黃應(yīng)勤，毛日輝，池曉明，游華燕，諸 泉，蔣文真

(廣州市合誠化學(xué)有限公司，廣東 廣州 510530)

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高性能粘接樹脂在多層共擠包裝膜的應(yīng)用研究

黃應(yīng)勤，毛日輝，池曉明，游華燕，諸 泉，蔣文真

(廣州市合誠化學(xué)有限公司，廣東 廣州 510530)

探討了不同擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速對粘接樹脂的粘接強度和晶點的影響；同時考察了抽真空及除味母粒對粘接樹脂氣味的影響。研究結(jié)果表明，提高擠出溫度能有效提高粘接強度，擠出溫度高于180 ℃時粘接強度達到最佳。螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置40 r/min時，薄膜晶點數(shù)量最少。采用除味母粒并配合抽真空工藝能有效減少氣味析出。得到的高性能粘接樹脂具有高粘接力、少晶點、低氣味的特點，可應(yīng)用于多層共擠上吹、下吹、多層流延領(lǐng)域。

粘接樹脂；擠出溫度；螺桿轉(zhuǎn)速；粘接力；晶點；氣味

近年來，應(yīng)用于包裝行業(yè)的高分子材料保持良好的發(fā)展勢頭。多層共擠阻隔包裝膜已經(jīng)越來越被廣泛于生活的方方面面，包括食品包裝，阻隔材料，化妝軟管等等[1]。多層共擠阻隔包裝膜所用高分子材料包括聚乙烯、尼龍、乙烯-乙烯醇共聚物等各種樹脂。其中，聚乙烯為多層共擠膜提供熱封性、印刷性和抗腐蝕性；尼龍和乙烯醇共聚物為多層共擠膜提供阻氧阻水分通過作用[2-3]。上述阻隔材料多為極性材料，而聚乙烯為非極性材料，兩者是不相容的，相互沒有粘接性，須通過聚乙烯粘接樹脂來將兩者粘合[4-6]。

目前，市場上聚乙烯多層共擠用粘接樹脂主要存粘接力低，氣味大、晶點數(shù)量多的問題。本實驗主要研究不同擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速對粘接樹脂的粘接強度和晶點的影響，同時考察了抽真空及除味母粒對粘接樹脂氣味的影響。研制出一種高粘接力、低氣味、少晶點的高性能粘接樹脂。

1 實 驗

1.1 主要原料及設(shè)備

LB7000-LDPE，LG化學(xué)公司；7042-LLDPE，廣州石化公司；ET3803RB-EVOH，日本合成化學(xué)公司；18341-LLDPE粘接樹脂，法國阿科瑪公司；HS3-310F高性能粘接樹脂，廣州市

合誠化學(xué)有限公司；除味母粒，合肥創(chuàng)新輕質(zhì)材料有限公司；HR-25A高速混合機，張家港輕工機械廠有限公司；TSE-40B雙螺桿擠出機，南京瑞亞高聚物裝備公司；KHG-9140A電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；CMT6104萬能試驗機，深圳新三思材料檢測有限公司；5 層共擠吹膜實驗線，中山和美塑料設(shè)備有限公司。

1.2 樣品制備

1.2.1 高性能粘接樹脂的制備

將PE-g-MAH、LDPE、LLDPE 與彈性體及除味母粒在高速混合機中混合均勻，加入雙螺桿擠出機中熔融擠出，開啟抽真空，擠出溫度為180 ℃，主機轉(zhuǎn)速為40 r/min，擠出后冷卻，干燥，切粒后得到高性能粘接樹脂HS3-310F。

1.2.2 五層共擠復(fù)合膜的制備

五層共擠復(fù)合膜結(jié)構(gòu)分別為：外PE層/外粘接層/阻隔層/內(nèi)粘接層/內(nèi)PE層。其中內(nèi)外PE層均為LB7000和7042(1:3)混合物，外粘接層為18341和7042(1:2)混合物，內(nèi)粘接層為HS3-310F和7042(1:2)混合物，阻隔層為ET3803RB。內(nèi)外PE層擠出溫度為175 ℃，擠出轉(zhuǎn)速37.1 r/min；內(nèi)外粘接層擠出溫度為180 ℃，擠出轉(zhuǎn)速35.1 r/min； EVOH阻隔層擠出溫度為180 ℃，擠出轉(zhuǎn)速19.0 r/min；模頭加熱溫度為200 ℃。經(jīng)5層共擠吹膜試驗線制得總厚度50 μm的五層共擠復(fù)合膜。

1.3 性能測試

拉伸強度按照GB/T1040-2006測試，測試溫度為23 ℃，拉伸速率為300 mm/min。晶點數(shù)量大小，隨機選取其中的400 cm2復(fù)合膜，測定膜晶點數(shù)量。氣味測試按照PV3900-2000測試，取10 g料粒放入干凈無異味的玻璃容器(1 L)中用蓋子密封，放入80 ℃烘箱2 h后冷卻至檢驗室溫度 60 ℃進行評價，氣味的評價標準按照1至6級作為表示。氣味的評價方式見表1。

表1 氣味的評價方式

2 結(jié)果與討論

2.1 不同擠出溫度對粘接強度的影響

高性能粘接樹脂在相同螺桿轉(zhuǎn)速不同擠出溫度下的粘接強度對比見表2。實驗結(jié)果表明，隨擠出溫度的提高，在180 ℃之前粘接強度有較大提高，在180 ℃之后粘接強度上升緩慢并保持穩(wěn)定，在200 ℃以上粘接強度接近或已達到最大值，這是因為溫度較低未能激發(fā)酸酐的反應(yīng)活性，適當(dāng)提高溫度有助于激發(fā)酸酐的反應(yīng)活性，從而提高粘接樹脂的粘接強度。因此擠出溫度應(yīng)控制在180 ℃以上，粘接強度才能接近或達到最大值。

表2 不同擠出溫度對粘接強度的影響

2.2 不同螺桿轉(zhuǎn)速對薄膜晶點數(shù)量的影響

雙螺桿擠出機螺桿轉(zhuǎn)速與粘接樹脂的聚合時間和螺桿剪切效果直接相關(guān)。從表3可以看出，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為20 r/min時，晶點數(shù)量較多，這是因為螺桿轉(zhuǎn)速小則螺桿剪切效果差，各種聚合物不能相互均勻混和導(dǎo)致塑化不良，薄膜冷卻結(jié)晶速度不一致導(dǎo)致晶點產(chǎn)生；當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為50 r/min時，晶點數(shù)量較反而增多，這是因為螺桿轉(zhuǎn)速過快，在較強的剪切效果下，物料熔體溫度較高，發(fā)生交聯(lián)副反應(yīng)幾率增大，導(dǎo)致更多晶點產(chǎn)生。另外，在高溫下，殘留的催化劑對聚合物繼續(xù)進行催化聚合作用，因此會形成過度聚合物，容易產(chǎn)生更多晶點。從試驗結(jié)果來看，螺桿轉(zhuǎn)速為40 r/min時，薄膜晶點數(shù)量最少。表3為不同螺桿轉(zhuǎn)速對薄膜晶點數(shù)量的影響。

表3 不同螺桿轉(zhuǎn)速對薄膜晶點數(shù)量的影響

2.3 抽真空對氣味大小的影響

氣味揮發(fā)主要是粘接樹脂存在馬來酸酐殘留以及揮發(fā)性有機化合物析出導(dǎo)致。為了檢驗抽真空對于粘接樹脂氣味的影響程度，分別對比了未抽真空、抽真空后，以及對未加除味母粒的粘接樹脂和加入質(zhì)量分數(shù)為1%的除味母粒的粘接樹脂的氣味影響情況，其結(jié)果見表4。

表4 抽真空對氣味大小的影響

實驗結(jié)果表明，抽真空對于減少粘接樹脂氣味有一定的作用，但效果不明顯。粘接樹脂中加入質(zhì)量分數(shù)為1%的除味母粒后再抽真空可得到氣味等級達到一級的粘接樹脂。這是因為除味母粒中的萃取液與馬來酸酐殘留物以及揮發(fā)性有機化合物在螺桿剪切作用下，互溶萃取，受熱氣化形成大量微泡，當(dāng)包含馬來酸酐殘留物以及揮發(fā)性有機化合物的微泡在真空負壓下被抽離去除后可得到氣味等級達到一級的粘接樹脂，通過上述抽真空配合添加除味母料工藝，可從源頭上有效降低粘接樹脂刺激性氣味以及揮發(fā)性有機化合物含量。

3 結(jié) 論

(1)適當(dāng)提高溫度有助于激發(fā)酸酐的反應(yīng)活性，提高粘接樹脂的粘接強度。擠出溫度應(yīng)控制在180 ℃以上。

(2)合適的螺桿轉(zhuǎn)速能有效控制晶點效果，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為40 r/min時，薄膜晶點數(shù)量最少。

(3)采用除味母粒并配合抽真空工藝能有效減少粘接樹脂氣味析出。

[1] 胡敏,向賢偉,譚井華,等.高阻隔高分子包裝材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J].廣州化工,2015,43(9):10-12.

[2] 褚雄燕,杭雅娟,胡習(xí)禎.EVOH高阻隔材料在食品包裝中的應(yīng)用[A].輕工科技,2012,29(4):22-23.

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[4] 劉秋菊,李旭陽,陳國偉,等.阻隔性高分子復(fù)合材料研究與應(yīng)用進展[J].塑料科技. 2013,41(07):360-363.

[5] 賈志革.多層共擠高阻隔薄膜的結(jié)構(gòu)與性能[N].中國包裝報,2007-2-12.

[6] 汪若冰,馮乙巳.五層共擠阻隔薄膜的結(jié)構(gòu)、性能、工藝及表征[J].安徽化工, 2015,41(06):31-35.

Research and Application of High Performance Adhesive Resinin Multi-layer Co-extrusion Packaging Film

HUANGYing-qin,MAORi-hui,CHIXiao-ming,YOUHua-yan,ZHUQuan,JIANGWen-zhen

(Guangzhou Honsea Chemistry Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510530, China)

The influence of different extrusion temperature and screw speed on the bonding strength and gel points of the adhesive resin was discussed, compared the smell of high performance adhesive resin with vacuum and odor removal material. The research results indicated that the bonding strength reached the best when the extrusion temperature was higher than 180 ℃. Meanwhile, the screw speed was set to 40 r/min, the number of gel points on the film was the least. High performance adhesive resin can be used in the field of multilayer co-extrusion film and multi-casting.

adhesive resin; extrusion temperature; screw speed; bongding strength; gel points; smell

黃應(yīng)勤，男，助理工程師，主要從事聚烯烴熱熔膠開發(fā)和應(yīng)用。

TQ436+ 4

A

1001-9677(2016)024-0055-02