一种PETG/PET共挤自热封多层膜及其制备方法与流程

本发明属于热封薄膜制备领域，具体涉及一种petg/pet共挤自热封多层膜及其制备方法。

背景技术：

聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）是常见的热塑性树脂，为乳白色或浅黄色高度结晶性的聚合物，表面平滑而有光泽，密度为1.30～1.38g/cm³，熔点为255～260℃，难燃，着火点为480℃，裂解温度为420℃。pet具有良好的力学性能和光学性能，其拉伸强度高、刚性好、耐拉伸弯折，尺寸稳定性、光泽度和透明度也较高，且对气体（氧气和二氧化碳）和水蒸气具有较好的阻隔性，常用于包装食品、精镏酒精、碳酸饮料、非碳酸饮料和化妆品等，除此之外，pet的耐耗性、耐候性、抗蠕变和耐磨性能均较好，同时耐酸和耐溶剂性良好。但是pet可加工范围较窄，pet吸水率较大，吸湿后特性黏度下降，成型后的薄膜表面将会出现银斑和气泡，此外，pet介电常数低，导电性差。

petg即聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯，是由对苯二甲酸（pta）或对苯二甲酸二甲酯（dmt）、乙二醇（eg）、1，4-环己烷二甲醇（chdm）三种单体共聚而成的一种新型共聚酯。与传统的pet相比，新型的共聚酯petg的合成过程中的二元醇eg有一部分被chdm所取代，当chdm含量小于二元醇总量的50%时共聚酯为petg。由于petg的极低结晶度甚至不结晶，使得它的透明度极高，petg的韧性也极其优异，美国伊士曼产业化petg产品其断裂伸长率可达到300%左右，远高于pet。petg的耐化学性能也非常好，具有耐稀酸、碱腐蚀的性能。同时petg耐γ射线的照射，经γ射线照后不变色，仍能保持较高的透明度和稳定性。petg膜对气体（氧气和二氧化碳）也有较高的阻隔性，适用于对阻气性能要求较高的产品的包装。petg在膜方面的应用主要为制成高收缩薄膜，普通pet的收缩率在30%左右，而petg膜的收缩率可达70%，具有高吸塑力、高透明度、高光泽、低雾度、易于印刷、不易脱落、存储时自然收缩率低的优点。其中双向拉伸的petg膜适用于高档包装、印刷、电子电器、电缆包扎、绝缘材料以及各种工业领域的优质基材。单向拉伸pet热收缩薄膜适用于各种罐装、聚酯瓶、各种容器等外用标签。

多层共挤出复合薄膜是一种新型的包装材料，它可以弥补单层塑料薄膜的性能缺陷，发挥每层材料的长处，达到取长补短的目的，具备更优的综合性能和突出的某些包装特性，是当前满足包装内容物特殊要求的最理想薄膜材料之一。目前，将pet和petg共挤制备高性能热封膜的研究并不多。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种petg/pet共挤自热封多层膜。

本发明的另一目的在于提供上述petg/pet共挤自热封多层膜的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述petg/pet共挤自热封多层膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种petg/pet共挤自热封多层膜包含五层膜层，依次包括基层1、粘合层1、阻隔层、粘合层2和基层2；其中，基层1为热封层，包含茂金属pe和petg；基层2为下表层，包含pet、抗粘连剂和爽滑剂；粘合层1和粘合层2的组分相同，包含马来酸酐接枝聚丙烯、petg和纳米碳纤维；阻隔层为中间层，包含pa和petg；

所述的基层1包含如下按质量百分比计的组分：10~20%茂金属pe和80~90%petg；

所述的基层2包含如下按质量百分比计的组分：96~100%pet、0~2%抗粘连剂和0~2%爽滑剂；

所述的粘合层1和粘合层2包含如下按质量百分比计的组分：60~70%马来酸酐接枝聚丙烯、25~30%petg和5~10%纳米碳纤维；

所述的阻隔层包含如下按质量百分比级的组分：80~90%pa和10~20%petg；

所述的茂金属pe的熔融指数优选为0.5~2g/10min；

所述的petg优选为skygreen®s2008、伊士曼gn071或伊士曼0603；

所述的pa优选为mxd6和grivoryg21中的至少一种；

所述的马来酸酐接枝聚丙烯的熔融指数优选为4~8g/10min；

所述的抗粘连剂优选为二氧化硅、滑石粉、粘土和高岭土等中的至少一种；

所述的爽滑剂优选为油酸酰胺和芥酸酰胺中的至少一种；

所述的petg/pet共挤自热封多层膜的制备方法，包含如下步骤：

（1）将petg/pet共挤自热封多层膜各层原料分别混合后，在不同挤出机中进行熔融塑化；

（2）按照设定好的结构层次将其挤压汇流于同一模头，由模头流出熔体；然后经铸片辊冷却成型，形成铸片；

（3）铸片经纵向拉伸、横向拉伸、收卷，得到petg/pet共挤自热封多层膜；

步骤（2）中所述的模头的温度优选为285~290℃；

步骤（3）中所述的纵向拉伸的条件为：

预热后，拉伸温度为80~100℃，拉伸倍率为3~4倍，纵向拉伸后冷却定型；

步骤（3）中所述的横向拉伸的温度优选为：

预热后，拉伸温度为90~110℃，拉伸倍率为3~4倍，横向拉伸后冷却定型；

一种petg/pet共挤自热封多层膜，通过上述制备方法制备得到；

所述的petg/pet共挤自热封多层膜的厚度优选为30~100μm；

所述的petg/pet共挤自热封多层膜在包装领域中的应用；

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明提供的petg/pet共挤自热封多层膜以茂金属pe和petg作为热封层，其中，petg虽然具有较好的热封性能，但是其机械强度较低，本发明将茂金属pe和petg作为热封层，可以克服petg机械性能差等问题，同时也提高了热封强度；

（2）在多层膜制备过程中，本领域通常通过增加粘合层的方式增加功能层和基层的粘合，以保证层间剥离力，而粘合层通常选用接枝改性聚合物。为了提高粘合层与功能层和基层的剥离强度，本发明选择在粘合层中添加较多纳米碳纤维，在各层次挤压汇流且熔融温度较高时，溶体流动性好，处于粘合层表面的纳米碳纤维以双向扎根的形式，嵌入基层和功能层，使得各层间剥离强度由于纳米碳纤维的连接而大大提高，避免了层间滑动和剥离，同时纳米碳纤维也大大提高了膜的韧性；

（3）本发明选用pa和petg作为功能层（阻隔层）（图1），一方面pa的热性能接近petg，两者的相容性好，两者的熔融挤出，无需添加相容剂；另一方面，两者的复合，不仅对氧气和二氧化碳具有较好的阻隔性能，对水蒸气也具有较好的阻隔性能；

（4）本发明提供的petg/pet共挤自热封多层膜的热封强度高，热封温度适中，韧性、断裂伸长率、层间剥离强度等性能得到提高。

附图说明

图1是本发明提供的petg/pet共挤自热封多层膜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

（1）将pet（fg620，中石化仪征化纤）、petg（skygreen®s2008）、pa（mxd6）等在进行熔融挤出前，先进行干燥去湿处理，备用：

（2）将petg/pet共挤自热封多层膜各层原料按照配比分别混合后，送入不同挤出机中进行熔融塑化，其中：

基层1由如下按质量百分比计的原料制备：16%茂金属pe（5100g，陶氏）和84%petg（skygreen®s2008）；

基层2由如下按质量百分比计的原料制备：99.89%pet（fg620，中石化仪征化纤）、0.1%抗粘连剂二氧化硅粉和0.01%爽滑剂crodamideer；

粘合层1和粘合层2由如下按质量百分比计的原料制备：68%马来酸酐接枝聚丙烯（admerse800）、25%petg（skygreen®s2008）和7%纳米碳纤维；

阻隔层由如下按质量百分比级的原料制备：85%pa（mxd6）和15%petg（skygreen®s2008）；

（3）按照设定好的结构层次将上述熔融塑化后的熔体挤压汇流于同一模头，由模头流出熔体，其中，模头温度为285℃；然后经铸片辊冷却成型，形成铸片，备用；

（4）将上述铸片在纵向拉伸装置中预热，然后在拉伸温度为90℃的条件下进行纵向拉伸，其中，拉伸倍率为3.0倍，纵向拉伸后冷却定型；

（5）将纵向拉伸后的铸片在横向拉伸装置中预热，然后在拉伸温度为100℃的条件下进行横向拉伸，其中，拉拉伸倍率为3.5倍，横向拉伸后冷却定型；

（6）横向拉伸后，收卷，得到petg/pet共挤自热封多层膜，其中，基层1、粘合层1和2、阻隔层和基层2的厚度比例为36：40：8：16。

实施例2

（1）将pet（fg620，中石化仪征化纤）、petg（skygreen®s2008）、pa（mxd6）等在进行熔融挤出前，先进行干燥去湿处理，备用：

（2）将petg/pet共挤自热封多层膜各层原料按照配比分别混合后，送入不同挤出机中进行熔融塑化，其中：

基层1由如下按质量百分比计的原料制备：10%茂金属pe（5100g，陶氏）和90%petg（skygreen®s2008）；

基层2由如下按质量百分比计的原料制备：99.85%pet（fg620，中石化仪征化纤）、0.1%抗粘连剂二氧化硅粉和0.05%爽滑剂crodamideer；

粘合层1和粘合层2由如下按质量百分比计的原料制备：60%马来酸酐接枝聚丙烯（admerse800）、30%petg（skygreen®s2008）和10%纳米碳纤维；

阻隔层由如下按质量百分比级的原料制备：80%pa（mxd6）和20%petg（skygreen®s2008）；

（3）按照设定好的结构层次将上述熔融塑化后的熔体挤压汇流于同一模头，由模头流出熔体，其中，模头温度为285℃；然后经铸片辊冷却成型，形成铸片，备用；

（4）将上述铸片在纵向拉伸装置中预热，然后在拉伸温度为100℃的条件下进行纵向拉伸，其中，拉伸倍率为3.5倍，纵向拉伸后冷却定型；

（5）将纵向拉伸后的铸片在横向拉伸装置中预热，然后在拉伸温度为110℃的条件下进行横向拉伸，其中，拉拉伸倍率为4倍，横向拉伸后冷却定型；

（6）横向拉伸后，收卷，得到petg/pet共挤自热封多层膜，其中，基层1、粘合层1和2、阻隔层和基层2的厚度比例为30：45：8：17。

实施例3

（1）将pet（fg620，中石化仪征化纤）、petg（skygreen®s2008）、pa（mxd6）等在进行熔融挤出前，先进行干燥去湿处理，备用：

（2）将petg/pet共挤自热封多层膜各层原料按照配比分别混合后，送入不同挤出机中进行熔融塑化，其中：

基层1由如下按质量百分比计的原料制备：20%茂金属pe（5100g，陶氏）和80%petg（skygreen®s2008）；

基层2由如下按质量百分比计的原料制备：99.75%pet（fg620，中石化仪征化纤）、0.2%抗粘连剂二氧化硅粉和0.05%爽滑剂crodamideer；

粘合层1和粘合层2由如下按质量百分比计的原料制备：70%马来酸酐接枝聚丙烯（admerse800）、25%petg（skygreen®s2008）和5%纳米碳纤维；

阻隔层由如下按质量百分比级的原料制备：90%pa（mxd6）和10%petg（skygreen®s2008）；

（3）按照设定好的结构层次将上述熔融塑化后的熔体挤压汇流于同一模头，由模头流出熔体，其中，模头温度为290℃；然后经铸片辊冷却成型，形成铸片，备用；

（4）将上述铸片在纵向拉伸装置中预热，然后在拉伸温度为100℃的条件下进行纵向拉伸，其中，拉伸倍率为3.0倍，纵向拉伸后冷却定型；

（5）将纵向拉伸后的铸片在横向拉伸装置中预热，然后在拉伸温度为110℃的条件下进行横向拉伸，其中，拉拉伸倍率为4倍，横向拉伸后冷却定型；

（6）横向拉伸后，收卷，得到petg/pet共挤自热封多层膜，其中，基层1、粘合层1和2、阻隔层和基层2的厚度比例为35：40：10：15。

对比例1

本实施例中基层1由petg（skygreen®s2008）制备得到，其他层组成与实施例1相同，制备方法同实施例1。

对比例2

本实施例中粘合层1和粘合层2由如下按质量百分比计的原料制备：75%马来酸酐接枝聚丙烯（admerse800）和25%petg（skygreen®s2008）；其他层组成与实施例1相同，制备方法同实施例1。

对比例3

本实施例中阻隔层仅由pa（mxd6）制备得到，其他层组成与实施例1相同，制备方法同实施例1。

分别检测实施例1~3以及对比实施例1~3制得的共挤自热封多层膜的厚度、拉伸强度、热封温度、热封强度、断裂伸长率、水蒸气透过量、氧气透过量等。其中，拉伸强度和断裂伸长率参照gb/t1040.3方法进行，热封性能参照bmstt01方法进行，透氧性能等参照asrm相关方法进行。结果见表1。

表1不同共挤自热封多层膜的性能

从表1中可以看出，当热封层完全采用petg（对比例1）时，膜的热封温度高于实施例1，且热封强度低于实施例1，此外，膜的拉伸强度和断裂伸长率较实施例1低、而水蒸气和氧气的透过量略高于实施例1。

当粘合层中不包含碳纳米纤维（对比例2）时，膜的热封性能无太大影响，而膜的拉伸强度和断裂伸长率远低于实施例1。

当阻隔层不包含petg（对比例3）时，对膜的热封性能、拉伸强度等无太大影响，但是严重影响膜的水蒸气和氧气的透过量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。