树脂。

参见表1,本发明实施例1-3所述粘接树脂的3个较佳组合配方表。

表1实施例1-3的配比表

注：组份B为结晶度在10-30%的乙烯基弹性体。熔融指数单位均为（g/10min）。

实施例1中，所述组份A为丙烯-乙烯-丁烯共聚物;组份B为乙烯-丁烯共聚物,其结晶度在10%;组份C是以马来酸酐为改性单体对丙烯-丁烯共聚物进行改性而得到。

实施例2中，所述组份A为丙烯-乙烯-已烯共聚物;组份B为乙烯-已烯共聚物,其结晶度在20%;组份C是以马来酸酐为改性单体对丙烯-已烯共聚物进行改性而得到。

实施例3中，所述组份A为丙烯-乙烯-辛烯共聚物;组份B为乙烯-辛烯共聚物,其结晶度在30%;组份C是以马来酸酐为改性单体对丙烯-辛烯共聚物进行改性而得到。

应用例1：

一种阻隔结构，包括阻隔层，所述阻隔层的一面通过一个粘接层与一个聚丙烯层粘接，所述粘接层为实施例1所述的粘接树脂，所述阻隔层为乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH），所述粘接树脂的重量为阻隔结构总重量的10%。聚丙烯层为薄膜级的聚丙烯树脂。

采用共挤出流延成膜工艺，成型速度为10m/min,制得阻隔结构（膜1），膜1的结构为三层结构，分别是：阻隔层40μm,粘接层30μm,聚丙烯层厚度为100μm。

应用例2：

一种阻隔结构，包括阻隔层，所述阻隔层的两面分别通过一个粘接层与一个聚丙烯层粘接，所述粘接层为实施例2所述的粘接树脂，所述阻隔层为尼龙6，所述粘接树脂的重量为阻隔结构总重量的12%。聚丙烯层为薄膜级的聚丙烯树脂。

采用共挤出下吹吹膜工艺，成型速度为5/min,制得阻隔结构（膜2），膜2的结构为五层结构，聚丙烯层、粘接层、尼龙6、粘接层、聚丙烯厚度分别是：30μm、20μm、50μm、20μm、30μm。

应用例3：

一种阻隔结构，包括阻隔层，所述阻隔层的两面分别通过一个粘接层与一个聚丙烯层粘接，所述粘接层为实施例3所述的粘接树脂，所述阻隔层为尼龙6,6，所述粘接树脂的重量为阻隔结构总重量的15%。聚丙烯层为薄膜级的聚丙烯树脂。

采用共挤出下吹吹膜工艺，成型速度为5m/min，制得阻隔结构（膜3），膜3的结构为五层结构，聚丙烯层、粘接层、尼龙6,6、粘接层、聚丙烯厚度分别是：30μm、20μm、50μm、20μm、30μm。

分别对上述三种膜进行透明度的测试。对上述三种膜进行T形剥离，测试得到粘接层的层间剥离强度。对上述三种膜进行晶点数测试。所得结果如表2：

表2三种膜的性能测试结果

项目	膜1	膜2	膜3
				阻隔树脂	EVOH	尼龙6	尼龙6,6
透明度%	93	92	94
				剥离强度（N/15mm）	34	28	30
晶点(（>0.6mm)个数/m2）	无	无	无
				晶点((0.3-0.6mm)个数/m2)）	2	无	1

从表2可以看出，本发明提供的粘接树脂可以用于共挤出多层共挤阻隔包装材料的粘接层，该粘接树脂具有粘接性能优良、加工性能好、晶点少、透明性高等优点。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于，其是包括以重量份计的以下组分：

丙烯-乙烯-α烯烃共聚物              85-55份；

乙烯基弹性体                        5-15份；

官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物       10-30份；

所述丙烯-乙烯-α烯烃共聚物是由乙烯、丙烯和α烯烃共聚而成的三元无规共聚物, 其中，乙烯的摩尔比例为15-40%，丙烯的摩尔比例为50-80%,α烯烃所占的摩尔比例为5-10%。

2.根据权利要求1所述的用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于:所述粘接树脂的熔融指数为2-10g/10min, 其中,所述官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物是以马来酸酐为改性单体对丙烯-α烯烃共聚物进行改性而得到。

3.根据权利要求2所述的用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于: 所述官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物所用的丙烯-α烯烃共聚物是丙烯和α烯烃共聚而成的无规共聚聚丙烯，其中，丙烯的摩尔比例为50-70%，α烯烃为碳原子数为2-20的烯烃，其摩尔比例为30-50%。

4.根据权利要求3所述的用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于: 所述官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物所用的无规共聚聚丙烯的密度为0.89-0.95g/cm ³ , 熔融指数为6-20g/10min。

5.根据权利要求4所述的用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于: 所述官能化改性的丙烯-α烯烃共聚物的接枝率按质量比计为0.5-1.2%，熔融指数为30-60g/10min。

6.根据权利要求1所述的用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于: 所述丙烯-乙烯-α烯烃共聚物的密度为0.89-0.95g/cm ³ , 熔融指数为6-20g/10min。

7.根据权利要求1或2所述的用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于: 所述乙烯基弹性体是一种具有一定结晶度的乙烯基弹性体，结晶度在10-50%。

8.根据权利要求7所述的用于多层共挤阻隔包装的粘接树脂，其特征在于:所述乙烯基弹性体是由乙烯和α烯烃共聚而成;其中乙烯的摩尔比例为70-80%，α烯烃为碳原子数为3-20的α烯烃，其摩尔比例为20-30%；所述乙烯基弹性体的熔融指数为0.5-5g/10min, 密度为0.85-0.90 g/cm ³ 。

9.一种阻隔结构，包括阻隔层，所述阻隔层的至少一面通过一个粘接层与一个聚丙烯层粘接，其特征在于：所述粘接层为权利要求1所述的粘接树脂，所述阻隔层为乙烯-乙烯醇共聚物或尼龙，所述粘接树脂的重量为阻隔结构总重量的10-15%。