一种专用于与聚乙烯醇薄膜复合的聚乙烯基础薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及薄膜领域，具体涉及一种专用于与聚乙烯醇薄膜复合的聚乙烯基础薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚乙烯塑料(PE)薄膜因为无毒无味、卫生安全、阻隔水汽等特征，被广泛应用于水果、蔬菜和其他食品的包装。但在使用中，由于聚乙烯薄膜对氧气、二氧化碳等的阻隔性低，所以被包装的食品在一定时间内容易因氧化而变质或品质下降。为了提高包装薄膜的性能，目前:I)采取与阻隔性能优良的薄膜进行复合使用，如使用EV0H、PVDC等阻隔性优异的薄膜复合制备包装食品等用薄膜;2)对聚烯烃薄膜进行镀铝等等，都是为了提高聚烯烃基材的阻隔性能以保证对食品等被包装物的品质;3)或直接使用铝薄进行复合后作为包装材料使用等等，都是为了提尚包装材料的阻隔性能而提尚被包装物品的存储时间和存储质量。目前采取的高阻隔性材料如EV0H、PVDC等，不但价格高昂，加工也较困难，其阻隔性能也不如PVA;虽说使用铝薄进行复合能大幅提高复合薄膜的阻隔性能，但包装材料只能是不透明的包装材料，而使用PVA进行复合生产的包装材料，即能大幅提高复合薄膜的阻隔性能，而且还能保持复合薄膜的透明性；同时PVA是种价廉物美的阻隔性优异材料，具有大量开发使用的实际价值。
[0003]由于聚乙烯醇(PVA)是种强极性的水溶性高分子材料，而要复合使用的其他薄膜基材聚乙烯(PE)薄膜是非极性的高分子材料，使用直接进行复合是非常困难和难以实现的。所以必须使用中间层进行粘接复合才能保证复合后的薄膜具有整体性。既是使用了中间粘接层，复合薄膜在有水分存在或高湿度环境下，因为聚乙烯醇(PVA)的强吸湿性，也会导致复合薄膜出现破坏甚至完全分离或复合层脱离;这是因为在聚乙烯醇(PVA)吸水后，通过薄膜渗透至中间层和聚乙烯(PE)复合层，而由于聚乙烯薄膜(PE)的非极性面(即油性面)在水分存在下极易产生油水分离而导致复合薄膜的复合面出现分离和脱离，从而降低了复合薄膜的使用性能甚至使复合薄膜的性能完全丧失
本发明的目的就是为了开发一种具有高阻隔性而又价廉的包装材料而提供的一种完美的解决方案:通过开发一种专用于与聚乙烯醇(PVA)进行复合的聚乙烯(PE)基础薄膜，这种聚乙烯薄膜通过本发明技术的改性后能大幅提高对极性的聚乙烯醇的粘接力和相容能力，从而保证复合薄膜的复合质量和使用性质。这种复合薄膜是种具有高阻隔性能，优良的机械物理性能，能印刷、能热封的新型包装材料。复合薄膜可以广泛应用于水果、蔬菜、蛋禽等生鲜食品的包装;也能应用于其他食品的直接包装;还能应用于化妆品、药品等活性物品的包装和存储。
【发明内容】
[0004]本发明是一种专用于与聚乙烯醇薄膜复合的聚乙烯基础薄膜及其制备方法，是通过以下技术方案实现的，具体技术方案如下。
[0005]—种专用于与聚乙烯醇薄膜复合的聚乙烯基础薄膜，该聚乙烯基础薄膜原料是由以下物质及比例组成，原料混合后通过双螺杆挤出机造粒，而后再经挤出吹塑成膜或流延成膜而成;聚乙烯基础薄膜原料各组份名称及各组份占原料总质量的比例为:
聚乙烯70-90.5
乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)5-15
聚氧化乙烯3-10
聚乙二醇1-3
沉淀法白炭黑0.5-2.0。
[0006]以上所述的一种专用于与聚乙烯醇薄膜复合的聚乙烯基础薄膜的制备方法，该方法制备步骤如下:
1)先把聚乙烯(PE)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)和聚氧化乙烯(PEO)加入到高速搅拌机中，低速(100 - 300转/分)下混合3-5分钟；
2)再加入聚乙二醇(PEG)，在高速(500- 800转/分)混合3-5分钟，最后加入沉淀法白炭黑，高速(500 - 800转/分)下混合5-10分钟，转低速(100转/分)出料；
3 )混合后的物料经双螺杆挤出机进行混炼造粒；
4)造粒后的物料再经挤出吹塑或挤出流延制成专用于与聚乙烯醇薄膜复合的聚乙烯基础薄膜。
[0007]进一步地，步骤3 )所述双螺杆挤出机进行混炼造粒，挤出分区温度为120/140/150/160/170/180/180/160 °C;造粒后经挤出吹塑成膜温度为160 - 180°C。
[0008]进一步地，步骤I)所述聚乙烯为薄膜级低密度聚乙烯(LDPE)、薄膜级线型低密度聚乙烯(LLDPE)或薄膜级高密度聚乙烯(HDPE);所述聚乙烯使用量为原料总质量的70 -90.5%，其他原料为乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、聚氧化乙烯、聚乙二醇和沉淀法白炭黑。
[0009]进一步地，所述的乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)为丙烯酸或丙烯酸酯AA含量在18-35%的乙烯-丙烯酸共聚物(EAA);其主要用途是作为聚乙烯(PE)与聚氧化乙烯(PEO)在共混中的相容剂，使聚氧化乙烯(PEO)在聚乙烯(PE)中能更好的分散和相容;所述乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物使用量为原料总质量的5 - 15%。
[0010]进一步地，步骤2)所述的聚乙二醇(PEG)为分子量200-800的聚乙二醇(PEG);其主要用途是用于分散沉淀法白炭黑;所述聚乙二醇使用量为原料总质量的1- 3%。
[0011]进一步地，步骤I)所述的聚氧化乙烯(PEO)作为主要改性聚乙烯(PE)表面极性的物质，也是一种极性极强的水溶性高分子，在有水分存在下与聚乙烯醇(PVA)具有一定的相容性，而且聚氧化乙烯(PEO)同时还具有热塑性，在一定的相容剂存在下，能够通过热塑性共混加工与聚乙烯(PE)—起成膜;使用量为原料总质量的3 -10%。
[0012]进一步地，步骤2)所述的沉淀法白炭黑为5000-8000目的沉淀法白炭黑，其主要作用是提高改性后聚乙烯(PE)薄膜的开口性能，而不是使用一般聚乙烯薄膜(PE)常用的开口剂(如硬脂酸、硬脂酸盐、及其他脂肪族酰胺类);所述沉淀法白炭黑使用量为原料总质量的0.5 ~2.0%o
[0013]与现有技术相比，本发明具有如下的优点与技术效果: I)通过添加一种与聚乙烯醇(PVA)极性和性能相似的物质-聚氧化乙烯(PEO)来对聚乙烯(PE)进行改性。聚氧化乙烯(PEO)与聚乙烯醇(PVA)—样是一种水溶性极好的高分子，二者的水溶液具有一定的相容性；聚氧化乙烯(PEO)同时还具备热可塑性，适合热塑性加工，能满足于聚乙烯(PE)的共混改性，从而有效的改善聚乙烯(PE)薄膜的表面能，使其表面具有与聚乙烯醇极性相似的化学组分，所以能大幅提高与聚乙烯醇的复合以及复合质量。
[0014]2)选用乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)作为聚乙烯(PE)与聚氧化乙烯(PEO)共混的相容剂，是因为EAA不但与聚乙烯具有优异的相容性，而且与聚氧化乙烯(PEO)也具有一定的相容性，同时与聚氧化乙烯(PEO)还具有一种独特的性能，就是聚丙烯酸能与聚氧化乙烯(PEO)形成络合物，进一步可以提高相互的相容稳定性。更重要的是这种络合物在有水分存在或高湿度环境下，能使水溶性极好的聚氧化乙烯(PEO)变成完全不溶，这种性质的突变能更好的为复合薄膜提供因水分或高湿度侵蚀对复合层产生破坏的保护。实验证明，经本发明技术改性后的聚乙烯(PE)基膜与聚乙烯醇(PVA)复合的复合薄膜，在相对湿度RH:90%环境下处理(23°C)48小时后，其剥离强度可以保持2 2.0N/15min;而使用一般没改性的聚乙烯(PE)薄膜与聚乙烯醇薄膜复合的薄膜，在上述相同条件下处理后，复合薄膜已开始部分自动分离和脱离。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体的实施例对本发明作进一步的具体详细描述，但本发明的实施和保护范围不限于此。
[0016]实施例1
聚乙烯基础薄膜各原料组份名称及各组份占原料总质量的比例如下:
薄膜级高密度聚乙烯(HDPE)90.5
乙烯-丙烯酸共聚物(AA含量:18%)5
聚氧化乙烯(PEO)3
聚乙二醇(PEG-400)I
沉淀法白炭黑(5000目)0.5
按上述各组份计量先把薄膜级高密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物(AA含量:18%)和聚氧化乙烯加入到高速搅拌机中，在100转/分低速下混合5分钟;再加入聚乙二醇(PEG-400)，在500转/分高速下混合5分钟，最后加入沉淀法白炭黑(5000目)，高速(500转/分)下混合10分钟，转低速(100转/分)出料;混合后的物料经双螺杆挤出机进行混炼造粒;挤出分区温度为120/140/150/160/170/180/180/160°C;造粒后的物料再经挤出吹塑成膜，分区温度为160/165/170/180°C，制成专用于与聚乙烯醇薄膜复合的聚乙烯基础薄膜。以此薄膜为基础膜与聚乙烯醇薄膜进行复合。复合薄膜在相对湿度RH:90%环境下处理(23°C)48小时后，其剥离强度为2.5N/15min。
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