[发明专利]一种通过层叠复合提升低温力学性能的聚丙烯薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种通过层叠复合提升低温力学性能的聚丙烯薄膜及其制备方法，本发明采用力学增强材料、力学增韧材料及功能材料通过微纳层叠共挤吹膜技术制备提升低温力学性能的聚丙烯薄膜，并通过内层和表层进行保护，提升低温力学性能的聚丙烯薄膜的制备方法为物料真空干燥→物料塑化挤出→层数倍增→包络成环→吹胀成型→风环冷却→牵引辊牵引→薄膜收卷，此种微纳层叠薄膜是一种将十几至上千层的材料交替层叠复合在一起的膜材料，其层结构产生力学协同增强效应，产生“1+1＞2”的效果，综合表现出更加优异的撕裂强度、抗穿刺性能及断裂韧性等，克服传统低温增强增韧方法效率低下，材料强度与韧性难以平衡的不足。

技术领域

本发明涉及薄膜及其制备技术领域，具体涉及一种通过层叠复合提升低温力学性能的聚丙烯薄膜及其制备方法。

背景技术

聚丙烯具有良好的安全性能、阻隔性能和合适的加工性能，已广泛应用于医药、食品等包装薄膜领域。然而，由于聚丙烯的玻璃化转变温度为-10℃，导致在低温环境中韧性较差，极大地限制了其在寒冷地区、食品冷冻包装等领域的应用。因此，改善聚丙烯薄膜低温韧性具有重大意义。

目前改善聚丙烯薄膜低温力学性能的方法主要有：

(1)将弹性体加入至薄膜配方中是改善聚丙烯低温力学性能方法之一，如公开号为CN106317588A的中国专利，公开了一种耐低温、耐黄变的热塑性弹性体薄膜及其制备方法，主要材料采用了氢化聚苯系-丁二烯嵌段共聚物、无规共聚聚丙烯、动态硫化剂，制备了聚丙烯薄膜。氢化聚苯系-丁二烯嵌段共聚物能够打大提升该热塑性弹性薄膜耐老化性能，其次，加入动态硫化剂后，该薄膜具有良好的耐温性能。

(2)通过加入成核剂也可改善聚丙烯的低温韧性。如公开号为CN105906942A的中国专利，公开了一种新型耐低温医用聚丙烯薄膜配方，该发明以聚丙烯为主料，并添加了β晶成核剂，有β晶成核剂的存在，使得薄膜中β晶含量增高，有利于改善聚丙烯薄膜低温韧性。

(3)通过复合配方设计，即同时加入弹性体、成核剂，也可改善聚丙烯的低温韧性。如公开号为CN106380687A的中国专利，公开了一种耐低温聚丙烯薄膜材料，该发明以聚丙烯为主料，并添加了POE弹性体增韧剂、β晶成核剂、纳米硫酸钡，以改善聚丙烯薄膜的低温韧性，且具有较好的光泽；纳米硫酸钡的加入可以提升聚丙烯薄膜的拉伸性能、断裂伸长率等。

简而言之，通过加入弹性体、成核剂及复合配方设计等方法虽可改善聚丙烯的低温韧性，但低温韧性提高幅度仍然有限，且无法同时兼顾力学强度。因此，如何实现聚丙烯薄膜综合的低温性能，并实现其加工成本的控制，仍是挑战。

多层薄膜是一种将不同的材料层叠复合在一起，从而制备几层乃至成百上千层的膜材料。因而，多层薄膜可按层数分为简单的多层薄膜(层数＜13层)与微纳层叠薄膜(层数＞13层)。与单层薄膜不同，多层薄膜通过将不同力学性能的材料层状复合，进而赋予薄膜优异的低温韧性、低温撕裂强度等力学性能的需求。

如公开号为CN104175671A的中国专利，公开了一种三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜的制备方法，通过三层共挤吹塑成型工艺制成具有“表层-中间夹层-表层”三层复合结构的耐低温耐撕裂薄膜；表层由丙烯-乙烯嵌段共聚物、中密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物共混塑化组成，中间夹层由中密度聚乙烯和乙烯-辛烯共聚物共混塑化组成。其中表层既保持较好的刚性和透光率，又显著提高耐低温性能和耐撕裂性能，中间夹层可改善薄膜的柔韧性和耐低温性能。

又如公开号为CN104669745A的中国专利，公开了一种低温冷冻型多层共挤塑料薄膜材料，采用七层共挤吹膜工艺，生产出结构为聚丙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚酯/粘合树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/粘合树脂/乙烯-辛烯共聚物/聚丙烯，其中乙烯-醋酸乙烯共聚酯可改善薄膜的耐低温性能，乙烯-乙烯醇共聚物可改善薄膜的阻隔性能，乙烯-辛烯共聚物可改善薄膜的低温韧性，使用该种薄膜材料制备的包装袋，可以在低温冷冻环境下保持塑料薄膜的韧性，不会变脆。