一种聚烯烃薄膜用母料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种聚烯烃薄膜用母料及其制备方法 (Master batch for polyolefin film and preparation method thereof ) 是由 刘鹏 雷周桥 许卫民 黎泽顺 卢俊文 于 2020-11-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种聚烯烃薄膜用母料及其制备方法。该聚烯烃薄膜用母料,包括如下重量份的组分：超高分子量聚乙烯50-70份、长链烷基硅油0.5-5份、低分子量聚四氟乙烯0.5-5份及聚烯烃15-50份；其制备方法是：将超高分子量聚乙烯、长链烷基硅油、低分子量聚四氟乙烯及聚烯烃采用高速混合机混合均匀。本发明所述聚烯烃薄膜用母料,具有低摩擦系数、抗粘连、高透明、耐迁移的优点。(The invention discloses a master batch for a polyolefin film and a preparation method thereof. The master batch for the polyolefin film comprises the following components in parts by weight: 50-70 parts of ultra-high molecular weight polyethylene, 0.5-5 parts of long-chain alkyl silicone oil, 0.5-5 parts of low molecular weight polytetrafluoroethylene and 15-50 parts of polyolefin; the preparation method comprises the following steps: mixing the ultra-high molecular weight polyethylene, the long chain alkyl silicone oil, the low molecular weight polytetrafluoroethylene and the polyolefin uniformly by a high-speed mixer. The master batch for the polyolefin film has the advantages of low friction coefficient, adhesion resistance, high transparency and migration resistance.)
技术领域
本发明属于塑料薄膜用功能助剂技术领域，具体涉及一种聚烯烃薄膜用母料及其制备方法。
背景技术
塑料包装及塑料包装产品在市场上所占的份额越来越大，特别是复合塑料软包装，已经广泛地应用于食品、医药、化工等领域，其中又以食品包装所占比例最大，比如饮料包装、速冻食品包装、蒸煮食品包装、快餐食品包装等，这些产品都给人们生活带来了极大的便利。
塑料薄膜有一种粘连现象，所谓“粘连”即塑料薄膜接触层之间的粘附现象，使相互接触的薄膜不易分离。塑料薄膜的粘连问题主要有两方面原因:一是由于光滑的塑料薄膜表面紧密接触而几乎完全隔绝空气，膜间形成真空密合状态，使塑料薄膜不易分开。二是塑料薄膜成型后其表面存在大量的外露分子链，在两层薄膜闭合后这些大分子链之间相互缠绕造成薄膜间的粘连，使其无法打开。事实上造成薄膜开口困难的原因是二者共存的,且后者是主要原因。解决塑料薄膜粘连最简单的方法就是加入一定比例的抗粘连剂和爽滑剂。
硅藻土常被人们用作薄膜的抗粘连剂，但是它会使薄膜光泽度降低，并且加工设备容易磨损。滑石粉也广泛应用在薄膜中作为抗粘连剂，相对于硅藻土来说，滑石粉价格低廉，具有良好的光泽度和低的机械磨损性，但是它的雾度较高，所以不能用作对光学性能要求较好的薄膜的抗粘结剂。相比来说，合成二氧化硅是一种非常有效的防粘连剂，其优点是无定型结构、质量轻、防粘效率高，化学纯度极高，适用于食品工业的塑料包装。如中国公开专利申请CN101265349B、CN103694525A、CN105985576A、CN106750749A、CN109851887A、CN107540942A、CN108912480A、CN110183768A均采用二氧化硅抗粘连添加剂。但同时也需考虑，二氧化硅硬度大，容易磨损机器和在薄膜表面形成刮痕。
为了减少薄膜表面的刮痕，球型无机防粘剂也广泛使用。如：中国公开专利申请CN111040390A公开了一种近球型硅酸钠铝钙防粘连母料的制备方法，采用上述方法制成的近球型硅酸钠铝钙防粘连母料低吸潮性、不粘结、易分散，可用于制造高浓度母料，摩擦系数从0.6降低到0.15-0.30左右，由于硅酸钠铝钙防粘连剂呈几乎完美的球形，不易在薄膜表面形成刮痕，且对挤出机设备的磨损小。中国公开专利申请CN103865182A公开了一种BOPP薄膜用高表面张力复合型爽滑抗粘连母料采用玻璃微珠为防粘剂。CN106832547A公开了一种开口爽滑剂母料采用球形氧化铝为防粘剂。尽管这些抗粘连剂具有良好的防粘效果，并减少了薄膜表面的刮痕。但这些防粘剂硬度大(莫氏硬度6-7)，依然对设备产生较大磨损。
随着现代塑料薄膜加工正朝着自动化、高速化和高品质化方向发展，要求薄膜有较低的摩擦系数。无机防粘剂无法实现较低的摩擦系数，于是大部分薄膜都是通过添加含迁移性的有机爽滑剂来降低摩擦系数的。如中国专利CN101475074B公开了一种自润滑聚乙烯薄膜的发明专利，其公开的聚乙烯薄膜采用低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、芥酸酰胺或其取代物、助剂共挤吹膜成型。中国公开专利申请CN101864109A公开了一种BOPP薄膜用的复合型爽滑母料，其聚丙烯80-90复合型爽滑剂10-20其中复合型爽滑剂采用芥酸酰胺和聚烯烃酰胺的复合剂。中国公开专利申请CN103849031A公开了一种聚乙烯抗静电爽滑色母料及其制备方法的发明专利，其公开的聚乙烯膜是将高压低密度聚乙烯15-25份、线性低密度聚乙烯20-35份、辛烯-乙烯聚合物30-70份、爽滑剂1-4份、消泡剂0.01-0.05份，其中爽滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺或己撑双油酸酰胺等。这些专利均采用酰胺类爽滑剂。但是酰胺类爽滑剂存在很大的缺陷，在薄膜制造完成后，要经过一段时间，待爽滑剂从薄膜内部迁移到薄膜表面后，才能发挥其爽滑抗粘连作用，而随着使用时间的延长，其爽滑开口性能逐步下降，酰胺类物质迁移到制品表面容易对制品产生污染。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种聚烯烃薄膜用母料，具有低摩擦系数、抗粘连、高透明、耐迁移的优点。
本发明还提供一种聚烯烃薄膜用母料的制备方法，可以稳定地制备所述的聚烯烃薄膜用母料。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：超高分子量聚乙烯50-70份、长链烷基硅油0.5-5份、低分子量聚四氟乙烯0.5-5份及聚烯烃15-50份。
上述的聚烯烃薄膜用母料，采用超高分子量聚乙烯与聚烯烃，超高分子量聚乙烯与聚烯烃不完全相容，在薄膜制造过程中，超高分子量聚乙烯能够产生微凸起，使薄膜表面呈现微观粗糙化，实现薄膜优良的开口性能；同时超高分子量聚乙烯折光率与PP、PE相同，不影响薄膜制品的透明性；超高分子量聚乙烯硬度明显低于传统的硅酸盐抗粘连剂，不会损伤加工设备的螺杆和口模；此外，耐温、耐迁移性明显高于酰胺类有机爽滑剂。
一实施例中，所述超高分子量聚乙烯的分子量为100-250万。
一实施例中，所述长链烷基硅油的粘度为50-150万。
一实施例中，所述低分子量聚四氟乙烯的分子量为0.5-10万。
一实施例中，所述聚烯烃为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物和乙烯-丙烯-辛烯共聚物中的一种或多种。
一实施例中，所述聚烯烃薄膜用母料还包括辅料，所述辅料包括抗氧化剂。
一实施例中，所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类和硫醚类抗氧剂中的一种或多种。
本发明还提供一种聚烯烃薄膜用母料的制备方法，包括如下步骤：
将超高分子量聚乙烯、长链烷基硅油、低分子量聚四氟乙烯及聚烯烃混合均匀，得混合料，所述混合料经熔融挤出，干燥、冷却、切粒成型。
上述的聚烯烃薄膜用母料的制备方法，可以稳定地制备上述的聚烯烃薄膜用母料。
一实施例中，所述超高分子量聚乙烯、长链烷基硅油、低分子量聚四氟乙烯及聚烯烃采用高速混合机混合均匀。
一实施例中，所述混合料经双螺杆挤出机熔融挤出，所述双螺杆挤出机的生产温度为160℃-220℃，主机转速为250r/min-450r/min。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明所述的聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：超高分子量聚乙烯50-70份、长链烷基硅油0.5-5份、低分子量聚四氟乙烯0.5-5份及聚烯烃15-50份。
例如，超高分子量聚乙烯50份、55份、58份、63份、65份及70份；长链烷基硅油0.5份、0.8份、1.2份、1.5份、3份、4份、5份及6份；低分子量聚四氟乙烯0.5份、1、1.2份、1.8份、3份、4份、5份及6份；聚烯烃15份、18份、25份、30份、32份、40份、45份及50份。上述各组分，不限于上述的举例，可以在范围内任意调节。
上述的聚烯烃薄膜用母料，采用超高分子量聚乙烯与聚烯烃，超高分子量聚乙烯与聚烯烃不完全相容，在薄膜制造过程中，超高分子量聚乙烯能够产生微凸起，使薄膜表面呈现微观粗糙化，实现薄膜优良的开口性能；同时超高分子量聚乙烯折光率与PP、PE相同，不影响薄膜制品的透明性，实现薄膜优良的开口性能的同时不影响薄膜制品的透明性，不会损伤加工设备的螺杆和口模；超高分子量聚乙烯硬度明显低于传统的硅酸盐抗粘连剂，不会损伤加工设备的螺杆和口模；此外，不含有机小分子爽滑剂，耐温、耐迁移性明显高于酰胺类有机爽滑剂。该产品用在在薄膜制品制备过程中，薄膜表面形成滑动层，薄膜制品摩擦系数可达到0.2以下，并且随着使用时间的延长，其爽滑开口性能仍旧得到良好的保持；对聚烯烃薄膜制品的光学性能没有影响，制品电晕后薄膜表面张力高衰减慢且稳定性良好，适用于印刷、涂覆、镀铝或复合。
由此，上述的聚烯烃薄膜用母料，具有低摩擦系数、抗粘连、高透明、耐迁移的优点，不同于现有的技术方案。
另外，超高分子量聚乙烯的价格明显低于二氧化硅等无机抗粘连剂，使得该母粒的价格也较低，提高了产品的竞争力。
其中：
超高分子量聚乙烯的分子量为100-250万。超高分子量聚乙烯是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，具有超强的耐磨性、自润滑性，强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强，熔融状态的粘度高达108Pa.s，流动性极差，其熔体指数几乎为零。其分子量影响着其性质，将其分子量选在100-250万范围内，其适合与聚烯烃相配合，降低了相容性，更好地产生微凸起。超高分子量聚乙烯硬度明显低于传统的硅酸盐抗粘连剂，不会损伤加工设备的螺杆和口模，还具有价格优势。
聚烯烃为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物和乙烯-丙烯-辛烯共聚物中的一种或多种。优选聚烯烃的融指为2g/10min-20g/10min。通常超高分子量聚乙烯较难加工，这类聚烯烃能够改善母料的加工性能，并促进母料在薄膜制品中的分布混合。
长链烷基硅油的粘度为50-150万，又名改性聚有机硅氧烷，具有优良的润滑性、脱模性、憎水性、防污性、可涂印性及与有机聚合物相容性好特点，特别是对润滑性差的铝、锌、铜有较好的润滑效果。也可用于塑料的脱模剂、纤维润滑剂，聚烯烃中加入少量的长链烷基硅油，冲击强度就能大幅度提高。长链烷基硅油的耐高温性好、交联度低，与聚烯烃相容好，耐迁移性优良，并能显著降低能够显著降低制品的摩擦系数，提高制品的开口爽滑性能。
低分子量聚四氟乙烯的分子量为0.5-10万。低分子量聚四氟乙烯由低分子量聚四氟乙烯制备。更优选分子量在0.5-5万的聚四氟乙烯，低分子量聚四氟乙烯熔点＞300℃，具有优异的耐温性能；由于低分子量聚四氟乙烯粒子粒度细且软、有较好的分散能力、能均匀地分散于聚烯烃中，低分子量聚四氟乙烯的表面能低，能够显著降低制品的摩擦系数，提高制品的开口爽滑性能。
进一步地，上述的聚烯烃薄膜用母料还包括辅料，该辅料包括抗氧化剂。当然，该辅料还可以包括其他的辅料，根据功能需要进行添加。
该抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类和硫醚类抗氧剂中的一种或多种。其中的受阻酚抗氧剂为抗氧剂1076、1010、330等。亚磷酸酯类抗氧剂为168、626等，硫醚类抗氧剂为DLTP、DSTP等。
本发明还提供一种聚烯烃薄膜用母料的制备方法，包括如下步骤：
将超高分子量聚乙烯、长链烷基硅油、低分子量聚四氟乙烯及聚烯烃混合均匀，得混合料，所述混合料经熔融挤出，干燥、冷却、切粒成型。
上述的聚烯烃薄膜用母料的制备方法，可以稳定地制备上述的聚烯烃薄膜用母料。
其中，
超高分子量聚乙烯、长链烷基硅油、低分子量聚四氟乙烯及聚烯烃采用高速混合机混合均匀。
混合料经双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的生产温度为160℃-220℃，主机转速为250r/min-450r/min，螺杆转速300rpm-350rpm。上述参数均为最优选的参数，当然在其他参数下也可以成功加工产品，但产品性能、良率都不如这些参数加工下的产品高。
以下将通过几个实施例来进一步说明本发明的实施方式。
实施例一
本实施例所述的聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：分子量为200万的超高分子量聚乙烯50份、粘度为150万的长链烷基硅油5份、分子量为5万的聚四氟乙烯5份、熔融指数为7的均聚聚丙烯10份及熔融指数为10的乙烯-丙烯嵌段共聚物30份。
制备方法是：将称取好的原材料在高速混合器中混合均匀，再将混料经由双螺杆挤出机熔融挤出，冷却、干燥、切粒制得本发明母料，其中双螺杆挤出机的生产温度220℃，主机转速控制250r/min，螺杆转速300rpm。
实施例二
本实施例所述的聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：分子量为100万的超高分子量聚乙烯70份、粘度100万的长链烷基硅油3份、分子量为2万的聚四氟乙烯2份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂168 2份及熔融指数为20的均聚聚丙烯22份。
制备方法是：将称取好的原材料在高速混合器中混合均匀，再将混料经由双螺杆挤出机熔融挤出，冷却、干燥、切粒制得本发明母料。其中双螺杆挤出机的生产温度210℃，主机转速控制350r/min，螺杆转速350rpm。
实施例三
本实施例所述的聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：分子量为150万的超高分子量聚乙烯60份、粘度100万的长链烷基硅油1份、分子量为3万的聚四氟乙烯3份、熔融指数为10的乙烯-丙烯-辛烯共聚物20份及熔融指数为2的LLDPE 16份。
制备方法是：将称取好的原材料在高速混合器中混合均匀，再将混料经由双螺杆挤出机熔融挤出，冷却、干燥、切粒制得本发明母料。其中双螺杆挤出机的生产温度190℃，主机转速控制300r/min，螺杆转速320rpm。
实施例四
本实施例所述的聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：分子量为250万的超高分子量聚乙烯60份、粘度50万的长链烷基硅油0.5份、分子量为10万的聚四氟乙烯0.5份、熔融指数为10的乙烯-丙烯-辛烯共聚物15份。
制备方法是：将称取好的原材料在高速混合器中混合均匀，再将混料经由双螺杆挤出机熔融挤出，冷却、干燥、切粒制得本发明母料，其中双螺杆挤出机的生产温度220℃，主机转速控制250r/min，螺杆转速300rpm。
实施例五
本实施例所述的聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：分子量为200万的超高分子量聚乙烯50份、粘度为150万的长链烷基硅油5份、分子量为0.5万的聚四氟乙烯2份、熔融指数为7的均聚聚丙烯20份及熔融指数为10的乙烯-丙烯嵌段共聚物30份。
制备方法是：将称取好的原材料在高速混合器中混合均匀，再将混料经由双螺杆挤出机熔融挤出，冷却、干燥、切粒制得本发明母料，其中双螺杆挤出机的生产温度220℃，主机转速控制250r/min，螺杆转速300rpm。
对比例一
本对比例所述的聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：平均粒径3um的合成二氧化硅5份、芥酸酰胺5份、熔融指数为7的均聚聚丙烯22.5份及熔融指数为10的乙烯-丙烯嵌段共聚物67.5份。
制备方法是：将称取好的原材料在高速混合器中混合均匀，再将混料经由双螺杆挤出机熔融挤出，冷却、干燥、切粒制得本发明母料。其中双螺杆挤出机的生产温度220℃，主机转速控制250r/min，螺杆转速300rpm。
对比例二
本对比例所述的聚烯烃薄膜用母料，包括如下重量份的组分：平均粒径3um的合成二氧化硅5份、粘度为150万的长链烷基硅油5份、分子量为5万的聚四氟乙烯5份、熔融指数为7的均聚聚丙烯10份及熔融指数为10的乙烯-丙烯嵌段共聚物30份。
制备方法是：将称取好的原材料在高速混合器中混合均匀，再将混料经由双螺杆挤出机熔融挤出，冷却、干燥、切粒制得本发明母料，其中双螺杆挤出机的生产温度220℃，主机转速控制250r/min，螺杆转速300rpm。
以下将对上述实施例和对比例的聚烯烃薄膜用母料进行测试，摩擦系数、耐温性能、透光率、雾度及电晕衰减值。从实施例和对比例中各取3份聚烯烃薄膜用母料，分别与97份聚丙烯生产厚度为20um的三层共挤BOPP薄膜，其中母料添加在表层，按如下方法进行测试：
薄膜雾度按照GB/T 2410透明塑料透光率和雾度的测定方法进行测试。
薄膜摩擦系数按照GB/T 10006塑料薄模和薄片摩擦系数测定方法进行测试。
薄膜电晕衰减值按照GB/T4126塑料膜和片表面张力的测定方法进行测试。先测试初始电晕面的电晕值，然后将薄膜制品在60℃烘箱连续烘7天，测试烘后电晕面的最终电晕值。电晕衰减值为初始电晕值-最终电晕值。
耐温性能按照如下方法测试：将母料分别在200℃不停留和280℃停留5min进行注射样板，以200℃注射样板作为标准，比较颜色变化。
测试结果见表一。
表一
从表一可以看出，各实施例的动静摩擦系数优于对比例，说明实施例具有优良的开口爽滑效果；几个实施例的耐高温性能均高于对比例；实施例的电晕衰减值明显低于对比例，表明实施例的耐迁移性能明显高于对比例；实施例的透光率均高于对比例，雾度明显低于对比例，表明实施例具有高透明性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。