本发明涉及包装用薄膜材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯薄膜及其应用。
背景技术：
聚乙烯分为高密度聚乙烯(俗称低压聚乙烯，密度是0.941g/cm3或更高)，中密度聚乙烯(0.926～0.940g/cm3)和低密度聚乙烯(俗称高压聚乙烯，密度是0.910～0.925g/cm3)(参见astmd4976-98：聚乙烯塑料模塑和挤塑材料的标准规格)。聚乙烯薄膜是一种半透明、有光泽、质地较柔软、具有优良的化学稳定性和耐水性的薄膜，且耐冷冻、耐水煮，主要用于复合软包装材料的内层薄膜及农业薄膜。
随着科学技术的发展，塑料复合材料与单一组合材料相比，往往具有更加优良的物理化学性能，因此运用更加普遍化。熟食包装、冷冻食品包装、真空包装等都需要大量的复合薄膜包装材料。但是，目前的复合薄膜包装材料具有透湿率偏高、透气性偏高、并且双向直角撕裂强度高的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种聚乙烯薄膜及其应用，本发明提供的聚乙烯薄膜纵向直角撕裂强度和横向直角撕裂强度均较低，且具有较高的阻隔性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚乙烯薄膜，包括依次叠层设置的热封层、第一中间层、第二中间层、第三中间层和电晕层；
所述热封层的制备原料包括：高压聚乙烯、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、抗粘剂、爽滑剂和ppa助剂；
所述第一中间层的制备原料包括：高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯、环烯烃类共聚物和ppa助剂；
所述第二中间层的制备原料包括：线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯和ppa助剂；
所述第三中间层的制备原料包括：高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯、环烯烃类共聚物和ppa助剂；
所述电晕层的制备原料包括：线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯、环烯烃类共聚物、促进剂和ppa助剂。
优选地，所述热封层、第一中间层、第二中间层、第三中间层和电晕层的厚度比值为(20～30)：(15～25)：(20～50)：(15～25)：(20～25)。
优选地，所述聚乙烯薄膜的厚度为30～100μm。
优选地，所述第一中间层、第三中间层和电晕层中的环烯烃类共聚物独立选自topas9506f-04、topas8007f-04、topas8007f-400、topas6013f-04和topas8007f-600中的一种或几种。
优选地，所述第一中间层、第三中间层和电晕层中的环烯烃类共聚物的拉伸破坏强度独立地为45～60mpa；所述第一中间层、第三中间层和电晕层中的环烯烃类共聚物的拉伸破坏伸长率独立地为2～4％；所述第一中间层、第三中间层和电晕层中的环烯烃类共聚物的引张破断伸度独立地为2～4％。
优选地，所述热封层中高压聚乙烯、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、抗粘剂、爽滑剂和ppa助剂的质量比为(15～20)：(35～40)：(35～40)：(1～6)：(1～3)：(0.2～0.5)。
优选地，所述第一中间层和第三中间层中高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯、环烯烃类共聚物和ppa助剂的质量比独立地为(10～15)：(8～10)：(50～70)：(5～20)：(0.2～0.5)。
优选地，所述第二中间层中线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯和ppa助剂的质量比为：(65～75)：(15～22)：(5～10)：(0.2～0.5)。
优选地，所述电晕层中线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯、环烯烃类共聚物、促进剂和ppa助剂的质量比为：(35～60)：(8～12):(4～10)：(20～45)：(0.0005～0.0015)：(0.2～0.5)。
本发明提供了上述技术方案所述聚乙烯薄膜在镀铝薄膜中的应用。
本发明提供了一种聚乙烯薄膜，包括依次叠层设置的热封层、第一中间层、第二中间层、第三中间层和电晕层。本发明热封层的制备原料包括高压聚乙烯、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、抗粘剂、爽滑剂和ppa助剂，抗粘剂能够降低薄膜生产过程中的粘连现象，爽滑剂能够降低薄膜的摩擦系数，ppa助剂可以作为高压聚乙烯、线性聚乙烯和茂金属聚乙烯与生产设备表面接触的保护层，能够减少聚乙烯薄膜的晶点、焦点等缺陷，同时降低聚乙烯薄膜挤出时的负载，提高生产效率和聚乙烯薄膜质量，本发明通过热封层中各组分的配合作用，提高了热封层的抗拉强度，降低了热封层的透氧率和透湿率。
本发明第一中间层和第三中间层的制备原料包括高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯、环烯烃类共聚物和ppa助剂，其中，环烯烃类共聚物与高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯和ppa助剂配合使用，能够显著降低纵向直角撕裂强度和横向直角撕裂强度。
本发明第二中间层的制备原料包括线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯和ppa助剂，在第二中间层的作用下，第一中间层和第三中间层成为了相互促进的层次，由于第二中间层的过渡作用，提高了聚乙烯薄膜的强度和阻隔性能。
本发明电晕层的制备原料包括线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯、环烯烃类共聚物、促进剂和ppa助剂，电晕层与第三中间层贴合，为聚乙烯薄膜提供了第一道强度防护，可以避免第三中间层刺穿或划伤，提高聚乙烯薄膜使用寿命。
本发明提供的聚乙烯薄膜采用五层复合结构，可以显著降低聚乙烯薄膜的纵向直角撕裂强度和横向直角撕裂强度，降低透氧率和透气率，提高聚乙烯薄膜的阻隔性能，同时保证聚乙烯薄膜具有较高的强度，保证包装及包内产品的质量。实施例的实验结果表明，以本发明提供的聚乙烯薄膜为基材，在电晕层表面镀铝膜，所得镀铝聚乙烯薄膜的透氧率≤55.2％，透湿率≤1.85％，横向直角撕裂强度≤195.2kn/m，纵向直角撕裂强度≤173.1kn/m，说明本发明提供的聚乙烯薄膜具有双向直角易撕和阻隔性能好的技术效果。
具体实施方式
本发明提供了一种聚乙烯薄膜，包括依次叠层设置的热封层、第一中间层、第二中间层、第三中间层和电晕层；
所述热封层的制备原料包括：高压聚乙烯、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、抗粘剂、爽滑剂和ppa助剂；
所述第一中间层的制备原料包括：高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯、环烯烃类共聚物和ppa助剂；
所述第二中间层的制备原料包括：线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯和ppa助剂；
所述第三中间层的制备原料包括：高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯、环烯烃类共聚物和ppa助剂；
所述电晕层的制备原料包括：线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯、环烯烃类共聚物、促进剂和ppa助剂。
在本发明中，若无特殊说明，所有的制备原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，所述热封层、第一中间层、第二中间层、第三中间层和电晕层的厚度比值优选为(20～30)：(15～25)：(20～50)：(15～25)：(20～25)，更优选为(22～25)：(15～20)：(22～25)：(15～20)：(20～22)。在本发明中，控制热封层、第一中间层、第二中间层、第三中间层和电晕层的厚度比值，能够使得各层在保持本身独立性能的情况下，使各层之间的贴合更加紧密，提高所述聚乙烯薄膜整体的强度和阻隔性能。
在本发明中，所述聚乙烯薄膜的厚度优选为30～100μm，更优选为50～60μm。
在本发明中，所述第一中间层、第三中间层和电晕层中的环烯烃类共聚物独立地选自topas9506f-04、topas8007f-04、topas8007f-400、topas6013f-04和topas8007f-600中的一种或几种，更优选为topas8007f-600。在本发明中，所述环烯烃类共聚物的拉伸破坏强度优选为45～60mpa，更优选为50～55mpa；所述环烯烃类共聚物的拉伸破坏伸长率优选为2～4％，更优选为3.3～3.6％；所述环烯烃类共聚物的引张破断伸度优选为2～4％，更优选为3～3.8％。在本发明中，环烯烃类共聚物具有高强度、高耐热性以及光学稳定性优良的优点，在聚乙烯薄膜中加入环烯烃类共聚物，能够显著降低纵向直角撕裂强度和横向直角撕裂强度。
在本发明中，所述热封层中高压聚乙烯、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、抗粘剂、爽滑剂和ppa助剂的质量比优选为(15～20)：(35～40)：(35～40)：(1～6)：(1～3)：(0.2～0.5)，更优选为(17～18)：(36～38)：(36～38)：(2～4)：(1.5～2)：(0.3～0.4)。
在本发明中，所述热封层中高压聚乙烯的密度优选为0.915～0.925g/cm3，更优选为0.918～0.923g/cm3；所述热封层中高压聚乙烯的熔融指数优选为2～4g/10min，更优选为2.5～3.1g/10min。
在本发明中，所述热封层中线性聚乙烯的密度优选为0.925～0.940g/cm3，更优选为0.928～0.935g/cm3；所述热封层中线性聚乙烯的熔融指数优选为2～4g/10min，更优选为2.5～3.1g/10min。
在本发明中，所述热封层中茂金属聚乙烯的碳原子个数优选为5～9，更优选为6～8。
在本发明中，所述第一中间层和第三中间层中高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯、环烯烃类共聚物和ppa助剂的质量比优选独立为(10～15)：(8～10)：(50～70)：(5～20)：(0.2～0.5)，更优选为(14～14.7)：(8～10)：(55～60)：(8～10)：(0.3～0.4)。在本发明中，所述第一中间层和第三中间层中高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性聚乙烯、环烯烃类共聚物和ppa助剂更优选为具有相同的质量比。
在本发明中，所述第一中间层和第三中间层中高压聚乙烯的密度优选为0.915～0.925g/cm3，更优选为0.918～0.923g/cm3；所述第一中间层和第三中间层中高压聚乙烯的熔融指数优选为2～4g/10min，更优选为2.5～3.1g/10min。
在本发明中，所述第一中间层和第三中间层中低压聚乙烯的密度优选为0.941～0.960g/cm3，更优选为0.945～0.956g/cm3；所述第一中间层和第三中间层中低压聚乙烯的熔融指数优选为1～3g/10min，更优选为1.5～2.5g/10min。
在本发明中，所述第一中间层和第三中间层中线性聚乙烯的密度优选为0.925～0.940g/cm3，更优选为0.928～0.935g/cm3；所述第一中间层和第三中间层中线性聚乙烯的熔融指数优选为2～4g/10min，更优选为2.5～3.1g/10min。
在本发明中，所述第二中间层中线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯和ppa助剂的质量比优选为：(65～75)：(15～22)：(5～10)：(0.2～0.5)，更优选为：(68～70)：(18～20)：(8～10)：(0.3～0.4)。
在本发明中，所述第二中间层中线性聚乙烯的密度优选为0.925～0.940g/cm3，更优选为0.928～0.935g/cm3；所述第二中间层中线性聚乙烯的的熔融指数优选为2～4g/10min，更优选为2.5～3.1g/10min。
在本发明中，所述第二中间层中高压聚乙烯的密度优选为0.915～0.925g/cm3，更优选为0.918～0.923g/cm3；所述第二中间层中高压聚乙烯的熔融指数优选为2～4g/10min，更优选为2.5～3.1g/10min。
在本发明中，所述第二中间层中低压聚乙烯的密度优选为0.941～0.960g/cm3，更优选为0.945～0.956g/cm3；所述第二中间层中低压聚乙烯的熔融指数优选为1～3g/10min，更优选为1.5～2.5g/10min。
在本发明中，所述电晕层中线性聚乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯、环烯烃类共聚物、促进剂和ppa助剂的质量比优选为：(35～60)：(8～12):(4～10)：(20～45)：(0.0005～0.0015)：(0.2～0.5)，更优选为：(35～60)：(9～10):(4.7～9.7)：(20～45)：(0.0008～0.001)：(0.3～0.4)。
在本发明中，所述电晕层中线性聚乙烯的密度优选为0.925～0.940g/cm3，更优选为0.928～0.935g/cm3；所述电晕层中线性聚乙烯的熔融指数优选为2～4g/10min，更优选为2.5～3.1g/10min。
在本发明中，所述电晕层中高压聚乙烯的密度优选为0.915～0.925g/cm3，更优选为0.918～0.923g/cm3；所述电晕层中高压聚乙烯的熔融指数优选为2～4g/10min，更优选为2.5～3.1g/10min。
在本发明中，所述电晕层中低压聚乙烯的密度优选为0.941～0.960g/cm3，更优选为0.945～0.956g/cm3；所述电晕层中低压聚乙烯的熔融指数优选为1～3g/10min，更优选为1.5～2.5g/10min。
本发明优选采用流延法制备所述聚乙烯薄膜，包括以下步骤：
(1)将各层的制备原料配料后，分别在挤出机机筒内加热塑化，通过换网器过滤，经输料管按预定的叠层结构进入分配器，然后经过t型模头进行挤压叠合，得到挤塑薄膜；
(2)将所述挤塑薄膜依次经主冷辊进行冷却固化和经次冷辊进行冷却成型，得到流延薄膜；
(3)对所述流延薄膜进行厚度检测及厚度控制，然后对所述流延薄膜的电晕层进行电晕处理，得到聚乙烯薄膜半成品；
(4)对所述聚乙烯薄膜半成品进行收卷和时效处理，得到聚乙烯薄膜。
在本发明中，所述各层制备原料混合优选采用搅拌混合，搅拌速度优选为20～50r/min，更优选为30～45r/min；搅拌时间优选为30～50min，更优选为35～40min。
在本发明中，所述挤出机机筒的温度分为加料段温度、压缩段温度和均化段温度，所述加料段温度优选为165～225℃，所述压缩段温度优选为215～245℃，所述均化段温度优选为245～225℃；所述换网器的温度优选为225～250℃；所述输料管的温度优选为215～225℃；所述分配器的温度优选为215～235℃；所述t型模头的温度优选为215～245℃。
在本发明中，所述冷却固化的温度优选为25～45℃，更优选为30～40℃；所述冷却成型的温度优选为25～35℃，更优选为28～30℃。
在本发明中，所述流延薄膜进行厚度检测及厚度控制优选为：采用环保型x射线在线自动控制设备(测厚仪)对流延薄膜的厚度进行检测，当流延薄膜出现部分厚度偏差，设备自动调整；如果流延薄膜整体厚度实测与设备检测有偏差，调整测厚设备的补偿系数；如果测厚设备显示流延薄膜整体平均厚度偏厚或偏薄，可以采取降低挤出量或增加挤出量,也可以增加线速度或降低线速度来控制流延薄膜的厚度。
在本发明中，所述电晕处理条件优选为：选用进口电晕设备,电晕值40～45达因。
在本发明中，所述时效处理时间优选为24～48h，更优选为24h；所述时效处理的温度优选为20℃～35℃，更优选为恒温30℃。
本发明提供了上述技术方案所述聚乙烯薄膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的聚乙烯薄膜在镀铝薄膜中的应用。
本发明以所述聚乙烯薄膜为基材，在聚乙烯薄膜的电晕层上镀铝，得到镀铝薄膜；所述镀铝薄膜的制备方法，优选包括以下步骤：
(1)打开真空箱，将聚乙烯薄膜装放于放卷轴上，固定于穿膜带上，自动穿膜，进入生产准备状态；在真空箱内安装26条二硼化碳的蒸发舟；
(2)在真空箱内安装26盘普通铝丝，铝丝纯度为99.99％以上；
(3)将真空箱关闭；
(4)进行抽气，将真空室内的真空度数值抽到3.5～5.0×10-4mbar；
(5)将镀膜鼓的温度设定为-10～18℃；
(6)将蒸发舟的工作温度数值设定为1200～1300℃；
(7)将铝丝的送丝速度设定为1050～1150mm/min；
(8)将镀膜的卷绕速度设定为10～11m/min；
(9)开启等离子装置，等离子的功率设定为：350～550w，气体用高纯度的氧气和氮气两种混合气体；
(10)控制铝层厚度为1.2～1.8ω/□；
(11)观察镀铝层的均匀度，均匀度的要求在±2％以内。
在本发明中，所述铝层厚度依据gb/t15717-1995进行检测。
本发明将所述聚乙烯薄膜作为基材制备镀铝薄膜，铝层与聚乙烯薄膜之间具有很好的结合力，不易剥离；且铝层均匀性好，无表面缺陷，具有很好的镜面效果。本发明提供的聚乙烯薄膜具有双向直角易撕的优点，以本发明所述聚乙烯薄膜为基材制备的镀铝薄膜双向直角撕裂强度低，相比于现有技术中易撕pet彩印膜/铝箔/易撕pe膜的三层复合结构，本发明提供的镀铝薄膜简化了复合结构，降低了生产成本，同时还能够降低挥发性有机物的排放，节能环保。本发明提供的聚乙烯薄膜透氧率和透气率均较低，具有优异的阻隔性能，以本发明所述聚乙烯薄膜为基材制备的镀铝薄膜透气率低，透湿性低，热封性能好。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按质量份数计，将38份线性聚乙烯、18份高压聚乙烯、38份茂金属聚乙烯、4份抗粘剂、1.7份爽滑剂和0.3份ppa助剂在35r/min下混合40min，得到热封层的混合料；
按质量份数计，将70份线性聚乙烯、14.7份高压聚乙烯、10份低压聚乙烯、5份环烯烃类共聚物和0.3份ppa助剂在35r/min下混合40min，得到第一中间层的混合料；
按质量份数计，将70份线性聚乙烯、19.7份高压聚乙烯、10份低压聚乙烯和0.3份ppa助剂在35r/min下混合40min，得到第二中间层的混合料；
按质量份数计，将70份线性聚乙烯、14.7份高压聚乙烯、10份低压聚乙烯、5份环烯烃类共聚物和0.3份ppa助剂在35r/min下混合40min，得到第三中间层的混合料；
按质量份数计，将60份线性聚乙烯、10份高压聚乙烯、9.7份低压聚乙烯、20份环烯烃类共聚物、0.3份ppa助剂和0.001份促进剂在35r/min下混合40min，得到电晕层的混合料；
将所述各层混合料分别装入不同的挤出机内，在挤出机内加热塑化，挤出机的机筒温度设置为：加料段温度165～225℃，压缩段温度215～245℃，均化段温度245～225℃；再将加热塑化好的原料通过挤出机的螺杆向前挤出，通过换网器过滤，经输料管按照热封层、第一中间层、第二中间层、第三中间层和电晕层依次叠层设置的结构进入分配器，最后经t型模头挤压成挤塑薄膜，换网器温度为225～250℃，输料管温度为215～225℃，分配器温度为215～235℃，t型模头的温度为218℃。所述挤塑薄膜中热封层的厚度为12.5μm，所述第一中间层的厚度为7.5μm，所述第二中间层的厚度为12.5μm，所述第三中间层的厚度为7.5μm，所述电晕层的厚度为10μm；
将所述挤塑薄膜流布到40℃的主冷辊上进行冷却固化，然后经30℃的次冷辊进行冷却定型，得到流延薄膜；
采用测厚仪对流延薄膜厚度进行检测，控制流延薄膜厚度为50μm，对所述流延薄膜中电晕层进行电晕处理，得到聚乙烯薄膜半成品；
对所述聚乙烯薄膜半成品进行收卷处理，在30℃时效处理48h，得到聚乙烯薄膜。
以所述聚乙烯薄膜为基材，在聚乙烯薄膜电晕层上镀铝，得到镀铝薄膜，步骤为：
打开真空箱，将所述聚乙烯薄膜装放于放卷轴上，固定于穿膜带上，自动穿膜，进入生产准备状态；在真空箱内安装26条二硼化碳的蒸发舟；在真空箱内安装26盘普通铝丝，铝丝纯度为99.99％以上；将真空箱关闭；进行抽气，将真空室内的真空度数值抽到3.5～5.0×10-4mbar；将镀膜鼓的温度设定为-10～-18℃；将蒸发舟的工作温度数值设定为1200～1300℃；将铝丝的送丝速度设定为1050～1150mm/min；将镀膜的卷绕速度设定为10～11m/min；开启等离子装置，等离子的功率设定为：350～550w，气体用高纯度的氧气和氮气两种；控制铝层厚度为1.8ω/□，所述铝层厚度依据gb/t15717-1995进行检测。
实施例2
采用与实施例1相似的制备方法，不同之处仅在于：
按质量份数计，所述第一中间层和第三中间层的混合料组成为：67份线性聚乙烯、14.7份高压聚乙烯、10份低压聚乙烯、8份环烯烃类共聚物和0.3份ppa助剂；
按质量份数计，所述电晕层的混合料组成为：55份线性聚乙烯、10份高压聚乙烯、9.7份低压聚乙烯、25份环烯烃类共聚物、0.3份ppa助剂和0.001份促进剂。
实施例3
采用与实施例1相似的制备方法，不同之处仅在于：
按质量份数计，所述第一中间层和第三中间层的混合料组成为：60份线性聚乙烯、14.7份高压聚乙烯、8份低压聚乙烯、12份环烯烃类共聚物和0.3份ppa助剂；
按质量份数计，所述电晕层的混合料组成为：50份线性聚乙烯、10份高压聚乙烯、4.7份低压聚乙烯、35份环烯烃类共聚物、0.3份ppa助剂和0.001份促进剂。
实施例4
采用与实施例1相似的制备方法，不同之处仅在于：
按质量份数计，所述第一中间层和第三中间层的混合料组成为：50份线性聚乙烯、14.7份高压聚乙烯、10份低压聚乙烯、20份环烯烃类共聚物和0.3份ppa助剂；
按质量份数计，所述电晕层的混合料组成为：35份线性聚乙烯、10份高压聚乙烯、9.7份低压聚乙烯、45份环烯烃类共聚物、0.3份ppa助剂和0.001份促进剂。
对比例
采用与实施例1相似的制备方法，不同之处仅在于：
按质量份数计，所述第一中间层和第三中间层的混合料组成为：75份线性聚乙烯、14.7份高压聚乙烯、10份低压聚乙烯和0.3份ppa助剂；
按质量份数计，所述电晕层的混合料组成为：80份线性聚乙烯、10份高压聚乙烯、9.7份低压聚乙烯、0.3份ppa助剂和0.001份促进剂。
将实施例1～4和对比例制备的镀铝聚乙烯薄膜进行性能测试，具体结果见表1。
表1实施例1～4和对比例制备的镀铝聚乙烯薄膜的性能测试结果
由表1可知，以本发明提供的聚乙烯薄膜为基材，在电晕层表面镀铝膜，镀铝聚乙烯薄膜的透氧率≤55.2％，透湿率≤1.85％，横向直角撕裂强度≤195.2kn/m，纵向直角撕裂强度≤173.1kn/m，说明本发明提供的聚乙烯薄膜具有双向直角易撕和阻隔性能好的技术效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。