多层共挤出复合薄膜原料简析

2018-03-29 02:50杨铄冰杨涛
塑料包装 2018年4期
关键词:共聚物尼龙聚乙烯

杨铄冰 杨涛

(江南大学化学与材料工程学院)

1. 前言

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。通过不同材料的层级间有效搭配和组合,薄膜可以同时拥有多种包装材料的特性,如阻隔性能、高强度、好的热封性、低成本等,从而使薄膜具有更高的性价比。多层共挤出复合薄膜在食品、医药、日化品、工业、农业等多个包装领域已有广泛应用,且发展前景良好。

多层共挤出复合薄膜是将两种或两种以上的树脂及其配混物,分别加入两台或多台挤出机中,分别熔融挤出后,通过各自的流道在(扁平状或环状)模头内或模头外汇合,经进一步成型及冷却后,制备成多层复合薄膜。由于使用不同的生产设备,共挤出复合薄膜可分为共挤出流延复合薄膜和共挤出吹塑复合薄膜两种。

实现多层共挤出复合,除了保证共挤出复合过程顺利进行的新技术和新设备出现外,原料的选取和科学使用也是十分重要的因素。共挤出,特别是复合过程中,需要考虑不同物料熔体之间的温度、粘度差异及相互影响,对复合薄膜产品质量的不良作用;相邻两层的物料极性和表面性能差异,对复合后薄膜层间牢固程度的影响等等。此外,与挤出单一原料相比,有些共挤出物料需要有较高的挤出温度和较长的滞留时间,需要选用差异较大的挤出加工装备和工艺。在共挤出复合薄膜的发展历程中,粘合剂的开发及使用,对共挤出复合薄膜的市场化发展起到了极大的推动作用。总之,多层共挤出复合技术的发展,是与原材料的不断进步和更新密不可分的。

2. 多层共挤出复合薄膜的主要结构形式

多层共挤出复合薄膜最初结构为二到三层,多以聚烯烃组合为主,此阶段应用较多的结构有:聚乙烯/聚乙烯、聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚乙烯、聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚丙烯。

后来随着阻隔、热封等性能要求提升,尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酯、聚 4-甲基戊稀-1等材料也逐步作为复合层,应用到共挤出复合膜中。共挤出复合膜的层数也从二、三层发展到五层以上,目前最多已达十一层、十三层。

常见的五层与七层 EVOH复合阻隔薄膜结构。五层复合膜:LDPE/粘合层/EVOH/粘合层/LDPE(PP);七层复合膜:PE/粘合层/EVOH/EVOH/EVOH/粘合层/PE,或 PE/粘合层/EVOH/EVOH/粘合层/PE/PE。

多层共挤出复合薄膜不管其层数有多少,依据薄膜各层的实际作用,一般可分为基层、功能(阻隔)层、粘合层。

基层,一般置于多层复合薄膜的内、外表面,具有较好的物理机械性能、成型加工性能,热封层还需具有良好的热封性能和热焊接性能,其成本相对低廉,对功能层具有良好的保护和支撑作用,在复合薄膜中占比最高,决定了复合薄膜的整体刚性。基层材料以聚乙烯(LDPE、HDPE、LLDPE)、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯等为主。

功能层,包装薄膜的共挤出功能层多为阻隔层,一般置于多层复合薄膜的中间,主要选用PVDC、EVOH、MXD6等高阻隔树脂。

粘合层,一般处于多层复合薄膜的基层与功能(阻隔)层之间;有些亲和力较差的不同种类树脂共挤出时,也需要在这两层之间增设粘合层,增强两层膜间的粘合力,以便形成“一体化”的复合薄膜。粘合层使用粘合树脂,一般为离子型聚合物,马来酸酐、丙烯酸酯类的带极性支链的聚合物等。

3. 多层共挤复合薄膜基层常用塑料材料

3.1 聚乙烯(PE)

聚乙烯是一种热塑性塑料,是塑料薄膜重要基础原料。按其工业生产方法,分为高压、中压、低压等不同产品品种。生产方法不同,其分子结构也有很大差异,产品性能也有较明显的差别。

3.1.1 低密度聚乙烯(LDPE)

低密度聚乙烯密度范围为0.910~0.925g/cm³。分子结构为主链上带有长、短不同支链的支链型分子。在主链上每1000个碳原子中约带有50个以下的乙基、丁基或更长的支链。与高密度和中密度聚乙烯相比,它具有较低的结晶度(55%~65%),较低的软化点(108ºC~126ºC)以及较宽的熔体指数(0.2~80g/10min)。低密度聚乙烯具有良好的柔软性、延伸性和透明性,主要用于制造薄膜。

3.1.2 高密度聚乙烯(HDPE)

高密度聚乙烯密度范围为0.941~0.965g/cm³。分子结构为线型结构,支链少,平均每1000个碳原子仅含有几个支链。与低密度聚乙烯相比,高密度聚乙烯结晶度达80%~90%,密度大,使用温度较高,硬度和机械强度较大,耐化学性能好。高密度聚乙烯可用于制造高强度超薄薄膜,做食品、农副产品和纺织品的包装材料。

3.1.3 中密度聚乙烯(MDPE)

中密度聚乙烯密度范围为0.926~0.940g/cm³,分子结构中支链数介于高密度聚乙烯和低密度乙烯之间,为线型高分子。结晶度为70%~75%,软化温度为110ºC~115ºC,除兼有高、低密度聚乙烯的性能外,还具有优良的抗应力开裂性、刚性及耐热性,适宜生产高速自动包裹用薄膜。

3.1.4 线型低度密度聚乙烯(LLDPE)

线型低密度聚乙烯密度范围为 0.910~0.925g/cm³。由于其分子侧链为短支链,分子结构介于线型高密度聚乙烯和带有长支链的高压法低密度聚乙烯之间,所以其物理机械性能优于普通低密度聚乙烯。其拉伸强度比普通低密度聚乙烯高50%~70%,伸长率高50%以上,耐冲击强度、穿刺强度及耐低温冲击性能也比低密度聚乙烯好。而且,其使用温度范围宽,允许使用温度比低密度聚乙烯高 10ºC~15ºC。但低密度聚乙烯比线性聚乙烯具有更好的透明性、光泽度和热封性。线性低密度聚乙烯的典型用途是制作拉伸粘附膜、杂货袋和重包装袋。人们经常将低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯共混使用,以使材料性能得到优化,兼具两种材料的优点,其中线性低密度聚乙烯增加强度,低密度聚乙烯增加热封性和加工性。

3.1.5 茂金属聚乙烯

茂金属聚乙烯是采用茂金属催化剂合成的一类聚乙烯新品种,主要产品为线性低密度聚乙烯和超低密度聚乙烯。茂金属聚乙烯根据结构和用途不同,一般分为两个系列,一个是以包装领域为主要目标的薄膜级,一个是以1-辛烯为共聚单体的热塑体。薄膜级茂金属聚乙烯具有较低的熔点和明显的熔区,在韧性、透明度、热粘性、热封温度、低气味等方面明显优于传统聚乙烯。

3.1.6 双峰分子量分布聚烯烃

双峰分子量分布聚乙烯是指分子量分布曲线呈双峰型的聚乙烯,它的开发解决了聚乙烯树脂的可加工性和力学性能的矛盾,平衡了材料的刚性和韧性,使材料具有良好的抗应力开裂性能。双峰分子量分布聚乙烯在包装薄膜领域具有良好应用前景。

3.2 聚丙烯(PP)

聚丙烯是由丙烯单体聚合而得,相对分子量为10万~30万。聚丙烯密度为0.90~0.91g/cm³,是通用塑料中最轻的一种。聚丙烯无毒,无味,透明度高,力学性能、表面强度、耐磨擦性、耐化学腐蚀性、防潮性均很好;在室温及以上温度下冲击强度好,耐低温性能不如聚乙烯,低温下易脆裂是聚丙烯主要缺点。聚丙烯易带静电,印刷性能欠佳。聚丙烯通常有均聚和共聚两类产品。

3.2.1 均聚聚丙烯

均聚聚丙烯的密度范围 0.89~0.91g/cm3,其熔体指数范围在0.5~50g/min。在很宽的流动速率范围内都有非常好的流动性能,因此,具有很好的加工性。均聚聚丙烯是非常好的湿气阻隔材料,具有中等透明度。吹塑法和流延法制作的薄膜,能够通过取向获得较好的光学性能和更高的强度。由于聚丙烯结晶较快,吹塑膜的生产必须采用水骤冷或芯模骤冷工艺。

3.2.2 共聚聚丙烯

无规共聚聚丙烯中通常含有1.5wt%~1.7wt%的乙烯共聚单体,其结构类同于等规聚丙烯中无序插入若干乙烯基基团的结构。主链上无规嵌入的乙烯基团,降低了等规聚丙烯的规整结构,使结晶度降低,从而具有低熔点,高透明度及柔软的性能。相比均聚聚丙烯,其密度有所下降,约为0.89~0.901g/cm3。无规共聚聚丙烯具有很好的耐酸、碱、醇及低沸点的烃的性能,但不适合包装芳香烃。具有很好的湿气阻隔性能。无规共聚聚丙烯可以通过吹塑和流延两种方式加工薄膜产品。未取向无规聚丙烯共聚物薄膜柔软并易于热封。取向聚丙烯薄膜(共聚物和均聚物)的强度、透明度和光泽度都比未取向薄膜有所提高。取向聚丙烯膜主要应用于收缩包装。含有 7%乙烯的共聚物常被用作食品包装的热封层。

3.2.3 茂金属聚丙烯

茂金属聚丙烯是十分适合薄膜和片材挤出成型的一种原料。具有高熔体强度,卓越的加工性能和高冲击强度、刺穿强度、硬度及强的力学性能,良好的耐热性和机械加工性能。如陶氏INSPIRE产品,用于挤出吹塑薄膜,可以提高产量和膜泡稳定性,保证薄膜厚薄均匀。产品表现出高硬度、高透明度,卓越的密封性和阻隔性。

3.3 乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)

乙烯-醋酸乙烯共聚物是乙烯和醋酸乙烯(乙酸乙烯)单体共聚产物,醋酸乙烯(VA)含量在5%~50%的乙烯-醋酸乙烯共聚物具有商业实用价值。它的特性主要取决于醋酸乙烯的含量。对大多数食品包装材料,醋酸乙烯含量推荐控制在5%~20%。

乙烯-醋酸乙烯性能主要取决于醋酸乙烯含量和聚合物分子量。随着醋酸乙烯含量增大,结晶度减小,粘附强度增大,热封性增强,但密度增大,透光率增强,低温柔软性更好,冲击强度增加。提高树脂的平均分子量,可以引起粘度、韧性、热封强度、热粘性和柔软性的提升。

由于具有良好的粘结性和易加工性,乙烯-醋酸乙烯常用于挤出涂布,作为热封层与聚酯、拉伸聚乙烯或玻璃纸挤出复合;作为聚偏二氯乙烯树脂与聚乙烯树脂共挤出薄膜用粘合剂。这类产品一般用来包装奶酪和药品。此外,由于乙烯-醋酸乙烯具有较好的低温韧性,这对冷冻包装、肉和家禽的收缩包装非常有利,也是其成为这类包装薄膜的共挤原料。

3.4 聚苯乙烯(PS)

聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合而成。由于苯环取代基的体积较大,显著阻碍了分子链的旋转,所以聚苯乙烯是硬度很大的脆性材料。聚苯乙烯均聚物主要有通用级聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲击级聚苯乙烯(HIPS)和可发性聚苯乙烯(EPS)。

包装中使用的聚苯乙烯是无规立构的,无定形聚合物。聚苯乙烯密度为1.05g/cm3,Tg为74~105℃。聚苯乙烯具有很好的透明性,透光率为87%~92%,其透光性仅次于有机玻璃。易于染色和加工,吸湿性低,尺寸稳定性、电绝缘和热绝缘性能极好。聚苯乙烯可溶解于许多溶剂中,如苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、邻二氯苯等。对水和空气阻隔作用较差。

聚苯乙烯薄膜主要是信封窗口、水果硬糖包装纸、标签和其它赛璐珞代用品。利用乙烯-苯乙烯共聚物改性聚苯乙烯是近十年来发展的聚苯乙烯新品种,不仅替代SBC和高抗冲聚丙烯,还广泛应用于气调包装的透气薄膜生产。

3.5 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)

3.5.1普通聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)

聚对苯二甲酸乙二醇脂系结晶型聚合物,密度为 1.30~1.38g/cm³,熔点为 255ºC~260ºC,难燃,着火点为480℃,裂解温度在420℃。

聚对苯二甲酸乙二醇脂具有很好的韧性,其薄膜拉伸强度可与铝箔相媲美,为聚乙烯的9倍,聚碳酸酯和尼龙的3倍。在较宽的温度范围内,保持其优良的物理机械性能,使用温度范围宽,为-20º~80Cº。聚对苯二甲酸乙二醇脂有较好的氧气和二氧化碳阻隔性,经过双轴取向可进一步提高这些性能。制品成型收缩率较大,在0.7%~1.0%的范围内;吸水性低,不大于0.13%。

聚对苯二甲酸乙二醇脂常用于包装食品、精镏酒精、碳酸饮料、非碳酸饮料和化妆品等,典型的食品油芥末、花生黄油、调味品、食用油、果酱、鸡尾酒等。结晶PET(CPET)是用于制作冷冻食品微波加热容器的基本材料。双轴取向的PET常用于肉类和奶酪的包装,也常作快餐食品多层包装材料的基层。在纸板上涂覆PET可制成用于烤箱加热的纸板,用于冷冻食品加热等场合。PET袋可用于蒸煮食品包装袋和医疗消毒袋等。

3.5.2 1,4-环己烷二甲醇共聚改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)

PETG是1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、乙二醇和对苯二甲酸的共聚物,一般用量不大于50%(摩尔分数)的CHDM改性聚对苯二甲酸乙二醇酯,行业统称为PETG,是共聚改性PET品种中应用比较广泛的产品之一。主要生产商是美国Eastman和韩国SK公司。

由于其生产过程中,一定数量的乙二醇被CHDM所取代,使PET分子结构的规整性受到破坏,结晶倾向大幅降低,所以,PETG产品具有较低的结晶速率、甚至不结晶。同时,CHDM链段引入,使共聚聚酯的熔体粘度和强度增加,大幅提高了共聚酯的加工性能。

常规PETG产品为无定形、透明、无色、无味、无毒,具有较高的硬度和低温韧性,较好的耐化学药品性,良好的氧气、二氧化碳阻隔能力,可以采用吹塑、挤出、注塑等各种常规塑料成型方式加工。膜级PETG可以作为共挤出基层材料加工生产复合薄膜。

3.6 聚碳酸酯(PC)

聚碳酸酯是分子链中含有碳酸酯结构的树脂的总称,通常指双酚A型的聚碳酸酯。双酚A型聚碳酸酯是无定形聚合物,是无色或微黄色透明颗粒,无味、无臭、无毒。密度为 1.2g/cm3,吸水率小于 0.16%,透明率为 75%~90%,折光指数(25ºC)1.5890,可制成透明、半透明,不透明的各种制品,带有较亮的微黄色调。

聚碳酸酯具有优异的冲击强度和耐蠕变性,拉伸强度和弹性模量也较高,能在较高的温度范围内保持较高的力学强度;不足是它的疲劳强度和耐磨性差。聚碳酸酯既有良好的耐寒性,又有良好的耐热性。它的脆化温度为-100℃,最高使用温度为125℃,可在-60~120℃下长期使用。

聚碳酸酯可以用注塑、挤出、吹塑等成型方法加工,也可以借助胶粘剂与EVOH或聚酰胺共挤出。聚碳酸酯能与聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯进行复合或共挤出。

3.7 聚氯乙烯(PVC)

聚氯乙烯树脂是由氯乙烯单体经均聚而成的高聚物。聚氯乙烯树脂按不同聚合方法分为悬浮法树脂、乳液法树脂、本体法树脂、微悬浮法树脂及溶剂法树脂。目前,以悬浮法树脂应用量最大,其次是乳液法树脂。在包装领域中80%商品PVC是采用悬浮法聚氯乙烯树脂。

聚氯乙烯树脂是一种白色粉末,粒径为60~250μm,表观密度为 0.40~0.60g/cm3,密度在1.35~1.45g/cm3之间,折光率为1.544(20℃),吸水率≤0.5%。不溶于水、酒精、汽油,能溶胀或溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃;常温下有较强的耐酸性,可耐任何浓度的盐酸,90%以下的硫酸,50%~60%的硝酸及 20%以下的烧碱溶液,对盐类稳定;在火焰上能燃烧,离开火焰即熄灭;介电绝缘性能良好。

聚氯乙烯树脂是一种非结晶、极性的高分子聚合物,热塑性。其玻璃化温度依分子量大小为75~105℃。其软化温度和熔融温度较高,纯聚氯乙烯树脂一般在160~210℃时才可塑化加工,由于大分子之间的极性键使聚氯乙烯显示出硬而脆的性能。而且,聚氯乙烯分子内含有氯的基团,当温度达到 120℃时,纯聚氯乙烯即开始出现脱氯化氢反应,会导致聚氯乙烯热降解。因此,在加工时须加入稳定剂、增塑剂等各种助剂,改性后才能生产各种聚氯乙烯制品。

聚氯乙烯塑料制品是以聚氯乙烯树脂为主要原料,再按制品性能和应用条件,加入适量的辅助材料(如稳定剂、增塑剂、润滑剂、改性剂、填充剂等),在一定工艺条件下而成型的制品。按增塑剂添加量多少,聚氯乙烯制品可分为硬质、半硬质和软质聚氯乙烯塑料。

聚氯乙烯加工可以采用传统方法如注塑、挤出、压延、吹膜、中空吹塑等。包装用PVC薄膜一般采用压延工艺,压延后再单轴或双轴拉伸定向;或采用扁平口模挤出工艺;或通过圆形口模挤吹工艺生产。薄膜软硬度根据产品需要,通过增塑剂和改性剂调整,可以生产出从十分柔软到硬质的包装材料。PVC薄膜适合用于包装食物、药品和服装,以及较硬的商品,比如家俱、日用品、工业品、电子产品等。用于包装农产品、肉类、禽肉的是厚度只有0.013~0.025mm的柔软薄膜(吹塑,增塑剂含量75PHR左右),保鲜膜、缠绕膜。当然,对于医疗、药品和食物用途的包装,都应当严格符合相应的法规,如FDA规定。对于药品的包装,更需符合相应药典的规定。按照工信部122文规定,PVC薄膜已被列入接触食品、饮品包装材料的淘汰类产品,将被限制使用。

由于环保及产品性能等方面的原因,当前PVC薄膜在食品包装和农膜方面的应用受到了一定制约和限制,逐渐被PE、PET等其它塑料薄膜产品所取代。PVC膜需求逐年下降,软质聚氯乙烯薄膜在PVC制品中占比已从21世纪初期的15%左右,下降到如今的5%左右。但由于性价比优异,在非食品包装领域,仍具有很高的市场占有率,广泛应用于床上用品、玩具用品、工业用品的软包装等。

4. 多层共挤出复合薄膜主要功能层原料

4.1 乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)

乙烯-乙烯醇共聚物是一种集乙烯聚合物的加工性和乙烯醇聚合物的气体阻隔性于一体的高分子材料。乙烯-乙烯醇共聚物是高结晶体,其性质主要取决于其共聚单体的相对浓度。一般情况下,当乙烯含量增加时,气体阻隔性能下降,阻湿性能增加,树脂更易加工。目前使用的典型产品含有27%~48%(mol分数)的乙烯。

乙烯-乙烯醇共聚物最重要的特性是对氧气和气味的卓越阻隔性能。含有乙烯-乙烯醇的包装材料对气味有很好的保持作用,并能防止由于氧气和包装物反应引起质量损失。乙烯-乙烯醇对油和有机气体也有很好的阻隔作用。当渗透物的极性增大时,这种阻隔作用有所降低。例如,乙烯-乙烯醇对线型烃类和芳香烃的阻隔作用很突出,但对乙醇和甲醇的阻隔作用就很低,乙烯-乙烯醇可以吸收高达约12%的乙醇。

乙烯-乙烯醇树脂可以熔融加工,而且具有很高的强度、韧性和透明度。它可以同 PE、PP、PET、尼龙和其它树脂进行共挤出和层合加工。乙烯-乙烯醇树脂对大多数聚合物的附着力很差,为克服这一困难,需使用特殊设计的粘接树脂或“连接树脂”。但尼龙除外,无需使用粘接树脂,乙烯-乙烯醇树脂就可以很好地粘附到尼龙上。由于具有水气敏感性,通常是通过共挤出将乙烯-乙烯醇作为中间层置于包装材料中,两外层则采用聚烯烃或其它水气阻隔好的聚合物。为了得到更好的挤出复合效果,典型的乙烯-乙烯醇复合薄膜,还在乙烯-乙烯醇层和聚烯烃层之间设置一个粘结层。

4.2 聚酰胺(PA)

聚酰胺(Polyamide)俗称尼龙,是五大工程塑料之一。是一种线型的、具有热塑性的缩聚聚酰胺,其分子链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—。通常,尼龙是透明的,可热成型,有良好的耐化学腐蚀性和良好的空气、矿物油、芳香物阻隔性。它们具有良好的亲水性,对水汽敏感,将其置于常温环境下,尼龙很容易吸收达自身质量6%~8%的水。

根据聚合单体的不同,尼龙分为不同品种,主要品种PA6和PA66占绝对主导地位;其次是PA11、PA12、PA610、PA612,另外还有 PA1010、PA46、PA7、PA9、PA13。新品种有尼龙 6I、尼龙9T、特殊尼龙MXD6(阻隔性树脂)等。

由于尼龙的-C=O和-NH-官能团之间存在较强的氢键作用,使尼龙分子链与链之间紧密地连接在一起,形成高结晶度、高熔融温度的热塑性树脂。尼龙可以采用传统的挤出方法熔融加工,可以用流延方法或吹塑方法加工成薄膜。双轴取向的尼龙薄膜具有更优的抗开裂性、力学性能和阻隔性能。尼龙常与其它塑料材料共挤出,以增加材料的强度和韧性。为了提供热封性、湿气阻隔性,并降低成本,通常与聚烯烃、离聚物或EVA共挤出。

4.2.1 支链尼龙6

支链尼龙 6树脂是取代共聚尼龙的一个品种,如DSM公司的AKULON XP等。支链化尼龙6树脂减小了与不同共挤出材料(聚乙烯)之间的粘度和弹性差异,使复合薄膜不同材料层的结构分布不受模具设计的影响,在流延加工过程中颈缩小、厚度分布均匀、生产速度快;吹膜加工过程中,有助于膜泡稳定。

4.2.2 改进型尼龙6

改进型尼龙6树脂是取代共聚尼龙6/66树脂的一个品种。如Grilon FG系列产品、Grivory G21等。改进型尼龙6树脂的单层薄膜在高湿度、高温和蒸煮条件下,具有良好的氧气阻隔性、高透明性、高紫外线阻隔性、良好的热成型性和优异的热成型收缩性。与常规的均聚或共聚尼龙6/66相比,最突出的优点是在高湿度条件及高温条件下,仍表现出极好的氧气阻隔性能。由于其具有良好的阻隔性,在共挤出复合薄膜中可以降低尼龙层的厚度,最多可达50%。

改进型尼龙6与聚丙烯、聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物相比,可以提高吹塑薄膜的光学性能。改进型尼龙6树脂(Grivory G21)还具有极弱的香味吸收性能,可以作为保香功能包装材料。

4.2.3 特殊尼龙MXD6

特殊尼龙 MXD6是间苯二甲胺和己二酸的缩聚产物,是一种结晶性芳香族尼龙。在较宽的温度范围内保持高强度、高刚性;吸水性低,吸水后尺寸变化小,机械强度下降少;对氧气、二氧化碳等气体具有优异的阻隔性,氧气渗透率为0.068cm3/(m2•24h•atm)(23℃,相对湿度为 0),仅为普通尼龙的1/10,还具有良好的透明性和耐穿刺性。在常温和相对湿度为0情况下,尼龙MXD6的阻隔性比不上聚偏二氯乙烯和乙烯-乙烯醇共聚物,但随着温度、湿度增高,尼龙MXD6阻隔性保持效果好的特点得以体现,下降幅度最小。其在高湿度条件下,仍能保持高阻隔性。尼龙MXD6是FDA认可的食品卫生性材料。

尼龙MXD6可以直接与传统的尼龙6或尼龙66混合生产薄膜,也可以与聚酯混合生产薄膜。

尼龙 MXD6主要用于有高阻透性要求的包装薄膜,其热性能接近聚酯,且两者的相容性好,用聚酯和尼龙 MXD6共混生产的拉伸薄膜可用于多种商品的阻透性包装。尼龙MXD6可与其它树脂复合共挤出薄膜,用于阻气性要求很高的食品包装。

4.2.4 无定形尼龙

无定形尼龙树脂是一种符合 ISO指定的6I/6T无定形、半芳香族的共聚尼龙。如,Selar PA系列产品。它们具有良好的氧气、二氧化碳阻隔性(尤其在高湿度条件下)、优越的光学性能、熔合强度优于尼龙 6、加工温度范围广泛,加工过程简单、有弹性。作为一种理想的阻隔材料,适合作为尼龙6的改性剂,可以与尼龙6或其它共聚尼龙直接干混使用,无需挤出造粒。共挤出时,一般要求使用树脂类粘合剂,如杜邦的Bynel。

4.3 聚偏二氯乙烯共聚物(PVDC)

聚偏二氯乙烯是偏二氯乙烯的均聚物,由于其熔点为388~401℃,但它在205℃时就会分解。这些特点使偏二氯乙烯均聚物无法熔融加工。因此,所有具有商品价值的聚偏二氯乙烯树脂都是共聚物。在包装中应用的PVDC,其商品名为萨纶,是偏二氯乙烯和氯乙烯的共聚物。

聚偏二氯乙烯共聚树脂呈淡黄色、粉末状,其制品除有塑料的一般性能外,还具有自熄性、耐油性、保味性以及优异的防潮、防霉等性能,同时具有优良的印刷和热封性能。聚偏二氟乙烯对氧、水均具有良好的阻隔性,不足的是其成膜性差,加工成本高,单纯薄膜的强度差。聚偏二氯乙烯分子量范围在 65000~150000之间,与乙烯-乙烯醇相比,偏氯乙烯共聚物最明显的特征是耐化学腐蚀性和很低的气体和液体透过率。

聚偏二氯乙烯共聚物可以根据包装材料的不同要求,采用挤出、共挤出、吹膜、流延薄膜、注塑、层合、涂层等不同成型方法加工。其产品主要应用在食品包装领域中作为水气、空气、香味和香气的阻隔材料。单层膜可用于工业品、食品、药品和化妆品的日用包装。多层膜通常是与聚烯烃共挤而成,常用于包装肉类、奶酪和其它对水蒸气或空气敏感的食品。含有 10%~20%的PVDC共聚物材料常用于收缩薄膜,以便对食品形成致密的阻隔层。

聚偏二氯乙烯由于与PVC一样,分子中含有氯元素,也面临一定的环保质疑,其薄膜废弃物回收利用至今仍是一大难解之题,制约了其更广泛的应用与发展。

4.4 聚乙烯醇(PVA)

聚乙烯醇是聚醋酸乙烯酯的水解产物。聚乙烯醇是无规立构的,但由于-H和-OH是异质同晶的基团,所以不会妨碍结晶。-OH具有形成氢键的能力,使得分子间产生很强的相互作用力。聚乙烯醇致密性好、结晶度高,但由于熔点高,且与分解温度接近,加工难度大。

聚乙烯醇膜的阻氧性能虽好,但易受环境湿度的影响,一般不单独用作阻透包装材料。为稳定聚乙烯醇薄膜在高湿条件下的阻透性,一般采用将怕水的聚乙烯醇膜夹在两层阻湿性能较好的薄膜如PE膜或PP膜或BOPP膜等中间,采用遮断技术阻止潮湿水气对聚乙烯醇的影响。聚乙烯醇与PE或PP的复合膜加工有两种工艺:(1)聚乙烯醇膜借助于胶粘剂与 PP、PE等薄膜复合;(2)用聚乙烯醇水溶胶在PP或PE等基膜上涂布复合,聚乙烯醇既是胶粘层,又是阻透层。

制备聚乙烯醇膜,一般有两种方法:溶胶涂布法或流延(湿法)和挤出吹膜法(干法)。除此之外,聚乙烯醇还可与淀粉共混改性后直接吹塑生产降解塑料薄膜的。但是,聚乙烯醇淀粉改性塑料薄膜不适合做包装膜阻隔层。

聚乙烯醇因具有很强的水敏感性和难加工性,之前在包装方面用途较少,主要用于水溶性包装。近年来随着环保要求的提高,生物降解性俱佳的聚乙烯醇也成为了重要研究对象,除作为水溶性包装材料外,在食品包装、高档服装包装、光学膜等方面也开始广泛使用。

4.5 聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)

聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯其分子结构与PET相似,不同之处在于PEN分子链上由刚性更大的萘环代替苯环,它是由 2,6-萘二甲酸二甲酯与二乙醇经酯交换、缩聚合成的。

PEN是一种令人瞩目的新型高性能聚酯材料,几乎所有性能都优于PET。PEN分子链中萘环的刚性导致其 Tg比 PET高约 50℃,达到120℃;透气性仅为 PET的 1/5;模量约为 PET的2~3倍;结晶速率不快,可以得到透明的吹塑制品;热收缩小,尺寸稳定性好;此外,还有良好的耐水解性、耐化学药品性、紫外线吸收性。总之,PEN因其独特的力学性能、光学性能、电学性能以及形成液晶的能力,在聚酯家族备受重视,它的用途涵盖了PET所有应用领域。PEN树脂的应用可分为三大类:膜用 PEN、瓶用 PEN和纤维用PEN。

由于PEN优异性能,PEN薄膜产品已成为一种高性能商品膜,它的应用领域仍在不断扩展,目前涉及汽车机械部件、电气设备、食品包装、电缆和电线绝缘材料、印刷和印花膜、数据记录材料及医疗医药行业,如第三代服务器支持系统以及代替现行汽车电气配线系统的柔性印刷线路板都已开始使用PEN薄膜。

4.6 含氟聚合物

含氟聚合物是一族含有C-F键的聚合物。目前,可用来制造含氟聚合物薄膜的主要有聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)和聚氟乙烯(PVF)。与其他聚合物薄膜相比,含氟聚合物薄膜拥有一些性能上的优势,主要有耐化学性、介电性能、电气绝缘、耐高温、可焊性、防潮性、透明和机械强度等。含氟聚合物薄膜同时还能与其他聚合物如聚乙烯和聚氯乙烯薄膜相容,可应用于多层薄膜。

4.6.1 聚氟乙烯(PVF)

聚氟乙烯分子量约为60000~80000,密度为1.39g/cm3,软化点约为 200℃。聚氟乙烯耐热性较差,易于热分解,在200℃下 15~20min即开始分解,故熔融加工比较困难。聚氟乙烯薄膜通常采用溶液浇铸法制造,所得薄膜是透明的。若挤出成型薄膜,需要添加稳定剂和助熔剂。

聚氟乙烯薄膜具有优良的柔韧性和耐挠曲性,可以在较宽温度范围内保持这种性能,长期使用温度为-70~110℃。

聚氟乙烯薄膜具有优良的耐化学性,耐溶剂、酸、碱,甚至可以强酸、强碱及一些有机溶剂中蒸煮而不丧失薄膜强度。聚氟乙烯薄膜水蒸气透过率很低,对空气和大部分有机物蒸汽渗透率也很低(除去酯类和酮类化合物)。聚氟乙烯薄膜电绝缘性能好,介电常数和体积电阻率都比较高。

聚氟乙烯薄膜耐光降解、耐污染、耐磨性好,具有极佳的耐候性,在露天暴晒几十年,仍能保持良好的透明性、柔韧性。

聚氟乙烯薄膜一般用于包装和建筑领域。可印刷和压花,一般采用脉冲或介电法进行热封合。

4.6.2 聚三氟氯乙烯(PCTFE)

聚三氟氯乙烯密度为 2.07~2.18g/cm3,熔点为210℃,长期使用温度为125℃,耐热性比聚四氟乙烯差。耐化学性能比较好,在高温下不受酸、碱、盐溶液的侵蚀。但某些溶剂能在高温下使其溶胀。聚三氟氯乙烯耐低温性能非常好,至-195℃下仍可保持柔韧性。光学透明性好,是一种耐腐蚀性的光学透明材料。

聚三氟氯乙烯中的氯原子的无规化学立构限制了结晶度。在商品树脂中,通常采用共聚对其进一步改性,生成玻璃化温度约为45℃、熔融温度约为190℃的半晶材料。Allied公司的Aclar是最早商品化的聚三氟氯乙烯。

尽管成型难度较大,但聚三氟聚乙烯仍可熔融加工。聚三氟氯乙烯可以用真空蒸镀法镀上金属层,也可与纸张、铝箔或其它塑料制成复合薄膜。可用脉冲、介电或超声波法热封合。

聚三氟氯乙烯薄膜不燃,对水蒸汽渗透率是各种薄膜中最低的,水蒸气吸收率几乎为零,对空气的阻隔性也比较好。

聚三氟氯乙烯薄膜及其复合膜主要用于包装领域。以聚三氟氯乙烯为阻隔层的复合薄膜,尤其适合于对湿气敏感的药物包装。

4.7 丙烯腈共聚物

聚丙烯腈(PAN)分子间作用力很强,不能熔融加工。常采用共聚的方式,适当降低分子间作用力,以达到熔融加工的目的。高氮树脂(HNR)是丙烯腈含量很高的共聚物。它们具有很好的阻隔性和透明度,还具有较好的韧性。BP Amoco化学公司的 Barer系列产品是丙烯腈和甲基丙烯酸酯比例为 75:25,并在含氮橡胶主链上聚合的高氮树脂。除具有很好的空气阻隔性外,还具有良好的耐化学腐蚀性和密封性。它们可以与聚烯烃共挤出,用于吹塑和挤出容器、薄膜和片材的生产,但被FDA禁止用于与食品接触的领域。

4.8 K树脂

K-Resin(K-树脂)即丁苯透明抗冲树脂。丁苯透明抗冲树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体,以烷基锂为引发剂,采用阴离子溶液聚合技术合成的一种嵌段共聚物,其主要特性是兼有高透明性和良好的抗冲击性、密度小、着色力强,加工性能优异、无毒性,它广泛用于冰箱制造、电器仪表盘与其它材料(如 GPPS、SAN、SMA、PP、HIPS等)掺混改性等领域,可采用一系列地传统加工技术对K-树脂进行开发应用。

与其它透明聚合物想比较,K-树脂共聚物的特点是密度低,从经济角度上看更有吸引力。K-树脂的得率比非苯乙烯类的透明树脂高 20~30%,并且符合美国食品药品管理员FDA 21 CFR 177 1640和欧洲EEC指引90/128/EEC之所以修订的规定,用作食品的包装。K-树脂在医用市场中也占有很大的比例,适合当作USP V1-50材料使用,可以采用环氧乙烷气体或紫外射线消毒。

可采用一系列地传统加工技术对 K-树脂进行开发应用。加工简便(无需预烘干),可在任何通用的流延膜和吹塑膜挤塑机、注塑机和热成型机等设备上进行加工。

K树脂食品包装(如杯子、托盘和食品盒等)不仅外观醒目而且坚固耐用。K树脂薄膜有助延长食品(如新鲜蔬菜、即食沙拉等)的保存期,并且使食品更诱人。还可用于收缩包装和标签的高柔韧性薄膜和勇于包装与捆扎的缠绕膜。K树脂是玩具、医疗器械、环卫用品、化妆品和办公用品等许多应用领域中各种产品的理想材料。

4.9 液晶聚合物

液晶聚合物(LCP)是在液体状态保留了一些排布和结晶型组织的聚合物。LCP含有刚性链段,在剪切流动过程中这些链段趋于自动排列,很类似河流中的原木。而不像大多数聚合物熔体那样形成无规缠绕状态。这种局部取向的相区趋于形成微小的取向区域。单轴取向在垂直载荷下容易开裂,而双轴取向或多轴取向,则获得高强度性能。

具有商品价值的几种 LCP都是由刚性和韧性单体分子构成的共聚物。刚性部分称为介晶单体,赋予材料高温性能和很好力学性能,而韧性单体则提供加工性。

把 LCP加工成型的关键是控制熔体流动过程,以达到期望的取向。在吹塑薄膜生产中,现已开发出一种反向旋转的圆形口模,使加工的薄膜获得良好的双轴定向。

典型的双轴取向的 LCP薄膜比双轴取向的PET拉伸强度高40%,拉伸模量高1倍,而密度几乎相同。而且,它还具有优异的阻隔性能,且不受湿气影响。其对二氧化碳、氮气和其它气体的阻隔性都比较好,在相对湿度高于85%时,对氧气的阻隔性比EVOH高6~8倍。

LCP容器具有金属外观效果,已应用于化妆品包装中。此外,食品和饮料的包装领域也正在努力争取获得FDA的批准。

5. 多层共挤出复合薄膜粘合层树脂

粘合树脂通常是一类接枝改性的聚合物,通过将共聚单体接枝在聚合物的主链上形成官能支链,使暴露在主链外的官能支链迅速,高效地与被粘合材料发生化学反应。粘合性材料的润湿,扩散,化学键以及物理纠缠是决定粘合强度的主要因素。其粘合的效果通常用剥离强度表征。

常用粘合性聚合物是一种酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯,聚乙烯,聚丙烯聚合物和一些酸共聚物。根据聚合物载体的种类分别用于粘合PE、PP、沙林、EVA、PA和EVOH、PVC、纸张等,这类粘合树脂用于普通挤出和共挤出设备进行加工。

5.1 酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(简称EVA改性粘合树脂)

EVA改性粘合树脂就像 EVA一样,它的改性粘合树脂具有类似于EVA树脂的密度和熔指,可粘合多种材料。常用于粘合聚乙烯、离子型聚合物、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及聚酰胺。可用普通聚乙烯挤出设备或共挤出设备进行加工。

EVA改性粘合树脂在共挤出时必须保证有充分的时间使酸酐激活,以确保产生足够的粘合力。因此,温度的设置非常重要。为了确保粘合强度,在粘合树脂接触其他被粘合材料前,应使粘合树脂的熔体保持在 210℃以上的熔体温度数分钟,从而确保其在共挤出加工时的粘合性能。为了防止EVA因加工温度过高而降解,加工温度应该限制在238℃以下。

当 EVA改性粘合树脂被用于多层共挤出薄膜表层时,有高粘性及摩擦系数高的问题,这种情况下,可将加工温度降到150~175℃或更低。

含有二氧化硅成分的开口爽滑母粒的添加,会对接触面的 EVA改性粘合树脂粘合性能产生一定影响,需要注意,并通过添加量和温度等工艺条件的调整进行改善。

5.2 酸酐改性的线形低密度聚乙烯聚合物(简称LLDPE粘合树脂)

LLDPE粘合树脂具有与线形低密度聚乙烯类似的密度和熔体指数。可粘合多种材料,常用于粘合乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚酰胺、聚乙烯、离子型聚合物(沙林)和乙烯共聚物。拜牢™4100系列产品是LLDPE粘合树脂的典型代表。

LLDPE粘合树脂对乙烯-乙烯醇聚合物有良好的粘合性能,对聚酰胺具有优异的粘合性。也可用于粘合聚丙烯和离子型聚合物,特别是吹塑工艺中使用的钠离子聚合物。

LLDPE粘合树脂可用于吹膜、流延薄膜/片材等共挤出工艺。用 LLDPE粘合树脂生产聚乙烯阻隔结构的共挤出薄膜比用 EVA粘合树脂为基材生产的薄膜具有更好的耐热性能。此外,LLDPE粘合树脂还可以用于共挤出涂布工艺。由于每个牌号树脂的流变性能不同,因此都具有特定的应用场合。

LLDPE粘合树脂可以在较宽的加工条件下加工。同上面EVA改性粘合树脂一样,加工温度的设定非常关键,需要保证加工中 LLDPE粘合树脂有充分的活化时间,应在 200℃以上的熔融温度中保持几分钟,以激活酸酐基团。

影响挤出机最佳温度设定的因素主要有LLDPE粘合树脂在薄膜结构中的位置(中间层和表层),结构中其他材料的热稳定性能、加工流变性等物性指标以及加工设备的不同结构设计。通常 LLDPE粘合树脂作为共挤出的中间层。低熔体指数的 LLDPE粘合树脂在吹塑薄膜时,具有膜泡稳定的优点。

在和EVA或EVOH这类树脂热敏树脂材料共挤出时,为了防止EVA和EVOH的温度过高,LLDPE粘合树脂的加工温度不应超过235℃。如果粘合力足够好,可将粘合树脂加工温度降到210~220℃。当和尼龙及其他热稳定好的树脂共挤出加工时,它的加工温度可以高一些,最大不超过 250℃。当粘合力足够时,可适当降低。虽然LLDPE粘合树脂可耐高达300℃的加工温度,但实际加工中不能超过 260℃,否则共挤出薄膜时容易产生晶点问题。

对于 LLDPE粘合树脂,采用共挤出生产工艺时,控制材料和加工工艺参数并使不同材料的熔体粘度匹配是最关键的工艺技术。

5.3 酸酐改性的聚丙烯聚合物(简称PP粘合树脂)

PP粘合树脂具有与聚丙烯类似的密度和熔体指数,常用于粘合聚丙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺等。其设计用途是在聚丙烯和乙烯-乙烯醇共聚物或聚酰胺之间作为粘合层熔融共挤出。

PP粘合树脂代表产品有拜牢™5000系列产品,其中拜牢™50E631以均聚聚丙烯为基体材料,拜牢™50E561、50E571和 50E662以无规共聚聚丙烯为基础材料。PP粘合树脂可用于吹膜、共挤出吹膜、流延薄膜/片材等共挤出加工工艺。不同牌号PP粘合树脂的流变性能不同,具体应用时,应选择更合适的产品。

PP粘合树脂同样具有较宽的加工窗口,其加工温度的设定也非常关键,需要保证加工中 PP粘合树脂有充分的活化时间,应在 210℃以上的熔融温度中保持几分钟,以激活酸酐基团,从而确保其在共挤出加工时的粘合性能。

PP粘合树脂在挤出机中滞留时间也会影响薄膜的质量,应使粘合树脂在挤出机中的流动尽可能顺畅,以避免因流道死角造成粘合树脂滞留时间过长而老化降解。

在和EVA或EVOH这类树脂热敏树脂材料共挤出时,为了防止EVA和EVOH的温度过高,酸酐改性的 PP粘合树脂的加工温度不得超过235℃。如果粘合力足够好,可将粘合树脂加工温度降到210~220℃。

当和尼龙及其他热稳定的树脂共挤出加工时,它的加工温度可以高一些,最高不超过250℃。在此温度下,PP粘合树脂可产生足够的粘合力,获得满意的薄膜质量。温度过高薄膜易产生质量缺陷。

当 PP粘合树脂作为多层共挤出外表层挤出时,通常加工温度可以低于上述推荐温度。但加工温度应高于200℃,以保证和乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺等阻隔材料的具有良好的粘合性。

5.4 酸酐改性的高密度聚乙烯聚合物(简称HDPE粘合树脂)

HDPE粘合树脂因含有高密度、高熔点聚烯烃组分,所以具有强韧、耐高温的特点。该树脂呈颗粒状,加工性能稳定。对于潮湿和碳氢化合物具有极佳的阻隔性。独特的性能优势,对设计和应用于众多形式不同的共挤出结构非常有利。

HDPE粘合树脂可与众多不同材料粘合。常用于与聚乙烯、EVA、乙烯-乙烯醇共聚物、尼龙等的共挤出粘合,还可挤出涂布在金属表面与其粘合。其广泛应用于共挤出流延、共挤出吹膜、共挤出片材耐煮沸结构;聚乙烯于尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物的粘合;铝塑粘合等结构中。在与尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物的共挤出吹膜中提供强韧的层间粘合力。

HDPE粘合树脂推荐温度:与 EVA、EVOH等热敏性树脂共挤出时加工温度为120~235℃;与尼龙或其它热稳定材料共挤出时加工温度为120~250℃。该推荐温度使粘合树脂有充分时间在高温下活化以激活酸酐组分,从而使粘合树脂的粘合力发挥到最佳程度。在共挤出加工中,无论温度怎样调整,都应保证粘合树脂与其它树脂熔体在 210℃以上温度共处几分钟,保证充分接触,使粘合性能有效发挥。当与热敏性树脂共挤出时,为防止乙烯-乙烯醇共聚物或 EVA过热分解,最高温度不超过235℃。如果粘合效果可以,建议加工温度为210~220℃。当和尼龙及其他热稳定的树脂共挤出加工时,熔融温度可以高一些,但最高不要超过250℃。

5.5 乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)

乙烯和丙烯酸共聚反应可以获得分子侧链含有羰基的聚合物。这些聚合物被称为乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)。它们是有与低密度聚乙烯类似的耐化学腐蚀性和阻隔性的柔软的热塑性塑料。但与低密度聚乙烯相比,EAA因为有氢键存在使分子间作用力增强,从而具有更高的强度、韧性、热粘性和粘附性。主要用途是充当发泡材料以及铝箔与其它聚合物间的挤出粘合层。

随着丙烯酸含量增加,结晶度减少,EAA的透明度增加、粘附强度增加,热封温度降低。FDA条例允许直接接触食品的乙烯共聚物中丙烯酸的含量最高为25%。

EAA与多种填充物、颜料、染料等有很好的相容性,但与胺、环氧化物以及金属的氢氧化物、氧化物、碳酸盐等共混或共挤时,若这些材料发生分解,将导致聚合物的交联和其他问题。

陶氏化学公司Primacor是典型的EAA系列产品,其中 2912、2150、3330、3340、3440、3460等牌号主要用于挤出涂布,其加工温度为:170℃/230℃/280℃/290℃/290℃;1320、1410、1430等牌号用于挤出吹膜,上述产品的丙烯酸含量为3%~9.7%,熔融指数为1.5~5g/10min。

应当指出的是为防止高温下Primacor树脂的腐蚀性,与树脂接触的加工设备部分应采用镀铬或镀镍处理,并且在停机前用熔融指数为2g/10min左右的 LDPE树脂,在 280℃下把Primacor全部清洗出来。

5.6 乙烯和甲基丙烯酸酯的共聚物(EMAA)

乙烯和甲基丙烯酸酯的共聚物对于多种材料如拉伸聚丙烯、尼龙、纸、卡纸等,有很好的粘合性能,具有出色的封口性能,具有高比例填料接受性和柔软性,在屋顶建筑材料上是聚氯乙烯的一种很好的替代物。乙烯和甲基丙烯酸酯的共聚物可用普通聚乙烯加工设备加工。共挤出工艺,推荐树脂的熔融温度在160~220℃之间,具体加工温度应该根据挤出机螺杆结构、共挤出材料熔体粘度匹配要求等来确定。杜邦拜牢™22E757是一种典型的乙烯和甲基丙烯酸酯共聚物。可应用于共挤出和共混、挤出涂布和挤出复合。

5.7 离子型树脂

用Na+,Zn2+,Li+等正离子中和EAA或类似的共聚物,如 EMAA(乙烯甲基丙烯酸)等,可以得到比未中和共聚物熔体强度更高、韧性更好、透明度更好的材料。由于在这些材料的聚合物链中同时有共价键和离子键,所以被称为离聚物或离子型树脂。

离子型树脂为无色、无嗅、无味的固体颗粒,市售的离子型树脂具有半结晶状态结构,金属离子一般是锌和钠两种。目前有50多个牌号可以选择。代表性的产品为杜邦公司的Surlyn树脂。

离子型树脂具有极好的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度,良好的耐针刺性、耐磨性和优良的耐环境应力开裂性、电绝缘性。具有良好的低温韧性,一些产品的脆化温度可以达到-110℃;具有良好的耐热性,通常使用温度为50~80℃,有些产品使用温度可以达到 100℃。室温下,绝大多数离子型树脂耐有机溶剂和食用油。离子型树脂同除聚丙烯之外的绝大多数热塑性塑料和橡胶有良好的热合性,同铝箔粘结性好。具有极佳的热封性能,可耐污染热封。

离子型树脂已被美国食品医药管理局(FDA)批准为可直接使用在与食品及药品接触的场合。

离子型树脂的性能随相对分子质量、金属离子种类及数量、基础树脂结构等的不同而不同。通常钠离子的离子型树脂具有更好的光学性、热粘性和抗油性。锌离子的离子型树脂对水更具惰性,在共挤出和挤出涂覆铝箔中有更好的粘附性。

离子型树脂自身的阻隔性能不好,但与聚偏二氯乙烯、高密度聚乙烯或金属箔结合制得的复合材料具有很好的阻隔性。离子型树脂是多层复合食品包装膜的重要组成成分之一,在新鲜食品、熟食、冷冻食品、奶酪、快餐食品、各种酒精和非酒精饮品以及药品的包装中,都有较广泛的应用。共挤出复合和共挤出涂布是离子型树脂最常见的加工方式,离子型树脂多用于复合薄膜的热合层,也用于与尼龙、PET、LDPE和 PVDC等材料的复合。离子型树脂可以用常规塑料加工设备加工,通常加工温度为175~290℃。离子型树脂价格较贵,其熔融加工成型时,金属离子会游离出来腐蚀设备,因此,加工离子型树脂的流道,应做耐腐处理。加工完毕后,应使用 PE料将残留在设备中的离子型树脂清洗干净再停机。

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6. 结束语

多层共挤出复合薄膜加工技术节能、高效、环保、经济,符合包装材料“绿色”发展趋势和要求,具有很好的发展前景。随着加工技术和装备的不断完善与发展,相信会有更多更新的塑料原料成为多层共挤出薄膜中的一层,会有更多改性处理的塑料原料在多层共挤复合薄膜中焕发青春、发挥更大的作用。

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