一种聚乙烯流延膜及其制备方法与流程

1.本技术涉及流延膜的技术领域，更具体地说，它涉及一种聚乙烯流延膜及其制备方法。


背景技术：

2.流延膜是一种通过熔体流延骤冷生产的无拉伸、非定向的平挤薄膜。通过流延制得的聚乙烯膜广泛用于婴儿纸尿布、成人卫生用品等产品的卫生包装。由于聚乙烯膜具有结构稳定的特点，不容易被降解，随着流延膜的大量使用，环境污染问题也逐渐凸显。
3.目前，现有的聚乙烯膜中通过添加方便降解的填充料来降低聚乙烯的添加量，来降低聚乙烯带来的环境问题，但填充料的添加量增多时会降低聚乙烯膜的力学性能，不利于聚乙烯膜的实际使用。


技术实现要素：

4.为了保证聚乙烯膜的力学性能同时降低聚乙烯膜带来的环境问题，本技术提供一种聚乙烯流延膜及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种聚乙烯流延膜，采用如下的技术方案：一种聚乙烯流延膜，包括以下重量份数的原料：低密度聚乙烯15-25份；高密度聚乙烯50-60份；线性低密度聚乙烯20-30份；再生聚乙烯40-50份；填充料120-130份；聚丙烯5-10份；季戊四醇四乙酸酯35-60份；交联剂1-2份。
6.通过采用上述技术方案，现有的聚乙烯膜为了保证其力学性能，通常只能添加较小添加量的填充料，本技术通过提高填充料的添加量，降低聚乙烯的添加量，并且本技术中还加入再生聚乙烯，实现再生聚乙烯的再生利用，同时保证聚乙烯膜的力学性能，来降低聚乙烯不方便降解造成环境污染的问题，并且加入季戊四醇四乙酸酯来与聚乙烯进行接枝交联，保证聚乙烯膜的力学性能；季戊四醇四乙酸酯具有良好的生物降解性，有利于后续对聚乙烯膜进行降解；聚乙烯为线性柔性链，在交联之后得到的网状聚合物通常是不规则的网状结构，虽然使其交联后形成的聚乙烯膜具有良好的力学性能，但同时容易导致聚乙烯膜用作卫生用品的包装膜时，存在不易撕开的缺点，本技术采用的季戊四醇四乙酸酯与聚乙烯接枝交联后能够形成整齐排列的网状结构，既保证了聚乙烯膜的力学性能，又能够在撕开聚乙烯膜时保持平直的断口，提高聚乙烯膜的使用性能；
在交联剂的作用下，季戊四醇四乙酸酯通过熔融接枝的方式接枝到聚乙烯或聚丙烯上；季戊四醇四乙酸酯中包含4个不饱和碳氧双键，能够很快的与大分子自由基反应，有利于季戊四醇四乙酸酯与聚乙烯的快速接枝，减少聚乙烯在接枝过程中出现自聚的情况，保证了交联聚合后形成的聚乙烯膜具有整齐排列的网状结构，从而实现了提高聚乙烯膜的力学性能的同时，在对聚乙烯膜进行撕裂时，使其保持平直的断口。
7.在季戊四醇四乙酸酯与聚乙烯或聚丙烯交联过程中，填充料能够被嵌在聚乙烯的交联结构中，使其能够保证聚乙烯膜的力学性能，填充料的添加量在本技术的用量范围内能够保证聚乙烯膜的力学性能和降解性能，具有节约成本且环保的效果。
8.优选的，所述填充料为稻壳粉，所述稻壳粉的粒径为20-35nm。
9.通过采用上述技术方案，稻壳粉中具有丰富的木质素纤维、纤维素、半纤维素具有良好的生物降解性能，并且稻壳粉在本技术的粒径范围内能够使聚乙烯膜表现出较好的力学性能。
10.优选的，所述稻壳粉为硅烷改性后的稻壳粉，所述硅烷改性后的稻壳粉的制备步骤如下：将未改性的稻壳粉与硝酸按照1:(1-1.3)的重量比进行混合，活化，然后加入缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行搅拌，稻壳粉与缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的重量比为10:(2-3)，经过滤、洗涤、干燥后得到硅烷改性后的稻壳粉。
11.通过采用上述技术方案，硅烷改性后的稻壳粉能够进一步增强稻壳粉与聚乙烯或聚丙烯之间的相容性，减少稻壳粉出现团聚的情况，进而保证聚乙烯膜的力学性能。
12.优选的，还包括聚丁二酸丁二醇酯20-30份。
13.通过采用上述技术方案，聚丁二酸丁二醇酯具有良好的生物降解能力，并且聚丁二酸丁二醇酯为半结晶聚合物，随着熔融温度的上升，聚丁二酸丁二醇酯的分子链运动能力增强，结晶逐渐完善化，稻壳粉在聚丁二酸丁二醇酯的结晶过程中起到异相成核的作用，稻壳粉作用于聚丁二酸丁二醇酯能够降低成核活化能，有利于聚乙烯膜的强度提高。
14.聚丁二酸丁二醇酯有利于稻壳粉在聚乙烯膜中均匀分散，使稻壳粉在聚乙烯膜中成定向排列的状态，并且稻壳粉与聚乙烯或聚丙烯之间也具有较强的界面粘附力，保证了聚乙烯膜的力学性能和方便撕开的性能。
15.优选的，还包括开口剂0.3-0.5份，所述开口剂为油酸甘油酯。
16.通过采用上述技术方案，采用油酸甘油酯做开口剂，能够显著降低聚乙烯膜之间的粘结性，使生产出的聚乙烯膜表面更加光滑，提高聚乙烯膜的表面光洁度；油酸甘油酯的加入能够提高聚乙烯膜的耐温性能，提高聚乙烯膜在不同温度条件下使用均具有良好的稳定性；油酸甘油酯具有良好的生物降解能力，由于甘油酯基易水解，酯基链中的不饱和双键易在微生物的攻击下发生氧化，有助于聚乙烯膜的后续降解，降低聚乙烯膜在降解过程中对环境的污染。
17.并且油酸甘油酯属于非离子表面活性剂，具有乳化、消泡的作用，减少聚乙烯膜由于气泡的存在容易发生破裂的情况。
18.优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯。
19.通过采用上述技术方案，过氧化二异丙苯作为引发季戊四醇四乙酸酯与聚乙烯或聚丙烯的交联剂，当温度达到聚乙烯的熔点时，过氧化二异丙苯生成初级自由基夺取碳氢
链上的氢原子，生成大分子自由基引发聚合反应，使最终得到的聚乙烯膜具有整齐排列的网状结构，并且稻壳粉在网状结构中均匀分散排列，提高聚乙烯膜的力学性能和便撕性能。
20.优选的，还包括色母粒2-5份。
21.通过采用上述技术方案，加入色母粒能够使聚乙烯流延膜具有良好的光泽度，满足聚乙烯膜应用于包装时的使用要求。
22.第二方面，本技术提供一种聚乙烯流延膜的制备方法，采用如下的技术方案：一种聚乙烯流延膜的制备方法，包括以下步骤：塑化挤出：将聚乙烯流延膜的原料按照重量份数投料，在130-160℃下熔融共混、挤出，挤出温度调节至165-185℃，塑化挤出；流延成型：流延温度为200-230℃，流出后经15-20℃的冷却辊挤压冷却定型后得到流延膜。
23.通过采用上述技术方案，在熔融共混过程中，季戊四醇四乙酸酯与聚乙烯或聚丙烯在交联剂的作用下发生接枝交联，填充料在交联过程中与聚乙烯或聚丙烯紧密结合，由于季戊四醇四乙酸酯具有的特殊结构，使交联后生成整齐排列的三维网状结构，即使增大填充料的添加量仍能获得力学性能优异的聚乙烯膜，并且保证了流延膜能够在使用时被整齐的撕开，方便人们使用，并且本技术制得的流延膜具有良好的生物降解能力，有助于降低聚乙烯膜对环境的污染。
24.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用季戊四醇四乙酸酯，利用季戊四醇四乙酸酯与聚乙烯或聚丙烯的接枝交联过程，使高添加量的填充料加入聚乙烯膜原料中后仍能够保证聚乙烯膜具有较强的力学性能。
25.2、本技术中优选采用稻壳粉作为填充料，稻壳粉能够在聚丁二酸丁二醇酯的作用下，在聚乙烯膜中均匀分散，保证聚乙烯膜具有较强的力学性能和便撕性能。
26.3、本技术采用的稻壳粉、季戊四醇四乙酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、油酸甘油酯等作为聚乙烯膜的原料，均具有较好的生物降解性，有利于聚乙烯膜的后期降解，具有绿色环保的优点。
27.4、本技术的方法，通过熔融共混、挤出、流延、冷却定型等工序生产出的流延膜，借助熔融共混的温度环境为聚乙烯和聚丙烯接枝交联提供反应条件，各原料之间具有良好的分散性和相容性，因此获得了力学性能好、便撕性能好且环保可降解的聚乙烯流延膜。
具体实施方式
28.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
29.本技术的实施例所有原料均可通过市售获得。
30.其中，低密度聚乙烯(ldpe)分子量为100000-500000、高密度聚乙烯(hdpe)分子量为200000-500000、线性低密度聚乙烯(lldpe)分子量25000-50000；聚丙烯cas号：90003-07-0；季戊四醇四乙酸酯cas号：597-71-7；季戊四醇辛酸酯cas号：68441-68-9；过氧化二异丙苯cas号：80-43-3；
聚丁二酸丁二醇酯cas号：25777-14-4；聚丁二酸-己二酸丁二酯cas号：67423-06-7；油酸甘油酯cas号：111-03-5；油酸酰胺cas号：301-02-0；甲基纤维素cas号：9004-67-5；分子量：658.73；明胶cas号：9000-70-8。实施例
31.实施例1.1-1.3一种聚乙烯流延膜，包括以下重量的原料：低密度聚乙烯15-25kg；高密度聚乙烯50-60kg；线性低密度聚乙烯20-30kg；再生聚乙烯40-50kg；填充料120-130kg；聚丙烯5-10kg；季戊四醇四乙酸酯35-60kg；交联剂1-2kg；色母粒2-5kg；其中填充料为稻壳粉，稻壳粉的粒径为20nm，交联剂为过氧化二异丙苯；聚乙烯流延膜的制备方法包括以下步骤：s1、塑化挤出：将聚乙烯流延膜的原料按照重量数投料至流延挤出机，在155℃下熔融共混，熔融时间30min，挤出，挤出温度调节至185℃，塑化挤出；s2、流延成型：流延温度为220℃，流出后经18℃的冷却辊挤压冷却定型后得到流延膜。
32.实施例1.1-1.3的聚乙烯流延膜的原料用量如表1.表1实施例1.1-1.3的聚乙烯流延膜的原料用量(单位：kg) 实施例1.1实施例1.2实施例1.3低密度聚乙烯152225高密度聚乙烯505360线性低密度聚乙烯202630再生聚乙烯404250填充料120126130聚丙烯5810季戊四醇四乙酸酯354560交联剂11.22色母粒23.65实施例2一种聚乙烯流延膜，与实施例1.1的不同之处在于，以等量的硅烷改性后的稻壳粉替换未经改性的稻壳粉；
其中，硅烷改性后的稻壳粉制备方法包括以下步骤：将稻壳粉与硝酸按照1:1的重量比进行混合，将稻壳粉的表面活化，然后加入缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行搅拌，稻壳粉与缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的重量比为10:2，经过滤、洗涤、80℃干燥2h后得到硅烷改性后的稻壳粉。
33.实施例3.1-3.3一种聚乙烯流延膜，与实施例2的不同之处在于，还加入聚丁二酸丁二醇酯20-30kg，其中，实施例3.1的聚丁二酸丁二醇酯加入量为20kg，实施例3.2的聚丁二酸丁二醇酯加入量为24kg，实施例3.3的聚丁二酸丁二醇酯加入量为30kg。
34.实施例4一种聚乙烯流延膜，与实施例3.1的不同之处在于，以等量的聚丁二酸-己二酸丁二酯替换聚丁二酸丁二醇酯。
35.实施例5.1-5.3一种聚乙烯流延膜，与实施例3.1的不同之处在于，还加入开口剂0.3-0.5kg，开口剂为油酸甘油酯。
36.其中实施例5.1的开口剂加入量为0.3kg；实施例5.2的开口剂加入量为0.4kg；实施例5.3的开口剂加入量为0.5kg；实施例6一种聚乙烯流延膜，与实施例5.1的不同之处在于，以等量的油酸酰胺替换油酸甘油酯。
37.对比例1一种聚乙烯流延膜，与实施例1.1的不同之处在于，季戊四醇四乙酸酯的用量为0kg。
38.对比例2一种聚乙烯流延膜，与实施例1.1的不同之处在于，以等量的季戊四醇四辛酸酯替换季戊四醇四乙酸酯。
39.对比例3一种聚乙烯流延膜，与实施例3.1的不同之处在于，以等量的明胶替换稻壳粉。
40.对比例4一种聚乙烯流延膜，与实施例1.1的不同之处在于，以某市售的聚乙烯流延膜进行对比，市售流延膜中的填充料为碳酸钙，且碳酸钙添加量占聚乙烯流延膜的30％。
41.对比例5一种聚乙烯流延膜，与实施例1.1的不同之处在于，填充料的用量为80kg，其中填充料为稻壳粉。
42.对比例6一种聚乙烯流延膜，与实施例1.1的不同之处在于，填充料的用量为150kg，其中填充料为稻壳粉。
43.对比例7
一种聚乙烯流延膜，与实施例1.1的不同之处在于，填充料为甲基纤维素。
44.性能检测试验测试包括：1.拉伸性能测试按照gb/t1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的实验条件》进行拉伸性能测试；拉伸强度越高，说明聚乙烯膜的力学性能越好。
45.2.耐撕裂性能测试按照gb/t 16578.1-2008《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的测定》测试耐撕裂性能，撕裂强度越高，说明聚乙烯膜便撕性越差。
46.3.生物降解性能测试参照gb/t19277.1-2011，对材料进行堆肥降解测试，将试样材料与堆肥接种物混合后放入堆肥化容器中，氧气含量21％、温度(58
±
2℃)、湿度(50-55％)条件的下进行充分的堆肥试验，本实验设定材料降解6个月二氧化碳的释放量与理论值的比值，计算出生物降解率。
47.将上述聚乙烯流延膜进行拉伸性能测试和耐撕裂性能测试，试样尺寸：长7cm，宽3cm，厚度0.03
±
0.01mm。
48.测试结果如表2。
49.表2实施例1-7和对比例1-6的测试结果
结合实施例1.1-1.3和对比例1-2并结合表2可以看出，即使是在添加再生聚乙烯的情况下，交联后得到的聚乙烯膜仍具有较好的力学性能，有利于降低成本；本技术优选采用季戊四醇四乙酸酯，利用了季戊四醇四乙酸酯的结构具有高度对称性的特点，能够保证聚乙烯膜的力学性能的同时，在对聚乙烯膜进行撕裂时，使其保持平直的断口，保证了聚乙烯膜的可撕性；当用季戊四醇四辛酸酯替换季戊四醇四乙酸酯时，由于季戊四醇四辛酸酯的链长更长虽然也能够实现与聚乙烯之间的接枝交联，但链长的增长容易出现卷曲，导致不易形成排列整齐的网状结构，影响聚乙烯膜的撕裂性能。
50.结合实施例1.1-1.3和对比例1、对比例4并结合表2可以看出，在提高填充料的用量的前提下，采用季戊四醇四乙酸酯与聚乙烯或聚丙烯进行接枝交联，能够提高聚乙烯膜的的力学性能的同时，保证聚乙烯膜具有平直的撕裂缝方便撕开；市售的聚乙烯膜虽然具有较好的力学性能，但是存在不方便撕开的缺点，也不利于聚乙烯膜的后续降解；结合实施例1.1和对比例5-6并结合表2可以看出，当稻壳粉的添加量不在本技术的范围内时，稻壳粉添加量较少虽然让聚乙烯膜具有较好的力学性能，但不利于聚乙烯膜的撕开；当稻壳粉的添加量过多时，不利于聚乙烯膜的成膜，使聚乙烯膜的脆性增大，并且在聚乙烯膜的撕裂缝断口处能够看到部分稻壳粉团聚物，导致聚乙烯膜的撕裂缝不能保持顺滑平直的状态。
51.结合实施例1.1和对比例3、对比例7结合表2可以看出，当填充料为甲基纤维素时，甲基纤维素不易在流延过程中均匀分散，尽管能够在一定程度上保证聚乙烯膜的力学性能，但不能保证聚乙烯膜撕开时保持平直的撕口；当填充料为明胶时，尽管明胶相对于稻壳粉而言对聚乙烯膜的成膜性能有利，但成膜硬度相对于稻壳粉而言过硬，导致聚乙烯膜在
使用时不易被撕开。
52.结合实施例1.1和实施例2并结合表2可以看出，采用硅烷改性后的稻壳粉能够进一步增强稻壳粉与聚乙烯之间的相容性，增强聚乙烯膜的力学性能。
53.结合实施例2和实施例3.1-3.3和实施例4并结合表2可以看出，聚丁二酸丁二醇酯的加入能够和稻壳粉起到协同作用，有利于稻壳粉在聚乙烯膜中整齐排列分布，提高聚乙烯膜的力学性能以及便撕性能。
54.结合实施例3.1和实施例5.1-5.3和实施例6并结合表2可以看出，采用油酸甘油酯作为开口剂，有利于提高聚乙烯膜光泽度，减少熔融共混时产生气泡，造成带有气泡的流延膜处容易破裂的情况，有利于提高聚乙烯流延膜的稳定性。
55.将实施例1-6和对比例1-7制成的聚乙烯流延膜进行生物降解性能测试。
56.测试结果如表3.表3降解性能测试结果表3降解性能测试结果结合实施例1-6和对比例1-7并结合表2-3可以看出，本技术的聚乙烯膜的生物降解率均在80％以上，具有良好的生物降解性能；稻壳粉的粒径改变和对稻壳粉的改性引入对聚乙烯膜的降解性能无显著影响；聚丁二酸丁二醇酯本身具有良好的生物降解性，加入后有利于提高聚乙烯膜的生物降解性；油酸甘油酯作为开口剂时，除了有利于提高聚乙烯膜的开口性能，也能够保证聚乙烯膜的降解性不受影响。
57.当不添加季戊四醇四乙酸酯时，其对降解性能无显著影响，但会明显影响膜的力学性能；当采用季戊四醇四辛酸酯替换季戊四醇四乙酸酯时，由于季戊四醇四辛酸酯的分
子量更大，会不利于聚乙烯膜的降解；当采用玉米淀粉和明胶替换稻壳粉时，对生物降解性能不会存在较大影响，但会影响聚乙烯膜的力学性能和便撕性；当填充料的添加量不在本技术的范围内时，都会对聚乙烯膜的性能造成不利影响，当填充料的添加量过低时，尽管有利于聚乙烯膜的力学性能的提升，但不利于聚乙烯膜的后期降解，当填充料的添加量过多时，尽管有利于膜的降解，但聚乙烯膜的力学性能会显著下降。
58.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种聚乙烯流延膜，其特征在于，包括以下重量份数的原料：低密度聚乙烯15-25份；高密度聚乙烯50-60份；线性低密度聚乙烯20-30份；再生聚乙烯40-50份；填充料120-130份；聚丙烯5-10份；季戊四醇四乙酸酯35-60份；交联剂1-2份。2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯流延膜，其特征在于：所述填充料为稻壳粉，所述稻壳粉的粒径为20-35nm。3.根据权利要求2所述的一种聚乙烯流延膜，其特征在于：所述稻壳粉为硅烷改性后的稻壳粉，所述硅烷改性后的稻壳粉的制备步骤如下：将未改性的稻壳粉与硝酸按照1:（1-1.3）的重量比进行混合，活化，然后加入缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行搅拌，稻壳粉与缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的重量比为10:（2-3），经过滤、洗涤、干燥后得到硅烷改性后的稻壳粉。4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯流延膜，其特征在于：还包括聚丁二酸丁二醇酯20-30份。5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯流延膜，其特征在于：还包括开口剂0.3-0.5份，所述开口剂为油酸甘油酯。6.根据权利要求1所述的一种聚乙烯流延膜，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯。7.根据权利要求1所述的一种聚乙烯流延膜，其特征在于：还包括色母粒2-5份。8.一种权利要求1-7任意一项所述的聚乙烯流延膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：塑化挤出：将聚乙烯流延膜的原料按照重量份数投料，在130-160℃下熔融共混、挤出，挤出温度调节至165-185℃，塑化挤出；流延成型：流延温度为200-230℃，流出后经15-20℃的冷却辊挤压冷却定型后得到流延膜。

技术总结
本申请涉及流延膜的技术领域，具体公开了一种聚乙烯流延膜及其制备方法。聚乙烯流延膜包括以下重量份数的原料：低密度聚乙烯15-25份；高密度聚乙烯50-60份；线性低密度聚乙烯20-30份；再生聚乙烯40-50份；填充料120-130份；聚丙烯5-10份；季戊四醇四乙酸酯35-60份；交联剂1-2份。本申请的聚乙烯流延膜可用于流延膜生产，其具有力学性能好且环保可降解同时便撕性能好的优点。便撕性能好的优点。


技术研发人员：陈少峰
受保护的技术使用者：天津市中泰创展科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/18