超功能性多層共擠膜及其製備方法與流程

2023-05-01 18:06:06 3

本發明屬於包裝用塑料薄膜，涉及共擠膜
技術領域：
，具體涉及一種超功能性多層共擠膜及其製備方法。
背景技術：
：多層共擠膜是直接採用三種以上的塑料粒子(或者塑料粉末)作為原料，通過幾臺擠出機分別使每種塑料熔融塑化後，送入模頭經過進一步加工處理製得的多層複合薄膜。目前多層共擠技術多採用幾種塑料共擠出成型，由於極性高分子化合物與非極性高分子化合物之間性能相差很大，不同性能之間可以相互綜合，通過各層材料性能之間的互補，可製得高性能的複合薄膜；多層共擠技術不同於幹法複合等複合技術，它不需要先將塑料粒子製成薄膜狀的中間產品，其代表了經濟、環保的方向；因此共擠膜在中國軟包裝生產企業中得到廣泛的應用。但是目前市場的多層共擠膜(PE共擠膜)的透明性、耐熱性、耐穿刺性、氣體阻隔性等均較差，不能滿足廣大消費者的需要。而且目前市場上多數的包裝都需要將雙軸拉伸的NY膜與PE共擠膜(聚乙烯共擠膜)用幹法或無溶劑複合的方式用膠水黏在一起，不緊增加了一道工序，增加了成本，還產生了VOC排放問題，汙染環境。本發明的多層共擠膜使用獨特的配方與全新的工藝，採用上吹無拉伸的方法共擠成膜，可直接制袋使用，既經濟又環保，廣泛應用於食品、藥品、洗液、充氣包裝等領域。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種具有優異的透明性、耐穿刺性、耐衝擊性、氣體阻隔性、高拉伸強度和耐熱性能的多層共擠膜，其可直接表印製袋抽真空，也可複合使用，廣泛應用於食品、藥品、洗液、充氣包裝等領域。本發明所採取的技術方案為，一種超功能性多層共擠膜，所述超功能性多層共擠膜至少為三層，包括阻隔層、粘合層和熱封層。其中阻隔層也稱為三元PA樹脂層，主要原料為三元環已氨基己酸開環重合聚醯胺樹脂(PA樹脂)，粘合層也稱為α,β不飽和酸或改性聚烯烴樹脂粘合層，其主要原料為α,β-不飽和酸或改性聚烯烴樹脂，熱封層也可以是聚乙烯樹脂層，也可以是聚丙烯樹脂層，可根據客戶的需要進行生產。當熱封層是聚乙烯樹脂層時，其主要原料為5-25％的LDPE樹脂(低密度聚乙烯樹脂)、10-30％的HDPE樹脂(高密度聚乙烯樹脂)、10-25％的含有6個碳原子的線性低密度聚乙烯樹脂(C6LLDPE)和含有8個碳原子的線性低密度聚乙烯樹脂(C8LLDPE)。優選的，所述的超功能性多層共擠膜為3-5層。超功能性多層共擠膜的層數可以根據客戶的需要進行選擇。也可以製成7層和9層的共擠膜。常見的三層共擠膜的結構為阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層和聚乙烯樹脂層，結構如圖1所示；也可以是阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層和聚丙烯樹脂層，結構如圖2所示；常見的五層共擠膜的結構為阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層、聚乙烯樹脂層、聚乙烯樹脂層和聚乙烯樹脂層，結構如圖3所示；也可以是阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層、聚丙烯樹脂層、聚丙烯樹脂層和聚丙烯樹脂層，結構如圖4所示；也可以是聚乙烯樹脂層、粘合層、阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層和聚乙烯樹脂層，結構如圖5所示；還可以是聚丙烯樹脂層、粘合層、阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層和聚丙烯樹脂層，結構如圖6所示。也可以根據客戶的需求製成7層和9層的共擠膜。優選的，阻隔層的原料為三元環已氨基己酸開環重合PA樹脂，阻隔層採用三元環已氨基己酸開環重合PA樹脂可以提高薄膜的阻隔性和強度。優選的，粘合層的原料為α,β-不飽和酸或改性聚烯烴樹脂。α,β-不飽和酸數目、用途廣泛，可以分為脂肪酯α,β-不飽和酸和芳香族α,β-不飽和酸。α,β-不飽和酸的結構中含有碳碳雙鍵和羧基，並且形成-C＝C-C＝C-共軛體系，這對它的反應速度和位置有一定的影響，α,β-不飽和酸的酯化速度比其相應飽和酸的酯化速度慢得多，而α,β-不飽和酸的水解和醇解的能力比其相應飽和酸強。粘合層採用α,β-不飽和酸或改性聚烯烴樹脂，α,β-不飽和酸或改性聚烯烴樹脂具有良好的粘合性能，能使PA與PE或PP牢固地粘合在一起，不分層。優選的，熱封層為聚乙烯樹脂層或聚丙烯樹脂層。聚乙烯樹脂是乙烯經聚合製得的一種熱塑性樹脂，聚乙烯無臭、無毒、手感似蠟，具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70～-100℃)，化學穩定性好，能耐大多數酸鹼的侵蝕，吸水性小。聚丙烯樹脂是一種結構規整的結晶性聚合物，是無味、無毒、質輕的熱塑性樹脂。聚丙烯樹脂在熱塑性塑料中具有最低的密度和最高的熔點，機械性能良好、耐熱性能良好、化學穩定性好，耐酸、鹼和有機溶劑，幾乎不吸水。優選的，聚乙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：本發明的聚乙烯樹脂層的原料之一為含有6個碳原子的線性低密度聚乙烯樹脂(C6LLDPE)和含有8個碳原子的線性低密度聚乙烯樹脂(C8LLDPE)，最常用的為CH2＝CH-CH2-CH2-CH2-CH3(1-己烷)和CH2＝CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3(1-辛烷)。優選的，聚丙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：均聚聚丙烯10-30％，共聚聚丙烯10-40％，三元聚丙烯樹脂30-80％。製備超功能性多層共擠膜的方法為：將各層原料分別加入各層擠出機進行熔融塑化後輸出，將各層擠出機輸出的材料輸送至模頭，在設定的工藝參數下擠出吹膜，再經風冷冷卻，即可得到超功能性多層共擠膜。優選的，各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為210-270℃、加工壓力為70-130Mpa，粘合層的加工溫度為150-250℃、加工壓力為65-120Mpa，熱封層的加工溫度為150-260℃、加工壓力為160-300Mpa，模頭的加工溫度為230-280℃。熱封層可以是聚乙烯樹脂層或聚丙烯樹脂層，採用聚乙烯樹脂層或聚丙烯樹脂層時，各層擠出機和模頭的參數略有點不同，當採用聚乙烯樹脂層時，各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為210-270℃、加工壓力為100-130Mpa，粘合層的加工溫度為150-230℃、加工壓力為80-120Mpa，熱封層的加工溫度為150-250℃、加工參數為220-300Mpa，模頭的加工溫度為230-270℃。當採用聚丙烯樹脂層時，各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為210-270℃、加工壓力為70-110Mpa，粘合層的加工溫度為170-250℃、加工壓力為65-100Mpa，熱封層的加工溫度為200-260℃、加工參數為160-230Mpa，模頭的加工溫度為230-270℃。本發明採用吹膜方式生產未拉伸的多層共擠薄膜，為防止製備過程中的縱橫向易發生的定向和捲曲問題，可以在縱向(MD)方向用2倍以下的拉伸、複數滾動速度差處理，本發明一次成型可替代傳統的尼龍複合PE的結構，不需使用雙軸拉伸的尼龍，降低了成本。具體的，各層擠出機和模頭的參數設定如下表1和表所示。表1採用用PE樹脂時，各層擠出機和模頭的參數設定表2採用用PP樹脂時，各層擠出機和模頭的參數設定溫度(℃)1區2區3區4區5區6區壓力(Mpa)阻隔層210-270215-270210-270210-270210-270210-27070-110粘合層170-250175-230170-230170-230170-230170-23065-100熱封層200-260205-260210-260200-260200-260200-260160-230模頭240-280250-280240-270230-270230-270本發明的有益效果是，本發明的超功能性多層共擠膜具有優異的透明性、耐穿刺性、耐衝擊性、氣體阻隔性、拉伸強度和耐熱性能，其可直接表印製袋抽真空，也可複合使用，廣泛應用於食品、藥品、洗液、充氣包裝等領域；本發明採用吹膜方式生產未拉伸的多層共擠薄膜，一次成型，降低了成本；使用時不需要與雙軸拉伸的尼龍用膠水複合就可直接制袋使用，節能環保無VOC排放。附圖說明圖1-2是本發明的三層超功能性共擠膜的結構示意圖；圖3-6是本發明的五層超功能性共擠膜的結構示意圖。具體實施方式實施例1一種超功能性多層共擠膜，所述超功能性多層共擠膜為三層，分別為阻隔層、粘合層和熱封層。其中阻隔層的原料為三元環已氨基己酸開環重合PA樹脂，所述粘合層的原料為α,β-不飽和酸；所述熱封層為聚乙烯樹脂層。聚乙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：製備超功能性多層共擠膜的方法是：將各層原料分別加入各層擠出機進行熔融塑化後輸出，將各層擠出機輸出的材料輸送至模頭，在設定的工藝參數下擠出吹膜，再經風冷冷卻，即可得到超功能性多層共擠膜；其中各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為240℃、加工壓力為110Mpa，粘合層的加工溫度為180℃、加工壓力為100Mpa，熱封層的加工溫度為180℃、加工壓力為250Mpa，模頭的加工溫度為250℃。所製得的三層超功能性共擠膜的結構示意圖如圖1所示，即三層共擠膜的結構為阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層和聚乙烯樹脂層。實施例2一種超功能性多層共擠膜，所述超功能性多層共擠膜為三層，分別為阻隔層、粘合層和熱封層。其中阻隔層的原料為三元環已氨基己酸開環重合PA樹脂，所述粘合層的原料為改性聚烯烴樹脂；所述熱封層為聚丙烯樹脂層。聚丙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：均聚聚丙烯20％，共聚聚丙烯30％，三元聚丙烯樹脂50％。製備超功能性多層共擠膜的方法是：將各層原料分別加入各層擠出機進行熔融塑化後輸出，將各層擠出機輸出的材料輸送至模頭，在設定的工藝參數下擠出吹膜，再經風冷冷卻，即可得到超功能性多層共擠膜；其中各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為230℃、加工壓力為110Mpa，粘合層的加工溫度為200℃、加工壓力為90Mpa，熱封層的加工溫度為210℃、加工壓力為230Mpa，模頭的加工溫度為240℃。所製得的三層超功能性共擠膜的結構示意圖如圖2所示，即三層共擠膜的結構為阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層和聚丙烯樹脂層。實施例3一種超功能性多層共擠膜，所述超功能性多層共擠膜為五層，分別為阻隔層、粘合層、熱封層、熱封層和熱封層。其中阻隔層的原料為三元環已氨基己酸開環重合PA樹脂，所述粘合層的原料為α,β-不飽和酸，所述熱封層為聚乙烯樹脂層。聚乙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：製備超功能性多層共擠膜的方法是：將各層原料分別加入各層擠出機進行熔融塑化後輸出，將各層擠出機輸出的材料輸送至模頭，在設定的工藝參數下擠出吹膜，再經風冷冷卻，即可得到超功能性多層共擠膜；其中各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為260℃、加工壓力為130Mpa，粘合層的加工溫度為210℃、加工壓力為100Mpa，熱封層的加工溫度為250℃、加工壓力為280Mpa，模頭的加工溫度為230℃。所製得的五層超功能性共擠膜的結構示意圖如圖3所示，即五層共擠膜的結構為阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層、聚乙烯樹脂層、聚乙烯樹脂層和聚乙烯樹脂層。實施例4一種超功能性多層共擠膜，所述超功能性多層共擠膜為五層，分別為阻隔層、粘合層、熱封層、熱封層和熱封層。其中阻隔層的原料為三元環已氨基己酸開環重合PA樹脂，所述粘合層的原料為改性聚烯烴樹脂；所述熱封層為聚丙烯樹脂層。聚丙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：均聚聚丙烯10％，共聚聚丙烯20％，三元聚丙烯樹脂70％。製備超功能性多層共擠膜的方法是：將各層原料分別加入各層擠出機進行熔融塑化後輸出，將各層擠出機輸出的材料輸送至模頭，在設定的工藝參數下擠出吹膜，再經風冷冷卻，即可得到超功能性多層共擠膜；其中各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為240℃、加工壓力為100Mpa，粘合層的加工溫度為200℃、加工壓力為90Mpa，熱封層的加工溫度為200℃、加工壓力為220Mpa，模頭的加工溫度為240℃。所製得的五層超功能性共擠膜的結構示意圖如圖4所示，即五層共擠膜的結構為阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層、聚丙烯樹脂層、聚丙烯樹脂層和聚丙烯樹脂層。實施例5一種超功能性多層共擠膜，所述超功能性多層共擠膜為五層，分別為熱封層、粘合層、阻隔層、粘合層和熱封層。其中阻隔層的原料為三元環已氨基己酸開環重合PA樹脂，所述粘合層的原料為α,β-不飽和酸；所述熱封層為聚乙烯樹脂層。聚乙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：製備超功能性多層共擠膜的方法是：將各層原料分別加入各層擠出機進行熔融塑化後輸出，將各層擠出機輸出的材料輸送至模頭，在設定的工藝參數下擠出吹膜，再經風冷冷卻，即可得到超功能性多層共擠膜；其中各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為250℃、加工壓力為120Mpa，粘合層的加工溫度為160℃、加工壓力為80Mpa，熱封層的加工溫度為150℃、加工壓力為300Mpa，模頭的加工溫度為260℃。所製得的五層超功能性共擠膜的結構示意圖如圖5所示，即五層共擠膜的結構為聚乙烯樹脂層、粘合層、阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層和聚乙烯樹脂層。實施例6一種超功能性多層共擠膜，所述超功能性多層共擠膜為五層，分別為熱封層、粘合層、阻隔層、粘合層和熱封層。其中阻隔層的原料為三元環已氨基己酸開環重合PA樹脂，所述粘合層的原料為改性聚烯烴樹脂；所述熱封層為聚丙烯樹脂層。聚丙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：均聚聚丙烯30％，共聚聚丙烯10％，三元聚丙烯樹脂60％。製備超功能性多層共擠膜的方法是：將各層原料分別加入各層擠出機進行熔融塑化後輸出，將各層擠出機輸出的材料輸送至模頭，在設定的工藝參數下擠出吹膜，再經風冷冷卻，即可得到超功能性多層共擠膜；其中各層擠出機和模頭的參數設定為：阻隔層的加工溫度為270℃、加工壓力為80Mpa，粘合層的加工溫度為200℃、加工壓力為100Mpa，熱封層的加工溫度為220℃、加工壓力為180Mpa，模頭的加工溫度為260℃。所製得的五層超功能性共擠膜的結構示意圖如圖6所示，即五層共擠膜的結構為聚丙烯樹脂層、粘合層、阻隔層(三元PA樹脂層)、粘合層和聚丙烯樹脂層。對比例1和對比例2為市場上常見的複合膜，其採用雙向拉伸的PA薄膜用膠黏劑採用乾式複合法與PE膜複合，然後制袋。對比例1一種多層複合膜，包括尼龍層和聚乙烯共擠膜層，尼龍層和聚乙烯層間採用膠黏劑以乾式複合法複合而成。聚乙烯共擠膜的原料包括重量百分比的以下組分：低密度聚乙烯樹脂(LDPE)40％，含有4個碳原子的低密度聚乙烯樹脂(LLDPE)60％。對比例2一種多層複合膜，包括尼龍層和聚乙烯層，尼龍層和聚乙烯層間採用膠黏劑以乾式複合法複合而成。聚乙烯樹脂層的原料包括重量百分比的以下組分：低密度聚乙烯樹脂(LDPE)30％，含有4個碳原子的低密度聚乙烯(LLDPE)40％高密度聚乙烯樹脂(HDPE)30％。多層共擠膜行業內的檢測方法和標準如表3所示，檢測實施例1-6和對比例1-2所製備的超功能性多層共擠膜的性能，所得結果如下表4所示。表3多層共擠膜行業內的檢測方法和標準表4實施例1-6和對比例1-2所製備的超功能性多層共擠膜的性能結果由表4可以看出，本發明實施例1-6所製備的多層共擠膜的各項性能均能滿足行業內的生產標準，生產的多層共擠膜具有優異的穿刺力值和穿刺能量值，具有優異的抗穿刺性能，產品不容易出現破裂，其各項性能也優於對比例1和2製備的多層共擠膜。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp