一种瓶盖用聚乙烯组合物及其制备方法
阅读说明：本技术 一种瓶盖用聚乙烯组合物及其制备方法 (Polyethylene composition for bottle cap and preparation method thereof ) 是由 岑静芸 梁胜彪 蔡伟 苏肖群 莫益燕 于 2021-10-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于聚乙烯树脂领域,具体涉及一种瓶盖用聚乙烯组合物及其制备方法。本发明瓶盖用聚乙烯组合物包括如下重量份的制备原料：乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂0.04～0.08份、脱模剂0.06～0.12份、爽滑剂0.07～0.20份,爽滑剂由芥酸酰胺和油酸酰胺按照重量比(0.02～0.08):(0.05～0.12)复配而成。本发明将芥酸酰胺和油酸酰胺复配作为爽滑剂不仅降低了摩擦系数,同时降低生产成本；组分中的脱模剂不仅具有促进脱模的作用,还进一步改善了组合物的颜色外观；本发明以乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为基础树脂,复配抗氧剂、脱模剂、爽滑剂等助剂,使得由本发明聚乙烯组合物制得的瓶盖同时具有低气味、良好的爽滑性和力学性能,具有较高的推广应用价值。(The invention belongs to the field of polyethylene resin, and particularly relates to a polyethylene composition for a bottle cap and a preparation method thereof. The polyethylene composition for the bottle cap comprises the following raw materials in parts by weight: 100 parts of ethylene butylene linear polyethylene resin, 0.04-0.08 part of antioxidant, 0.06-0.12 part of release agent and 0.07-0.20 part of slipping agent, wherein the slipping agent is prepared by compounding erucamide and oleamide according to the weight ratio of (0.02-0.08) to (0.05-0.12). According to the invention, erucamide and oleamide are compounded to be used as the slipping agent, so that the friction coefficient is reduced, and the production cost is reduced; the release agent in the components not only has the effect of promoting the release, but also further improves the color appearance of the composition; according to the invention, the ethylene-butylene linear polyethylene resin is taken as the base resin, and the antioxidant, the release agent, the slipping agent and other auxiliaries are compounded, so that the bottle cap prepared from the polyethylene composition disclosed by the invention has low odor, good slipping property and mechanical property, and higher popularization and application values.)
技术领域
本发明属于聚乙烯树脂领域，具体涉及一种瓶盖用聚乙烯组合物及其制备方法。
背景技术
中国国内饮料包装市场潜力巨大，瓶盖料年需求量可达十万吨以上，而当前聚乙烯瓶盖料依赖进口料为主，国内该领域产品缺口较大。现国内使用的高密度聚乙烯瓶盖料包含三星道达尔专用于茶饮的C910A/B/C、专用于水饮和果汁上的C911A、专用于碳酸饮料上的C220A、C410A、沙比克的M80064、湖南石化的2700J、巴塞尔的HS5331H等牌号。
国内市场上仍以进口产品为主，存在很大的市场空间，国内已开发的瓶盖料包括燕山的3300J和兰化的L5202、L5201等产品，但与进口产品相比，国内同类产品不仅产量低，且性能不佳，如气味不良、爽滑效果以及力学性能不佳等劣势，因此开发低气味、性能优异、适宜灌装果汁饮料的聚乙烯瓶盖料，可占领相当一部分的国内市场，创造较好的效益。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种瓶盖用聚乙烯组合物及其制备方法，由本发明瓶盖用聚乙烯组合物制得的瓶盖具有低气味和良好的爽滑性和力学性能。
基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种瓶盖用聚乙烯组合物，包括如下重量份的制备原料：乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂0.04～0.08份、脱模剂0.06～0.12份、爽滑剂0.07～0.20份；爽滑剂由芥酸酰胺和油酸酰胺按照重量比(0.02～0.08):(0.05～0.12)复配而成。
芥酸酰胺由于分子结构中含有较长的不饱和C22链和极性的胺基，具有极好的表面极性作用，芥酸酰胺性能较稳定，作用起效较慢，价格偏高，而油酸酰胺是一种非离子表面活性剂，又叫9-十八碳一稀酸酰胺，由于分子量比芥酸酰胺小，起效较快，价格较低，但色泽和稳定性略差；本发明采用将油酸酰胺和芥酸酰胺复配不仅起效快，使得聚乙烯组合物具备良好的爽滑性能，还有助于改善爽滑剂的气味并降低生产成本。发明人经过大量实验发现，英国禾大生产的油酸酰胺具有淡奶油香味，相比国产油酸酰胺的浓重油脂味，这款油酸酰胺有助于改善瓶盖料气味。本发明所述油酸酰胺优选为英国禾大生产的油酸酰胺。
本发明组分中的脱模剂不仅具有促进脱模的作用，还进一步改善了组合物的颜色外观，本发明以乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为基础树脂，复配抗氧剂、脱模剂、爽滑剂等助剂，使得由本发明所述瓶盖用聚乙烯组合物制得的瓶盖同时具有低气味、良好的爽滑性和力学性能，如拉伸屈服强度高达26MPa，弯曲模量高达931MPa。
进一步地，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。
本发明乙烯丁烯线性聚乙烯树脂优选为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，相对于其他低密度的乙烯丁烯聚乙烯树脂，由本发明乙烯丁烯聚乙烯树脂制得瓶盖用聚乙烯树脂具有较好的力学性能，适用于制备瓶盖。
进一步地，抗氧剂为酚类抗氧剂。
进一步地，酚类抗氧剂为十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯。
进一步地，脱模剂为硬脂酸锌。
本发明以硬脂酸锌作为脱模剂，不仅使得本发明聚乙烯组合物具有良好的脱模性能，还能够进一步改善组合物的颜色，适于果汁饮料、茶饮料等饮料瓶的瓶盖。
第二方面，本发明提供上述瓶盖用聚乙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
称取相应重量份的乙烯丁烯线性聚乙烯树脂、抗氧剂、脱模剂、爽滑剂混合后，于螺杆挤出机中熔融共混、挤出造粒制得瓶盖用聚乙烯组合物。
进一步地，螺杆挤出机的螺杆转速为160～280rpm/min；挤出温度为180℃～220℃。
第三方面，本发明提供上述瓶盖用聚乙烯组合物在制备食品级瓶盖中的应用。
进一步地，上述食品级瓶盖包括果汁饮料瓶盖、茶饮料瓶盖。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明将芥酸酰胺和油酸酰胺复配作为爽滑剂不仅降低了摩擦系数，同时降低生产成本；组分中的脱模剂不仅具有促进脱模的作用，还进一步改善了组合物的颜色外观；本发明以乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为基础树脂，复配抗氧剂、脱模剂、爽滑剂等助剂，使得由本发明聚乙烯组合物制得的瓶盖同时具有低气味、良好的爽滑性和力学性能，具有较高的推广应用价值。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例提供一种瓶盖用聚乙烯组合物，包括以下重量份的制备原料：乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂0.06份、脱模剂0.10份、芥酸酰胺0.03份、油酸酰胺0.12份。其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂优选为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。
抗氧剂为酚类抗氧剂，优选为十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯；脱模剂优选为硬脂酸锌。芥酸酰胺优选为英国禾大的芥酸酰胺，油酸酰胺优选为英国禾大的油酸酰胺。
本实施例还提供上述瓶盖用聚乙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
准确称取上述重量份的原料于高速搅拌机中充分混合3～6min，得到混合物，将混合物加入螺杆挤出机，控制螺杆挤出机及模头的温度为180℃～220℃，螺杆转速为160～280rpm/min，对混合物进行塑化熔融共混，挤出造粒，制得本发明瓶盖用聚乙烯组合物。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于瓶盖用聚乙烯组合物的制备原料不同，本实施例瓶盖用聚乙烯组合物包括如下重量份的制备原料：
乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.05份、脱模剂硬脂酸锌0.08份、芥酸酰胺0.03份、油酸酰胺0.09份。
其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。芥酸酰胺优选为英国禾大的芥酸酰胺，油酸酰胺优选为英国禾大的油酸酰胺。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于瓶盖用聚乙烯组合物的制备原料不同，本实施例瓶盖用聚乙烯组合物包括如下重量份的制备原料：
乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.05份、脱模剂硬脂酸锌0.09份、芥酸酰胺0.06份、油酸酰胺0.09份。
其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。芥酸酰胺优选为英国禾大的芥酸酰胺，油酸酰胺优选为英国禾大的油酸酰胺。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于瓶盖用聚乙烯组合物的制备原料不同，本实施例瓶盖用聚乙烯组合物包括如下重量份的制备原料：
乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.06份、脱模剂硬脂酸锌0.10份、芥酸酰胺0.08份、油酸酰胺0.08份。
其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。芥酸酰胺优选为英国禾大的芥酸酰胺，油酸酰胺优选为英国禾大的油酸酰胺。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于瓶盖用聚乙烯组合物的制备原料不同，本实施例瓶盖用聚乙烯组合物包括如下重量份的制备原料：
乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.08份、脱模剂硬脂酸锌0.12份、芥酸酰胺0.08份、油酸酰胺0.06份。
其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。芥酸酰胺优选为英国禾大的芥酸酰胺，油酸酰胺优选为英国禾大的油酸酰胺。
对比例1
本对比例1与实施例5的区别在于乙烯丁烯线性聚乙烯树脂原料不同，其余组分相同。本对比例所用乙烯丁烯聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DFDA-7042粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.4～2.6g/10min，密度为0.918～0.922g/cm3。
本对比例线聚乙烯树脂的制备方法为：将乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100重量份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.08重量份、脱模剂硬脂酸锌0.12重量份、芥酸酰胺0.12重量份、油酸酰胺0.06重量份于高速搅拌机中充分混合3～6min，得混合物，将混合物加入螺杆挤出机，控制螺杆挤出机及模头温度为170℃～215℃，螺杆转速为160～280rpm/min，对混合物进行塑化熔融共混，挤出造粒，制得本对比例聚乙烯树脂。
对比例2
本对比例与实施例2的区别仅在于聚乙烯树脂的制备原料不同，主要表现在，本对比例中爽滑剂为单一组分，本对比例爽滑剂为油酸酰胺。
本对比例中聚乙烯树脂由如下重量份的原料制得：
乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.05份、脱模剂硬脂酸锌0.08份、油酸酰胺0.12份。其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。
对比例3
本对比例与实施例2的区别仅在于聚乙烯树脂的制备原料不同，主要表现在本对比例中爽滑剂为单一组分，本对比例爽滑剂为芥酸酰胺。
本对比例中聚乙烯树脂由如下重量份的原料制得：
乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.05份、脱模剂硬脂酸锌0.08份、芥酸酰胺0.12份。其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。
对比例4
本对比例与实施例2的区别仅在于聚乙烯树脂的制备原料不同，主要表现在本对比例制备原料中不含有脱模剂。
本对比例中聚乙烯树脂由如下重量份的原料制得：
乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.05份、芥酸酰胺0.03份、油酸酰胺0.09份。其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。
对比例5
本对比例与实施例1～5区别在于，本对比例聚乙烯树脂的制备原料不含有抗氧剂、脱模剂、油酸酰胺、芥酸酰胺。
本对比例聚乙烯树脂由乙烯丁烯线性聚乙烯树脂于挤出温度为180℃～220℃、螺杆转速为160～280rpm/min的螺杆挤出机中挤出造粒制得。其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。
对比例6
本对比例与实施例2的区别仅在于聚乙烯树脂的制备原料不同，主要表现在本对比例制备原料中的油酸酰胺为国产某品牌的油酸酰胺。
本对比例中聚乙烯树脂由如下重量份的原料制得：
乙烯丁烯线性聚乙烯树脂100份、抗氧剂十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯0.05份、芥酸酰胺0.03份、油酸酰胺0.09份。其中，乙烯丁烯线性聚乙烯树脂为中石化茂名分公司生产的LLDPE DMDB-8902粉料，于190℃、2.16kg压力下测定的熔体流动速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3。
参照相关标准中规定的方法对上述实施例1～5和对比例1～6制得的聚乙烯树脂的性能进行检测，结果如表1所示，由表1可知，相对于对比例1～6，由本发明所述组分制得的聚乙烯组合物气味优良呈淡奶油味；黄色指数偏低，表明由本发明组合物制得的瓶盖外观色泽较好；氧化诱导期相对偏高，表明本发明组合物具备更优的抗氧化性能；更重要的是，由本发明组合物制得瓶盖的摩擦系数低，具备良好的爽滑性；并且拉伸屈服强度、弯曲模量均较高，表明本发明组合物的力学性能优异。
对比例1与实施例5的区别仅在于组合物中乙烯丁烯线性聚乙烯树脂不同，实施例5中的乙烯丁烯线性聚乙烯树脂的熔体速率为1.8～2.6g/10min，密度为0.950～0.954g/cm3，对比例1中的乙烯丁烯线性聚乙烯树脂的熔体速率为1.4～2.6g/10min，密度为0.918～0.922g/cm3，而实施例5的力学性能提升较为明显，如拉伸屈服强度提升1.15倍，弯曲模量提升1.81倍。并且实施例5的摩擦系数也有所降低，表明实施例5具备更优的爽滑性。
对比例2、3与实施例2的区别仅在于，对比例2、3均为单一组分的爽滑剂，实施例2由芥酸酰胺和油酸酰胺两种爽滑剂复配，可见实施例2的摩擦系数相对较低，表明芥酸酰胺与油酸酰胺复配具有更优的爽滑性能。
对比例4与实施例2的区别仅在于，对比例4组分中不含有脱模剂，可见对比例4的黄色指数明显升高、摩擦系数也逊于对比例4、表明脱模剂不仅具有其本身的脱模效果，还能够有效改善聚乙烯组合物的外观色泽。
对比例5与实施例2的区别在于，对比例5组合物中不含有抗氧剂、爽滑剂、脱模剂组分，由表1结果可以看出，添加上述助剂对于组合物制得的瓶盖的外观、抗氧化性能、爽滑性能以及气味均有明显改善。
对比例6与实施例2的区别仅在于，对比例4组分中的油酸酰胺为国产某品牌油酸酰胺，该助剂具有刺鼻油脂味，所制备的对比例6具有明显重油脂气味。由表1结果可以看出，相较于对比例6，本发明实施例2所添加的油酸酰胺为禾大的油酸酰胺，能够有效改善气味。
表1实施例1～5和对比例1～6聚乙烯树脂的性能
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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