一种聚烯烃组合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及改性塑料技术领域，具体涉及一种聚烯烃组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚烯烃透气膜由聚烯烃填充体系(通常为聚烯烃+重质碳酸钙)拉伸致孔后制备而成，树脂和无机填料界面形成贯通的微孔网络结构，小分子水蒸汽能够透过，而较大的液滴无法透过，从而具有透气防水的功能。聚烯烃透气膜作为关键结构组成广泛应用于卫材底膜(纸尿裤、卫生巾)、医疗/工业防护服等领域，上述应用中透气膜厚度通常在15-30μm之间，其中薄膜强度是其关键指标，纸尿裤应用中通常要求透气膜横向拉力大于2.0n/25mm，防护应用中通常要求透气膜横向拉力大于5.0n/25mm。
3.透气膜产品成型过程中需经过纵向拉伸工艺(mdo)，薄膜取向导致横向拉力衰减，大部分场景中横向拉力指标为制约因素；另外随着行业对成本效益的追求更为强烈，透气膜厚度大幅减薄以降低成本，以婴儿纸尿裤应用为例，薄膜厚度从18μm减至15μm，在近些年甚至有13μm厚度产品出现，但厚度减薄的同时需保证产品核心功能能够实现，因此对透气膜强度(即横向拉力)提出非常大挑战。
4.提高透气膜产品横向拉力可以从材料组成配方和制膜工艺两方面着手。但目前关于高强度透气膜产品的研究成果较少，因此如何提高透气膜产品的强度(即横向拉力)又要保证透气膜的透气性和加工性能，是亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种聚烯烃组合物及其制备方法和应用。本发明提供的聚烯烃组合物不仅具有良好的透气性，同时还具有高横向拉力和优良的加工性能。
6.具体通过以下技术方案实现：
7.一种聚烯烃组合物，按重量份计，包括以下组分：
8.重质碳酸钙
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40-60份；
9.聚烯烃树脂
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30-50份；
10.高性能聚乙烯树脂
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5-20份；
11.抗氧剂
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0.5-2份；
12.加工助剂
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0.5-2份。
13.进一步地，所述高性能聚乙烯树脂的熔融指数＜2g/10min，熔融指数的测试标准为准iso 1133-1-2011，测试温度190℃，测试条件2.16kg。
14.进一步地，所述高性能聚乙烯树脂的分子量分布宽度＞3.5，分子量分布宽度的测试标准为gb/t 36214.4-2018。分子量分布宽度＞3.5的高性能聚乙烯树脂的分子结构中具有长支链，在低熔融指数情况下具有良好流变性能，能够赋予材料良好的加工性和高横向
拉力。本发明中，“高性能聚乙烯树脂”是指同时具有较高分子量和宽分子量分布的聚乙烯。
15.进一步地，所述重质碳酸钙为经过表面处理剂包覆处理得到的重质碳酸钙，所述重质碳酸钙d50粒径为1-5μm。
16.具体地，所述表面处理剂为硬脂酸、磷酸酯、钛酸酯或铝酸酯中的一种或多种，优选磷酸酯，磷酸酯处理后的重质碳酸钙与聚烯烃树脂基体相容性最好，能够赋予体系高的横向拉力。
17.优选地，所述表面处理剂的重量为所述重质碳酸钙重量的0.5wt％-2wt％。由于表面处理剂的添加量小于2wt％，故包覆前后对重质碳酸钙的粒径的影响可以忽略不计。
18.进一步地，所述聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯弹性体和聚丙烯弹性体中一种或多种，所述聚乙烯为低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯。
19.具体地，所述低密度聚乙烯的熔融指数为5-10g/10min，分子量分布＞5，所述茂金属聚乙烯的熔融指数为2-5g/10min。
20.进一步地，所述聚丙烯为无规共聚、嵌段共聚或均聚聚丙烯中一种或多种，熔融指数为2-5g/10min。
21.进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
22.进一步地，所述加工助剂选自润滑剂，所述润滑剂为含氟化合物类、聚烯烃蜡类、低分子酯类、硬脂酸盐类或酰胺类中的一种或多种。
23.本发明还提供上述聚烯烃组合物的制备方法，包括如下步骤：
24.s1:按照配比,称取各组分预混合后，得到预混物；
25.s2：将步骤s1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述聚烯烃组合物。
26.进一步地，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-52)：1，加工温度为180-220℃。
27.本发明还提供上述聚烯烃组合物在卫生材料中的应用，如纸尿裤、卫生巾等。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.本发明对重质碳酸钙进行了表面活化剂的处理，增强了碳酸钙和树脂界面结合，提高材料的横向拉力；另外还引入高性能聚乙烯树脂，所述高性能聚乙烯树脂的熔融指数低(即分子量高)、分子量分布宽度较宽，在保证材料透气性的前提下，赋予材料高的横向拉力的同时对材料的加工性能影响较小。本发明制得的聚烯烃组合物的横向拉力为2.1-2.6n/25mm，透湿量可达到2287-3045g/m2·
24h，静水压为559-705mmh2o，加工线速度为130-165m/min。
具体实施方式
30.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
31.《实施例和对比例的制备》
32.本发明实施例和对比例所用的原材料均来源于市购，但不限于这些材料：
33.高性能聚乙烯树脂a：熔融指数为1g/10min，分子量分布宽度为4，牌号lldpe enable2010pa，购自埃克森美孚；
34.高性能聚乙烯树脂b：熔融指数为6g/10min，分子量分布宽度为4.1，牌号dowlex2035g，购自陶氏化学；
35.高性能聚乙烯树脂c：熔融指数为2g/10min，分子量分布宽度为2.8，牌号lldpe exceed2018ma，购自埃克森美孚；
36.重质碳酸钙a：表面经过聚氧乙烯醚类磷酸酯处理，表面处理剂的添加量为1wt％，d50粒径为2μm，牌号acc-826，购自广东鑫荣；
37.重质碳酸钙b：表面经过硬脂酸处理，表面处理剂的添加量为1wt％，d50粒径为2μm，牌号filmlink 520，购自imerys；
38.重质碳酸钙c：不经过表面处理，d50粒径为2μm，牌号acc-818，购自广东鑫荣；
39.低密度聚乙烯:熔融指数为8g/10min，分子量分布为10，牌号ldpe 1c7a，购自燕山石化；
40.茂金属聚乙烯：熔融指数为3.5g/10min，牌号lldpe exceed3518pa，购自埃克森美孚；
41.抗氧剂：受阻酚类和亚磷酸酯类复配体系，受阻酚类和亚磷酸酯类比例为1：1，市售，平行实验使用的是同一市售产品；
42.润滑剂：硬脂酸锌，市售，平行实验使用的是同一市售产品。
43.本发明实施例和对比例的制备方法如下：
44.s1:按照表1、表3的配比,称取各组分预混合后，得到预混物；
45.s2：将步骤s1的预混物投入到双螺杆挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到聚烯烃组合物。
46.双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，加工温度为200℃。
47.将实施例和对比例的聚烯烃组合物流延制备17gsm透气膜，挤出机的加工温度为230℃，成型拉伸比2.5倍，将制备得到的透气膜进行性能测试，测试数据见表2、4。
48.关于本说明书中“份”，除非特别说明，表示“重量份”。
49.《测试标准》
50.本发明各实施例和对比例的性能测试标准如下：
51.横向拉力：按照astm d882-2018《塑料薄膜和薄片拉伸性能测试》方法测试；
52.透湿量：按照gb/t 12704-2009《纺织品织物透湿性试验方法》方法测试；
53.静水压：按照gb/t 4744-2013《纺织品纺织品防水性能的检测和评价方法》静水压法进行测试；
54.加工线速度：参照行业共识，一般要求线速度＞130m/min。
55.实施例和对比例的测试结果见表2、4。
56.表1.实施例1-7配方
57.组分实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7重质碳酸钙a(份)505050
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4060重质碳酸钙b(份)
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50
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重质碳酸钙c(份)
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50
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低密度聚乙烯(份)101010101050 茂金属聚乙烯(份)4040404040 30高性能聚乙烯a(份)10
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1010205高性能聚乙烯b(份) 10
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高性能聚乙烯c(份)
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10
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抗氧剂(份)111110.52润滑剂(份)111110.52
58.表2.实施例1-7的性能测试结果
59.测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7横向拉力(n/25mm)2.62.12.52.22.12.22.1透湿量(g/m2·
24h)2654288727652779278622873045静水压(mmh2o)668618705643598568559加工线速度m/min150165135145132145130
60.表3.对比例1-3配方
61.组分对比例1对比例2对比例3重质碳酸钙a(份)404040低密度聚乙烯(份)505050高性能聚乙烯a(份) 225抗氧剂(份)0.50.50.5润滑剂(份)0.50.50.5
62.表4.对比例1-3的性能测试结果
[0063][0064][0065]
由实施例的数据可以看出，实施例的横向拉力均大于2.0n/25mm，透湿量均高于2200g/m2·
24h，静水压高于550mmh2o，加工线速度≥130m/min，表明本发明提供的聚烯烃组合物不仅具有良好的透气性，同时还具有高横向拉力和优良的加工性能，能够应用在卫生材料中。
[0066]
实施例1的横向拉力显著高于实施例2，实施例1的横向拉力和线速度均优于实施例3，综合来看实施例1具有更好效果。相比实施例4和实施例5，实施例1横向拉力和加工线速度均具有优势，特别是横向拉力优势明显。
[0067]
实施例2与实施例1相比，实施例2中，高熔融指数的高性能聚乙烯分子量低、流动性高，性能测试结果体现为拉力低，加工线速度高；
[0068]
实施例3中高性能聚乙烯分子量分布更窄，体现为横向拉力较高，加工线速度降低；
[0069]
实施例1使用优选的磷酸酯类表面处理剂对重质碳酸钙进行处理，故实施例1的效果优于实施例4。
[0070]
实施例5中重质碳酸钙未经表面处理，则其分散较差，横向拉力和加工线速度较低。
[0071]
对比例1与实施例5相比，对比例1未添加高性能聚乙烯，则对比例1的横向拉力、透湿量和静水压均下降。
[0072]
对比例2与实施例5相比，对比例2的高性能聚乙烯用量超下限，对比例2的横向拉力、透湿量和静水压均下降。
[0073]
对比例3与实施例5相比，对比例3的高性能聚乙烯用量超上限，虽然横向拉力有所提升，但透气性和加工性变差。
[0074]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。