一种聚乙烯重包装膜及其制备方法与流程

1.本技术涉及包装膜领域，更具体地说，它涉及一种聚乙烯重包装膜及其制备方法。


背景技术：

2.目前，通常把能承载10-50kg固体颗粒或粉状物料的包装膜统称为重包装膜。因重包装膜具有较优的耐磨性和强度，使其应用广泛，主要用于包装塑料原料、化肥和催化剂等。
3.相关技术中，聚乙烯重包装膜由内层、中层和外层共挤制成，内层和中层含lldpe和m-lldpe，外层含lldpe、ldpe和m-lldpe。
4.该类重包装膜具有较优的力学性能，但其热封性能较弱，而封口的品质与热封性能息息相关。热封性能较弱，容易使包装膜装入内容物后在生产、运输及货架销售等环节泄露；还会出现重包装膜漏气，使对氧气和水蒸气较敏感的内容物出现变质发霉的情况。


技术实现要素：

5.为了提高聚乙烯重包装膜的热封性能，本技术提供了一种聚乙烯重包装膜及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种聚乙烯重包装膜，其采用如下技术方案：一种聚乙烯重包装膜，其包括内层、中层和外层，所述内层、中层和外层依次共挤制成；所述内层、外层均由包括如下重量百分含量的原料制备而成：低密度聚乙烯20-30％、线性低密度聚乙烯30-45％、甲基丙烯酸共聚物15-20％、马来酸酐接枝聚丙烯3.5-9％、热封辅助剂3-10％、芥酸酰胺1-7％、聚酯型聚氨酯1-5％和抗静电剂1-4％；所述中层由包括如下重量百分含量的原料制备而成：茂金属聚乙烯52-66％、高密度聚乙烯15-19％、低密度聚乙烯7.5-9.5％、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物3-15％和色母粒1-8％。
7.通过采用上述技术方案，重包装膜的热封性能优良主要从热合强度高、夹杂物热封性强以及耐热性好三个方面体现。内外层加入的低密度聚乙烯的化学稳定性好，其熔点在105℃-120℃之间，热封性良好。线性低密度聚乙烯具有耐热性强、夹杂物热封性强的优点，可保证在重包装膜内层或外层表面沾有灰尘、油腻或杂物等情况下，仍具有良好的热合强度。甲基丙烯酸共聚物是甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸完全聚合的共聚物，其具有良好的夹杂物热封性，通过添加甲基丙烯酸共聚物可进一步提升聚乙烯重包装膜的热合强度。
8.马来酸酐接枝聚丙烯为聚丙烯的非极性的分子主链上引入了马来酸酐强极性的侧基，对聚丙烯进行了表面改性，提高了其在体系中的分散性；且马来酸酐接枝聚丙烯还可以作为相容剂加入体系中，提高体系中各原料的相容性。此外，马来酸酐接枝聚丙烯与线性低密度聚乙烯共混后，可提高线性低密度聚乙烯的热合强度。
9.芥酸酰胺不仅可作为开口剂和爽滑剂，还可以提高重包装膜的抗静电性，有效防
止重包装膜的膜与膜之间的吸贴，并可增加薄膜表面的光洁度，防止灰尘在薄膜表面附积，提高夹杂物热封性，从而提高重包装膜的热封性。但芥酸酰胺的加入易出现从薄膜的内部迁移到表层的现象，从而降低重包装膜的热合强度。但本技术通过添加聚酯型聚氨酯即可较好的避免芥酸酰胺自重包装膜的表面析出，并且聚酯型聚氨酯还可作为胶粘剂，提高重包装膜的粘性和机械稳定性。
10.抗静电剂的加入使重包装膜的原料处于熔融状态时，抗静电剂分子能在树脂与空气或树脂与机械的界面形成较稠密的取向排列，其中亲油基伸向树脂内部，亲水基伸向树脂外部。待树脂固化后，抗静电剂分子上的亲水基都朝向空气一侧排列，形成一个单分子导电层。在加工和使用中，经过拉伸、摩擦和洗涤等会导致材料表面抗静电剂分子层的缺损，抗静电性能也随之下降。但经过一段时间之后，材料内部的抗静电剂分子又会不断向表面迁移，使缺损部位得以恢复，重新显示出抗静电效果。此外，抗静电剂还可防止粉末料吸附在袋口处，提高重包装膜的热合强度，从而提高重包装膜的热封性能。
11.中层加入的茂金属聚乙烯具有较低的熔点和明显的熔区，其热合强度优于传统聚乙烯。通过添加高密度聚乙烯，可使聚乙烯重包装膜具有较高的热合强度。乙烯丙烯酸乙酯共聚物是一种具有热塑性和极高粘结性，而洁晶度很低的聚合物，其具有很好的热稳定性，提高了重包装膜的热封性能。
12.作为优选：所述内层、外层均由包括如下重量百分含量的原料制备而成：低密度聚乙烯22-27％、线性低密度聚乙烯33-41％、甲基丙烯酸共聚物17-18％、马来酸酐接枝聚丙烯5-8％、热封辅助剂4-8％、芥酸酰胺2-4％、聚酯型聚氨酯1.5-3％和抗静电剂1.5-5％；所述中层由包括如下重量百分含量的原料制备而成：茂金属聚乙烯52-59％、高密度聚乙烯17-18％、低密度聚乙烯8-9％、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物6-10％和色母粒1-6.5％。
13.作为优选：所述甲基丙烯酸共聚物由包括如下重量份的原料制备而成：甲基丙烯酸甲酯60-80份、甲基丙烯酸25-30份、十二烷基苯磺酸钠1-5份、四丙酸季戊四醇酯1-5份、硫代二丙酸双十二醇酯1.5-2.5份和过硫酸钾11-15份。
14.通过采用上述技术方案，甲基丙烯酸共聚物是由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸完全聚合的共聚物。十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂，使甲基丙烯酸共聚物内部形成均匀稳定的分散体系，更易发挥其提高热封性能的作用。四丙酸季戊四醇酯和硫代二丙酸双十二醇酯共混可提高重包装膜的热封性能。过硫酸钾为引发剂，可引发甲基丙烯酸甲酯和甲酯丙烯酸进行聚合反应，从而得到甲基丙烯酸共聚物。
15.作为优选：所述内层、外层中的甲基丙烯酸共聚物的重量百分含量均为15-18.5％。
16.作为优选：所述甲基丙烯酸共聚物通过如下操作步骤制备得到：将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、十二烷基苯磺酸钠、四丙酸季戊四醇酯和硫代二丙酸双十二醇酯加入去离子水中搅拌溶解，得到单体预乳化物；将过硫酸钾加入去离子水中混合溶解，得到引发剂溶液；将单体预乳化物与引发剂溶液混合，搅拌升温至75-85℃，混合均匀，在氮气条件下反应3-4h；冷却后依次经破乳、洗涤、干燥，即得甲基丙烯酸共聚物。
17.作为优选：所述热封辅助剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
18.通过采用上述技术方案，乙烯-醋酸乙烯共聚物拥有较多的醋酸乙烯结构单元，具
有高抗冲击性、柔韧性及热密封性能优异等特点，可提高重包装膜的热封性能。
19.作为优选：所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺。
20.通过采用上述技术方案，乙氧基化脂肪族烷基胺是一种非离子型表面活性剂，其稳定性高，不易受强电解质存在的影响，具有良好的抗静电性能，可防止粉末料吸附在袋口处，提高重包装膜的热合强度。
21.优选的：所述马来酸酐接枝聚丙烯与线性低密度聚乙烯的重量配比为1：(8-10)。
22.通过采用上述技术方案，通过对马来酸酐接枝聚丙烯与线性低密度聚乙烯的重量配比进行优化，可提升重包装膜的热封性能。
23.优选的：所述聚酯型聚氨酯与芥酸酰胺的重量配比为1：(1.5-2.5)。
24.通过采用上述技术方案，通过聚酯型聚氨酯与芥酸酰胺的重量配比的优选，可减少重包装膜表面芥酸酰胺的析出，从而提升重包装膜的热封性能。
25.第二方面，本技术提供一种上述任一项聚乙烯重包装膜的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：一种聚乙烯重包装膜的制备方法，其包括以下操作步骤：内外层薄膜备料：将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、甲基丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、热封辅助剂、芥酸酰胺、聚酯型聚氨酯和抗静电剂混合均匀，在170-190℃、60-100r/min、加工压力为40-45mpa的条件下混炼，得到内外层熔融料；中层薄膜备料：将茂金属聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和色母粒混合，在170-190℃、60-100r/min、加工压力为40-45mpa条件下混炼，得到中层熔融料；将内外层和中层熔融料分别融合挤出，形成膜泡；经冷却成型，稳定膜泡，牵引拉伸，得到膜条；对膜条进行冷却，得到薄膜；将冷却后的薄膜卷取，得到半成品膜卷；然后依次经放卷、高频电火花处理、印刷、热风干燥、冷风干燥，得到聚乙烯重包装膜。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：(1)本技术的聚乙烯重包装膜的热合强度最高可达到33.8n/15mm，有效改善了重包装膜的热封性能，且通过检查试样发现本技术的重包装膜在施加9.8n负荷、并在80℃条件下烘干1h的条件下，表面并未出现粘着、熔痕现象，耐热性较为优异，并未出现剥离情况。
27.(2)本技术的聚乙烯重包装膜选用的甲基丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、抗静电剂、芥酸酰胺、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和热封辅助剂，均能提高重包装膜的热封性能。
具体实施方式
28.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细说明。
29.本技术中的如下各原料均为市售产品，且均为使本技术的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用，具体为：低密度聚乙烯，密度为0.91g/cm
3-0.93g/cm3；线性低密度聚乙烯，密度为0.932g/cm；马来酸酐接枝聚丙烯，型号350k；芥酸酰胺，有效物质含量99％；聚酯型聚氨酯，型号575a；茂金属聚乙烯，型号1018mf；高密度聚乙烯，型号hhmtr-131；乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，丙烯酸乙酯有效浓度为16％；色母粒，型号为白9302a；甲基丙烯酸甲酯，有效物质含量为99.5％；甲基丙烯酸，有效物质含量为99％；甲
基丙烯酸共聚物，粘度100-200pa.s。
30.以下为本技术中甲基丙烯酸共聚物的制备例：制备例1本技术中某些实施例中的甲基丙烯酸共聚物，通过如下方法制备得到：按照表1的掺量，将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、十二烷基苯磺酸钠和四丙酸季戊四醇酯加入15l去离子水中搅拌溶解，得到单体预乳化物。
31.将过硫酸钾加入200ml去离子水中混合溶解，得到引发剂溶液。
32.将单体预乳化物与引发剂溶液混合，搅拌升温至80℃，混合均匀，在氮气条件下反应4h。冷却后用250ml盐酸破乳，去离子水洗涤，真空抽滤干燥后，得到甲基丙烯酸共聚物。
33.制备例2本技术中某些实施例中的甲基丙烯酸共聚物，通过如下方法制备得到：按照表1的掺量，将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、十二烷基苯磺酸钠和硫代二丙酸双十二醇酯加入15l去离子水中搅拌溶解，得到单体预乳化物。
34.将过硫酸钾加入200ml去离子水中混合溶解，得到引发剂溶液。
35.将单体预乳化物与引发剂溶液混合，搅拌升温至80℃，混合均匀，在氮气条件下反应4h。冷却后用15l盐酸破乳，去离子水洗涤，真空抽滤干燥后，得到甲基丙烯酸共聚物。
36.制备例3本技术中某些实施例中的甲基丙烯酸共聚物，通过如下方法制备得到：按照表1的掺量，将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、十二烷基苯磺酸钠、四丙酸季戊四醇酯和硫代二丙酸双十二醇酯加入15l去离子水中搅拌溶解，得到单体预乳化物。
37.将过硫酸钾加入200ml去离子水中混合溶解，得到引发剂溶液。
38.将单体预乳化物与引发剂溶液混合，搅拌升温至80℃，混合均匀，在氮气条件下反应4h。冷却后用250ml盐酸破乳，去离子水洗涤，真空抽滤干燥后，得到甲基丙烯酸共聚物。
39.制备例4-7制备例4-7的甲基丙烯酸共聚物与制备例1的制备方法完全相同，区别在于各原料成分不同，具体详见表1所示。
40.表1制备例1-7的甲基丙烯酸共聚物的各原料掺量(单位：g)实施例1一种聚乙烯重包装膜，通过如下操作制备得到：按照表2的掺量，内外层薄膜原料：将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、制备例1制备的甲基丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、热封辅助剂乙烯-乙烯醇共聚物、芥酸酰
胺、聚酯型聚氨酯和抗静电剂聚乙二醇混合均匀，在245℃、80r/min、加工压力为45mpa条件下混炼，得到内外层熔融料；按照表3的掺量，中层薄膜备料：将茂金属聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和色母粒混合，在245℃、80r/min、加工压力为45mpa条件下混炼，得到中层熔融料；将内外层和中层薄膜原料分别融合挤出，形成膜泡，冷却成型，稳定膜泡，牵引拉伸，5℃条件下冷却，得到薄膜；将冷却后的薄膜卷取，依次经插肩、压花，得到聚乙烯重包装膜。
41.实施例2实施例2的聚乙烯重包装膜与实施例1的制备方法完全相同，区别在于内外层原料中选用制备例2制备的甲基丙烯酸共聚物，具体详见表2所示。
42.实施例3实施例3的聚乙烯重包装膜与实施例1的制备方法完全相同，区别在于内外层原料中选用制备例3制备的甲基丙烯酸共聚物，具体详见表2所示。
43.实施例4-7实施例4-7的聚乙烯重包装膜与实施例3的制备方法及原料种类完全相同，区别在于内层、中层和外层的各原料掺量不同，具体详见表2和表3所示。
44.表2实施例1-7的聚乙烯重包装膜内外层的各原料掺量(单位：kg)原料实施例1-3实施例4实施例5实施例6实施例7低密度聚乙烯2022252730线性低密度聚乙烯3033374145甲基丙烯酸共聚物2018161715马来酸酐接枝聚丙烯89574乙烯-乙烯醇共聚物108643芥酸酰胺37421聚酯型聚氨酯52511.5聚乙二醇41211.5表3实施例1-7的聚乙烯重包装膜中层的各原料掺量(单位：kg)实施例8实施例8的聚乙烯重包装膜与实施例5的制备方法完全相同，区别在于热封辅助剂选用乙烯-醋酸乙烯共聚物，其余原料种类和掺量与实施例5相同。
45.实施例9实施例9的聚乙烯重包装膜与实施例8的制备方法完全相同，区别在于抗静电剂选
用乙氧基化脂肪族烷基胺，其余原料种类和掺量与实施例9相同。
46.实施例10-14实施例10-14的聚乙烯重包装膜与实施例9的制备方法完全相同，区别在于内外层各原料掺量不同，具体详见表4所示。
47.表4实施例10-14的聚乙烯重包装膜内外层的各原料掺量(单位：kg)实施例15-19实施例15-19的聚乙烯重包装膜与实施例11的制备方法完全相同，区别在于内外层各原料掺量不同，具体详见表5所示。
48.表5实施例15-19的聚乙烯重包装膜内外层的各原料掺量(单位：kg)实施例20-24实施例20-24的聚乙烯重包装膜与实施例16的制备方法完全相同，区别在于内外层各原料掺量不同，具体详见表6所示。
49.表6实施例20-24的聚乙烯重包装膜内外层的各原料掺量(单位：kg)
实施例25-28实施例25-28的聚乙烯重包装膜与实施例21的制备方法完全相同，区别在于，内外层原料中均分别选用制备例4-7制备的甲基丙烯酸共聚物，其余原料种类和掺量与实施例21相同。
50.实施例29实施例29的聚乙烯重包装膜与实施例26的制备方法完全相同，区别在于，内外层原料中甲基丙烯酸共聚物选用市售的甲基丙烯酸共聚物成品，其余原料种类和掺量与实施例26相同。
51.对比例1对比例1的聚乙烯重包装膜与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：内外层原料中将甲基丙烯酸共聚物替换为等量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，其余原料及掺量与实施例1相同。
52.对比例2对比例2的聚乙烯重包装膜与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：内外层原料中将马来酸酐接枝聚丙烯替换为等量的聚丙烯，其余原料及掺量与实施例1相同。
53.对比例3对比例3的聚乙烯重包装膜与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：内外层原料中未添加热封辅助剂乙烯-乙烯醇共聚物，其余各原料及掺量为：低密度聚乙烯20kg、线性低密度聚乙烯35kg、甲基丙烯酸共聚物20kg、马来酸酐接枝聚丙烯9kg、芥酸酰胺7kg、聚酯型聚氨酯5kg和抗静电剂聚乙二醇4kg，中层的原料及掺量与实施例1相同。
54.对比例4对比例4的聚乙烯重包装膜与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：内外层原料中未添加芥酸酰胺，其余各原料及掺量为：低密度聚乙烯20kg、线性低密度聚乙烯32kg、甲基丙烯酸共聚物20kg、马来酸酐接枝聚丙烯9kg、热封辅助剂乙烯-乙烯醇共聚物10kg、聚酯型聚氨酯5kg和抗静电剂聚乙二醇4kg，中层的原料及掺量与实施例1相同。
55.对比例5对比例5的聚乙烯重包装膜与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：内外层原料中将线性低密度聚乙烯替换为等量的高密度聚乙烯，其余原料及掺量与实施例1相同。
56.对比例6
对比例6的聚乙烯重包装膜与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：中层原料中将乙烯-丙烯酸乙酯共聚物替换为等量的乙烯-α-烯烃共聚物，其余原料及掺量与实施例1相同。
57.性能检测采用bbt0058-2011《包装用多层共挤重载膜、袋》的检测方法及标准，分别对实施例1、实施例9和实施例26的聚乙烯重包装膜进行拉伸强度和断裂标称应变的检测，检测各样品的纵向、横向的拉伸强度和断裂伸长率；并在2m高度，对样品进行跌落测试，观察聚乙烯重包装膜是否破包。
58.表7不同聚乙烯重包装膜的性能检测结果由表7的检测结果可知，本技术的聚乙烯重包装膜的纵向和横向拉伸强度分别在35.1mpa和33.3mpa以上，纵向和横向断裂标称应变分别在728％和735％以上，具有较高的拉伸强度和断裂标称应变，满足使用过程中对重包装膜的物理机械性能的需求。
59.采用bbt0058-2011《包装用多层共挤重载膜、袋》的检测方法及标准，分别对实施例1-29和对比例1-6的聚乙烯重包装膜进行热合强度检测，并观察各试样的耐热性，最后记录各样品的起封温度，测试结果见表8所示。
60.表8不同聚乙烯重包装膜的性能检测结果
由表8的检测结果表明，本技术聚乙烯重包装膜在满足力学性能的基础上，其热合强度均高于对比例1-6重包装膜，且实施例1-29重包装膜的起封温度均低于对比例1-6重包装膜。本技术的重包装膜热合强度最高可达到33.8n/15mm，有效改善了重包装膜的热封性能，且通过检查试样发现本技术的重包装膜在8.9n负荷、80℃烘干条件下的耐热性较为优异，并未出现粘着、熔痕的情况。
61.实施例1-6中，实施例5的重包装膜的热合强度为32.8n/15mm，均高于实施例1-4和实施例6-7重包装膜的热合强度；同时实施例5重包装膜的起封温度为81℃，均低于实施例1-4和实施例6-7重包装膜的起封温度。表明实施例5重包装膜的原料重量份更为合适，有效改善了重包装膜的热封性能。实施例8重包装膜内外层原料中热封辅助剂选用乙烯-醋酸乙烯共聚物时，热封性能优于实施例1-6的重包装膜；实施例9重包装膜内外层原料中抗静电剂选用乙氧基化脂肪族烷基胺时，热封性能优于实施例1-6的重包装膜。
62.在实施例10-14中，实施例11重包装膜的热合强度为33.2n/15mm，均高于实施例10和实施例12-14重包装膜的热合强度；同时实施例11重包装膜的起封温度为77℃，均低于实施例10和实施例12-14重包装膜的起封温度。由此看出，当重包装膜的内外层原料中马来酸酐接枝聚丙烯与线性低密度聚乙烯的重量配比为1:9时，重包装膜的热封性能表面更为优异。
63.在实施例15-19中，实施例16的重包装膜热合强度为33.4n/15mm，均高于实施例15和实施例17-19重包装膜的热合强度；同时实施例15重包装膜的起封温度为75℃，均低于实施例15和实施例17-19重包装膜的起封温度。由此看出，当重包装膜内外层原料中聚酯型聚氨酯与芥酸酰胺重量配比为1:2时，重包装膜的热封性能表面更为优异。
64.在实施例20-24中，实施例21重包装膜的热合强度分别为33.7n/15mm，均高于实施例20和实施例22-24重包装膜的热合强度；同时实施例21重包装膜的起封温度为73℃，均低于实施例20和实施例22-24重包装膜的起封温度。由此看出，当重包装膜的内外层原料中甲基丙烯酸共聚物与其他原料重量百分含量为16.5％时，重包装膜的热封性能表面更为优异。
65.在实施例25-28中，实施例26重包装膜的热合强度分别为33.8n/15mm，均高于实施例25和实施例27-28重包装膜的热合强度；同时实施例26重包装膜的起封温度为72℃，均低于实施例25和实施例27-28重包装膜的起封温度。由此看出，当制备例3制备的甲基丙烯酸共聚物的原料重量份更为合适，重包装膜的热封性能表面更为优异。实施例29重包装膜的热封强度低于实施例26，表明制备的甲基丙烯酸共聚物更有利于提升重包装膜的热封性能。
66.另外，从对比实施例1与对比例1-6的各项指标数据发现，本技术选用添加的甲基丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、抗静电剂、芥酸酰胺、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和热封辅助剂，均明显提高了重包装膜的热封性能。
67.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。