一種增強聚乙烯膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種增強聚乙烯膜及其制備方法，屬于功能包裝材料技術領域。
【背景技術】
[0002]聚乙烯(PE)是一種應用較廣、價格低廉、化學性質較穩定，性能優良的塑料，但聚乙烯存在著強度較低、容易變形、不耐熱、易燃等缺點，這些缺點大大限制了聚乙烯的應用范圍。為了擴展聚乙烯在日常生活中的應用范圍，提高聚乙烯的綜合性能，需對聚乙烯進行一定的改性或者是添加功能填料。根據改性方法和添加填料的不同，可以改變聚乙烯的性能。聚乙烯和納米復合材料復合之后的性能提高，例如力學性能、阻隔性能等的提高是傳統聚乙烯和無機填料復合所不能比擬的，由于聚乙烯和納米復合材料復合具有優良的性能以及較高的可加工性，所以目前納米材料和聚乙烯復合制備新型功能材料具有很好的應用前景。
[0003 ]納米高嶺土作為一種納米材料，比表面積大，加入樹脂中能夠提升樹脂的綜合性能，但是未經改性處理的納米材料容易發生團聚，造成成品不均勻，所以要找到一種合適的改性劑對其進行表面改性，從而達到很好的效果。
[0004]—定量的改性有機蒙脫土能夠有效提高材料的拉伸強度、阻隔性能、結晶溫度，并且降低剪切粘度，大大提高材料的加工性能。
[0005]馬來酸酐接枝聚乙烯或聚丙烯作為一種增容劑，能夠增加無機填料在有機樹脂中的相容性，并且實驗表明，一定量的有機蒙脫土能夠和馬來酸酐接枝聚乙烯起到協同增容作用，能夠提高復合膜的性能，所以本發明最終選擇加入這幾種成分進行復合薄膜的制作，并且實驗證明對聚乙烯膜具有很好的增強效果，綜合性能得到很大提升。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服上述不足之處，提供一種增強聚乙烯膜及其制備方法。
[0007]按照本發明提供的技術方案，一種增強聚乙烯膜，其組分按重量百分比計如下: 納米高嶺土 5-15份，有機蒙脫土 5-10份，增容劑3-10份，納米高嶺土改性劑2-5份，有機蒙脫土改性劑2-5份，滑石粉2-5份，聚乙烯樹脂60-80份；
首先使用納米高嶺土改性劑和有機蒙脫土改性劑分別對納米高嶺土和有機蒙脫土進行改性，然后以改性納米高嶺土為增韌劑、改性有機蒙脫土為增強劑、再加入有機蒙脫土、增容劑和滑石粉，以聚乙烯樹脂為基材，經吹塑成膜制得增強聚乙烯膜。
[0008]所述增韌劑為改性納米高嶺土，維度尺寸為l-100nm。
[0009]所述增容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。增容劑的加入增加了無機填料在復合材料體系中的相容性，使得薄膜易于加工，且成品均勻，表面美觀，提高體系的綜合性能。
[0010]所述納米高嶺土改性劑為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、硅烷偶聯劑中的一種或幾種的混合物。納米高嶺土的加入可以提升聚乙烯復合膜的拉伸性能、斷裂伸長率、沖擊性能、耐老化性能等。
[0011 ]所述有機蒙脫土改性劑為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨中的一種或幾種的混合物。
[0012]所述增強聚乙烯膜的制備方法，按重量份計步驟如下:
(I)改性納米高嶺土制取:
a、取納米高嶺土改性劑2-5份，加入無水乙醇50-60份，水解至澄清，制得改性劑水解液；
b、取納米高嶺土5-15份，懸浮于100-120份蒸餾水中，攪拌均勻，得到納米高嶺土懸浮液；
C、取步驟b制備的納米高嶺土懸浮液加入燒杯中，恒溫水浴鍋加熱至70-90°C，然后加入步驟a制備的改性劑水解液，采用高剪切混合乳化機調節控制對納米高嶺土進行改性;轉速為5500-6000r/min，控制改性時間為40_60min，；
d、對所得改性后的納米高嶺土懸浮液用真空栗抽濾，真空度0.05-0.09MPa，將抽濾所得的濾餅放入100-130 °C烘箱中干燥1-2h，得到粉末狀的改性納米高嶺土；
(2 )改性有機蒙脫土制取:
e、將有機蒙脫土3-8份分散于70-90份去離子水中，攪拌均勻得到懸濁液；
f、取有機蒙脫土改性劑2-5份溶于40-50份無水乙醇中，水解至澄清，配置成改性劑溶液；
g、將步驟e所得懸濁液置于60-80°C恒溫水浴中，滴加步驟f制備的改性劑溶液，采用高剪切混合乳化機調節改性的轉速為5500-6000r/min，改性時間為l_2h，最終得到白色沉淀；
h、用去離子水洗滌步驟g所得白色沉淀，在50-60°C烘箱中烘干l_2h，得到粉末狀改性有機蒙脫土；
(3)混料:將步驟(I)、(2)處理過的增韌劑改性納米高嶺土和增強劑改性有機蒙脫土、聚乙烯樹脂60-80份、有機蒙脫土2份、增容劑3-10份和滑石粉2-5份置于高速混合機中，在65-80°C 下混合 10-15min;
(4)成型:將步驟(3)所得混合料送入雙螺桿擠出機中，擠出機溫度設定為150-160°C，通過口模和切粒機進行擠出造粒，形成粒料;將粒料通過吹塑機進行吹膜，吹塑溫度為160-180°C，制得增強聚乙烯膜。
[0013]步驟(4)所述吹塑機吹塑時，通過控制吹脹比控制膜厚度，吹脹比為1.9-2.1。
[0014]本發明制備的聚乙烯膜外觀為無色的透明薄膜，透光率為70.24%-76.31%;拉伸強度為36.32MPa-40.71MPa，相對純PE( 26.43MPa)提高了 52.94%-54.01%;斷裂伸長率為1300%-1400%，相對于純PE(850%)提高了60.13%-64.70%;氧氣透過率為630cm3/m2.24h.0.IMpa?754cm3/m2.24h.0.1Mpa，相對于純PE(1200cm3/m2.24h.0.IMpa)下降了37.16%-47.50%;水蒸氣透過量為1.3g/m2.24h_1.5g/m2.24h，相對于純PE(2.6g/m2.24h)下降了42.30%-50.00%。所以，材料的強度提升，阻隔性能提升。
[0015]本發明的有益效果:
1、制備的增強聚乙烯膜的主要原料及輔料均為成本較低的材料，輔料等無機填料自然界來源廣泛，所以比較經濟實用。
[0016]2、制備的增強聚乙烯膜具有較強的拉伸性能和沖擊強度，能夠擴展聚乙烯膜的應用領域。
[0017]3、制備的增強聚乙烯膜透明度高，外形美觀，機械性能和阻隔性能良好，可根據需要制成不同厚度和機械性能的薄膜。
[0018]4、制備的增強聚乙烯膜的生產方法安全，生產成本低，操作簡單，所以具有很好的市場應用前景。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。本發明中，攪拌操作采用上海標本模型廠制造的JB-200-S數字顯示轉速電動攪拌機;反應溫度通過江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司制造的YJ501超級恒溫水浴鍋控制；機械性能測定采用英國LLOYD公司制造的LRX Plus型萬能電子材料試驗機;透光率測定采用尤尼柯(上海)儀器有限公司制造的UV-2802型紫外可見光分光光度計;混合造粒用科信隆科亞機械有限公司的CTE-35雙螺桿擠出機。
[0020]實施例1
按重量份計，增強聚乙烯膜:納米高嶺土 10份、增容劑馬來酸酐接枝聚乙烯4份、聚乙烯樹脂75份、有機蒙脫土 5份、納米高嶺土改性劑丙烯酸丁酯2份、有機蒙脫土改性劑十六烷基三甲基氯化銨3份、滑石粉3份。
[0021 ]所述增韌劑為改性納米高嶺土，維度尺寸為l-100nm。
[0022]所述增強聚乙烯膜的制備方法，按重量份計步驟如下:
(I)改性納米高嶺土制取:
a、取納米高嶺土改性劑，加入無水乙醇50份，水解至澄清，制得改性劑水解液；
b、取納米高嶺土，懸浮于100份蒸餾水中，攪拌均勻，得到納米高嶺土懸浮液；
C、取步驟b制備的納米高嶺土懸浮液加入燒杯中，恒溫水浴鍋加熱至70°C，然后加入步驟a制備的改性劑水解液，采用高剪切混合乳化機調節控制對納米高嶺土進行改性;轉速為5500r/min，控制改性時間為60min，；
d、對所得改性后的納米高嶺土懸浮液用真空栗抽濾，真空度0.05MPa，將抽濾所得的濾餅放入100 0C烘箱中干燥2h，得到粉末狀的改性納米高嶺土 ；
(2 )改性有機蒙脫土制取:
e、將有機蒙脫土3-8份分散于70-90份去離子水中，攪拌均勻得到懸濁液；
f、取有機蒙脫土改性劑3份溶于40份無水乙醇中，水解至澄清，配置成改性劑溶液；
g、將步驟e所得懸濁液置于60°C恒溫水浴中，滴加步驟f制備的改性劑溶液，采用高剪切混合乳化機調節改性的轉速為5500r/min，改性時間為2h，最終得到白色沉淀；
h、用去離子水洗滌步驟g所得白色沉淀，在50°C烘箱中烘干2h，得到粉末狀改性有機蒙脫土；
(3)混料:將步驟(I)、(2)處理過的增韌劑改性納米高嶺土和增強劑改性有機蒙脫土、聚乙烯樹脂、有機蒙脫土2份、增容劑和滑石粉置于高速混合機中，在65°C下混合15min;
(4)成型:將步驟(3)所得混合料送入雙螺桿擠出機中，擠出機溫度設定為150°C，通過口模和切粒機進行擠出造粒，形成粒料;將粒料通過吹塑機進行吹膜，吹塑溫度為160°C，制得增強聚乙烯膜。
[0023]步驟(4)所述吹塑機吹塑時，通過控制吹脹比控制膜厚度，吹脹比為1.9。<