湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法

1.本发明涉及聚烯烃薄膜材料领域，具体涉及湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法。


背景技术：

2.本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
3.双向拉伸聚乙烯薄膜(简称为bope薄膜)具有拉伸强度高、光学性能优异等优点，被广泛应用于食品和快递包装等领域；与传统吹膜法制备的pe薄膜相比，双向拉伸制备的pe薄膜具有2倍于普通pe薄膜的冲击强度、3倍穿刺强度和3倍拉伸强度，能够减少2～3倍的材料用量，是更可持续的环保解决方案。但由于双向拉伸法是在pe熔点以下进行，结晶度越高越容易破膜，因此目前开发的bope薄膜通常以结晶度较低的低密度聚乙烯(ldpe)和少量中密度聚乙烯(mdpe)为基材；以力学性能更优异的高密度聚乙烯(hdpe)为基材制备bope薄膜是尚未攻克的行业难题，其主要原因在于hdpe结晶速度极快、结晶度高，在双向拉伸过程中极易诱发空化效应而破膜。
4.研究发现：将挤出流延后的pe浸泡在低分子量溶剂中，溶剂会渗透进入非晶区填充其内部缺陷，在拉伸过程中会抑制空化效应从而大幅提高材料的断裂伸长率(rozanski a,galeski a.macromolecules,2011,44:7273-7287)；另一方面，将超高分子量聚乙烯和白油共混后熔融挤出并双向拉伸的湿法工艺，已广泛应用于锂电池隔膜的制备；白油会填充pe非晶区的缺陷从而显著提升其拉伸成膜稳定性；但由于白油的添加量很高(＞70％)，大量白油会团聚在球晶之间，因此其制备的薄膜内部含有大量微孔，传统湿法工艺尚不能制备致密的均质薄膜。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：针对现有技术中存在的问题，提供了利用湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，提供制备聚乙烯薄膜的新技术，弥补市场空白，且力学性能、光学性能优于传统包装膜，从而解决了上述问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，包括：
8.步骤s1：将hdpe树脂与稀释剂按比例混合，并将混合后的物料制备成流延铸片；
9.步骤s2：将流延铸片进行拉伸；
10.步骤s3：将拉伸后的流延铸片进行萃取；
11.步骤s4：萃取完成后，进行干燥收卷，完成双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备。
12.进一步地，所述步骤s1，包括：
13.步骤s11：将hdpe树脂与稀释剂均匀混合；其中，hdpe树脂的含量为80-95％，稀释剂含量为5-20％；
14.步骤s12：将混合后的物料投入到双螺杆挤出机中，经单层或多层共挤出模头挤出
后经冷却辊成流延铸片。
15.进一步地，所述双螺杆挤出机的熔融挤出温度为160-230℃；
16.所述冷却辊的温度为15-40℃。
17.进一步地，所述hdpe树脂选自陶氏化学的dmdh-6400nt 7、dmda-6200nt 7、三井化学的6200bx、巴塞尔的acp 9255plus中的至少一种。
18.进一步地，所述稀释剂为邻苯二甲酸二辛酯、大豆油、十氢化萘、氯仿、固体石蜡、液体石蜡中的至少一种。
19.进一步地，所述步骤s2，包括：
20.步骤s21：将流延铸片进行纵向拉伸；
21.步骤s22：再进行横向拉伸，并进行热定型。
22.进一步地，所述纵向拉伸的温度为105-120℃，纵向拉伸比为6倍；
23.所述横向拉伸的温度为110-120℃，横向拉伸比为5倍。
24.进一步地，所述热定型温度为110-120℃。
25.进一步地，所述步骤s3，包括：
26.萃取溶剂为二氯甲烷，萃取时间为30min。
27.进一步地，所述步骤s4，包括：
28.烘干温度为40℃。
29.与现有的技术相比本发明的有益效果是：
30.湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，包括：步骤s1：将hdpe树脂与稀释剂按比例混合，并将混合后的物料制备成流延铸片；步骤s2：将流延铸片进行拉伸；步骤s3：将拉伸后的流延铸片进行萃取；步骤s4：萃取完成后，进行干燥收卷，完成双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备；其所制备薄膜晶片排列紧密，晶片尺寸分布变窄，具备优异的光学性能。
附图说明
31.图1为湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法的流程图。
具体实施方式
32.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
33.下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
34.实施例一
35.请参阅图1，湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，利用稀释剂提高高密度聚乙烯的可拉伸性能，抑制空化现象的产生，提高其成膜稳定性；具体包括如下步
骤：
36.步骤s1：将hdpe树脂与稀释剂按比例混合，并将混合后的物料制备成流延铸片；
37.步骤s2：将流延铸片进行拉伸；
38.步骤s3：将拉伸后的流延铸片进行萃取；
39.步骤s4：萃取完成后，进行干燥收卷，完成双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备。
40.在本实施中，具体的，所述步骤s1，包括：
41.步骤s11：将hdpe树脂与稀释剂均匀混合；其中，hdpe树脂的含量为80-95％，稀释剂含量为5-20％；
42.步骤s12：将混合后的物料投入到双螺杆挤出机中，经单层或多层共挤出模头挤出后经冷却辊成流延铸片。
43.在本实施中，具体的，所述双螺杆挤出机的熔融挤出温度为160-230℃；
44.所述冷却辊的温度为15-40℃。
45.在本实施中，具体的，所述hdpe树脂选自陶氏化学的dmdh-6400nt 7、dmda-6200nt 7、三井化学的6200bx、巴塞尔的acp 9255plus中的至少一种。
46.在本实施中，具体的，所述稀释剂为邻苯二甲酸二辛酯、大豆油、十氢化萘、氯仿、固体石蜡、液体石蜡(lp)中的至少一种；需要说明的是，步骤s3的目的是：将稀释剂进行萃取；因此，当稀释剂采用固体石蜡时，则可不进行步骤s3，直接跳转至步骤s4。
47.在本实施中，具体的，所述步骤s2，包括：
48.步骤s21：将流延铸片进行纵向拉伸；
49.步骤s22：再进行横向拉伸，并进行热定型。
50.在本实施中，具体的，所述纵向拉伸的温度为105-120℃，纵向拉伸比为6倍；
51.所述横向拉伸的温度为110-120℃，横向拉伸比为5倍。
52.在本实施中，具体的，所述热定型温度为110-120℃。
53.在本实施中，具体的，所述步骤s3，包括：
54.萃取溶剂为二氯甲烷，萃取时间为30min。
55.在本实施中，具体的，所述步骤s4，包括：
56.烘干温度为40℃。
57.实施例二
58.实施例二是实施例一中提出的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法的对照实验。
59.实验组1：
60.使用的hdpe树脂为利安德巴塞尔的hostalen acp 9255plus，其重均分子量为300000g/mol。
61.稀释剂为液态石蜡(lp)，为sk lubricants所生产，牌号为phazol-18，其密度为0.84g/cm3(20℃)，粘度为35.5mm2/s(40℃)。
62.熔融挤出原料，包括：95％的hdpe树脂，5％的lp。
63.步骤1：按照上述比例称取物料并混合均匀，将混合均匀后的物料投入到双螺杆挤出机中，经熔融共混、经过挤出模头、冷却辊后成流延铸片，得到均匀的样品；挤出温度为200℃，流延辊温度保持在20℃。
64.步骤2：将上述流延铸片送入同步双向拉伸装置，拉伸温度为110℃，进行双向拉伸成膜，拉伸比为6*5，随后热定型，热定型温度为110℃，经牵引装置后送入萃取槽，在二氯甲烷中萃取30min，并在40℃温度条件下烘干。
65.实验组2：
66.与实验组1的不同之处在于，熔融挤出原料，包括：90％的hdpe树脂，10％的lp。
67.实验组3
68.与实验组1的不同之处在于，熔融挤出原料，包括：85％的hdpe树脂，15％的lp。
69.实验组4
70.与实验组1的不同之处在于，熔融挤出原料包括：80％的hdpe树脂，20％的lp。
71.实验组5
72.与实施例1的不同之处在于，熔融挤出原料为纯hdpe树脂，所用树脂为利安德巴塞尔的hostalen acp 9255plus；双向拉伸过程中出现破膜，未得到成品膜。
73.实验组1、实验组2、实验组3、实验组4、实验组5制备流程完成后成品的性能参数对比，见表1。
74.表1实验组1、实验组2、实验组3、实验组4、实验组5制备流程完成后成品的性能参数对比表
[0075][0076]
由实验组1-5可知，本发明提供的一种湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，可成功制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜，填补了市场空白，且薄膜的光学性能和力学性能优异。
[0077]
以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。
[0078]
提供本背景技术部分是为了大体上呈现本发明的上下文，当前所署名的发明人的工作、在本背景技术部分中所描述的程度上的工作以及本部分描述在申请时尚不构成现有技术的方面，既非明示地也非暗示地被承认是本发明的现有技术。

技术特征：
1.湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括：步骤s1：将hdpe树脂与稀释剂按比例混合，并将混合后的物料制备成流延铸片；步骤s2：将流延铸片进行拉伸；步骤s3：将拉伸后的流延铸片进行萃取；步骤s4：萃取完成后，进行干燥收卷，完成双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备。2.根据权利要求1所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1，包括：步骤s11：将hdpe树脂与稀释剂均匀混合；其中，hdpe树脂的含量为80-95％，稀释剂含量为5-20％；步骤s12：将混合后的物料投入到双螺杆挤出机中，经单层或多层共挤出模头挤出后经冷却辊成流延铸片。3.根据权利要求2所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的熔融挤出温度为160-230℃；所述冷却辊的温度为15-40℃。4.根据权利要求1所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述hdpe树脂选自陶氏化学的dmdh-6400nt 7、dmda-6200nt 7、三井化学的6200bx、巴塞尔的acp 9255plus中的至少一种。5.根据权利要求1所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述稀释剂为邻苯二甲酸二辛酯、大豆油、十氢化萘、氯仿、固体石蜡、液体石蜡中的至少一种。6.根据权利要求1所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2，包括：步骤s21：将流延铸片进行纵向拉伸；步骤s22：再进行横向拉伸，并进行热定型。7.根据权利要求6所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述纵向拉伸的温度为105-120℃，纵向拉伸比为6倍；所述横向拉伸的温度为110-120℃，横向拉伸比为5倍。8.根据权利要求6所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述热定型温度为110-120℃。9.根据权利要求6所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s3，包括：萃取溶剂为二氯甲烷，萃取时间为30min。10.根据权利要求1所述的湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s4，包括：烘干温度为40℃。

技术总结
本发明公开了湿法工艺制备双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备方法，涉及聚烯烃薄膜材料领域，包括：步骤S1：将HDPE树脂与稀释剂按比例混合，并将混合后的物料制备成流延铸片；步骤S2：将流延铸片进行拉伸；步骤S3：将拉伸后的流延铸片进行萃取；步骤S4：萃取完成后，进行干燥收卷，完成双向拉伸高密度聚乙烯薄膜的制备；本发明，所制备薄膜晶片排列紧密，晶片尺寸分布变窄，具备优异的光学性能。具备优异的光学性能。具备优异的光学性能。


技术研发人员：吴桐 张道鑫 陈少鹏 曹亚 向明
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/10/11