组合物及其制品制造技术

描述了具有改进的气体／蒸汽阻隔性能的组合物。组合物由基本非极性树脂和片状填料组成，片状填料在高剪切下分层，增加其粒径厚度比。还描述由加入滑石片的非极性热塑性树脂组成的组合物，滑石的粒径厚度比至少为５，平均粒径厚度比为１６－３０，ＣＩＥ白度指数至少为４０。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热塑性组合物及其具有气体和蒸汽阻隔性能的制品。
技术介绍
热塑性材料由于其低成本和易于加工成各种形状而广泛用于包装业。然而，大多数热塑性材料的缺点是仅具有相当差的对气体和蒸汽的阻隔性。气体阻隔性差特别不利于包装对氧敏感的材料如未冷冻保存的食品。蒸汽阻隔性差不利于包装对湿气敏感的材料如当其受潮时会变质的食品和糖果，也不利于包装带有调味组分的材料，调味组分会通过包装材料扩散而使材料失去其味道。人们曾试图改进热塑性材料的气体和蒸汽的阻隔性能。例如，GB-A-1136350提出在选自聚乙烯、聚丙烯、至少含50摩尔％乙烯的含乙烯共聚物和聚苯乙烯的聚烯烃中使用圆片形填料，圆片的直径与厚度比为20∶1-300∶1，直径最大为40微米，填料的量较好为加入填料后的聚合物总重量的0.1-50重量％。提出这样的加填料的聚合物可用于生产如用于食品包装的薄膜。US-A-3463350涉及生产用于包装食品的模塑容器，模塑容器由高密度聚乙烯(HDPE)和云母颗粒的混合物通过压缩或注塑制备。据说这样的容器与用玻璃纤维或二氧化钛代替云母填充的HDPE制备的类似容器相比，减少了由氧引起的罐装咸牛肉的变色。US-A-4528235也提出，在由ASTM D-1238测定的190℃时熔体指数为0.01-1.0克/10分钟的HDPE中加入片状填料颗粒(颗粒的平均当量直径为1-8微米，最大直径为25微米，厚度小于0.5微米)，可制备厚度为10-100微米的薄膜，此薄膜与未加填料的HDPE制备的薄膜相比，提高了氧阻隔性。尽管由于采用薄片填料赋予聚烯烃氧阻隔性能而提出的这些方法，明显地改进了氧阻隔性，但仍在寻求更高的氧阻隔性能。US-A-4536425提出，通过用能使云母片分层并能大大地增加其粒径厚度比的剪切力，使树脂与有许多薄片的云母片共混，增加如对苯二甲酸亚烷酯的极性热塑性树脂的气体阻隔性能。据说，由于云母表面的硅烷醇与在所涉及的温度下树脂中的酯基水解形成的羟基和羧基化学键合，使树脂与云母混合时产生的剪切力转移到云母片上，从而使云母片分层。这一专利还指出，由于非极性树脂一般不会在云母片表面形成任何明显的粘合共价键，所以在极性热塑性树脂情况下连续分层的效果在如未改性聚乙烯或聚丙烯的非极性树脂的情况下碰不到。专利技术概述本专利技术提供了可用于形成对气体和/或蒸汽具有提高的阻隔性的制品的模塑组合物的制备方法，该方法包括下列步骤，使基本非极性热塑性树脂与片状填料一起混合，在组合物受到高剪切时，该片状填料能分层以随其分裂成薄片而增加了填料的粒径厚度比。业已发现，本专利技术的组合物不仅对氧而且对气味分子都具有良好阻隔性。本专利技术的组合物最好的用途是作为牙膏管的台肩。尽管通过使用包括一层具有阻隔性能的如乙烯/7烯醇共聚物的聚合物的多层结构可以相当容易地从具有阻隔性能的刚性或柔性聚合物层制成这样的管的管状部分，但不可能制成这样管的台肩部分。结果必须用昂贵的热塑性树脂模塑台肩或制作阻隔性树脂的嵌件并将其置于在对气味分子本身只有很的低阻隔性能的台肩中，从而增加了成本。较好的非极性热塑性树脂是聚烯烃树脂，例如来自于一种或多种脂族或芳族烯烃的聚合物，如含有来自乙烯、丙烯、1-丁烯(but-1-ene)和苯乙烯中的至少一种单体单元的聚合物。可使用的聚烯烃的具体例子包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物、乙烯/丙烯/1-丁烯三元共聚物，根据它们的良好的注塑性能，最优选为聚乙烯。聚乙烯有低密度聚乙烯(密度为0.910-0.925克/厘米3)、中密度聚乙烯(密度为0.925-0.950克/厘米3)或高密度聚乙烯(密度为0.950-0.980克/厘米3)。与低密度聚乙烯相比，由于高密度聚乙烯本身具有较高的阻隔性能因而其优选之。片状填料可以是各种层状填料，只要在注塑前它与非极性树脂共混时，特别是当填料和树脂混合物进行注塑时在产生剪切下薄片分层。层状填料包括粘土、云母、石墨、蒙脱石和滑石。由于滑石在剪切下易于分层，故其最优选。填料在受到高剪切力之前和之后应具有由薄层片组成的结构。下面将要了解到，这种填料除分层之外，还受到高剪切，这也会使其有效直径下降。然后，尽管填料颗粒的有效直径下降，但高剪切通常造成各个填料颗粒的粒径厚度比增加。滑石是天然的水合硅酸镁，有各种纯度。已惊奇地发现，当滑石在非极性热塑性树脂中受到高剪切时，滑石的粒径厚度比增加的容易程度看来是随滑石中杂质的减少而增加。因此，看来滑石片不仅更易于分层，而且片的本身显然是抗断裂的。本专利技术另一方面提供用于形成对气体和/或蒸汽具有提高的阻隔性的制品的组合物，该组合物包括填充滑石片的基本非极性热塑性树脂，滑石的粒径厚度比至少为5，平均粒径厚度比为16-30，CIE白度指数至少为40。当滑石在非极性热塑性树脂中受到高剪切时，不管通过何种机理使一些滑石的粒径厚度比增加到特别高的值，结果都惊奇地发现，能使本专利技术的组合物具有高CIE(Commission Internationale d’Eclairage)白度指数的滑石，产生于较易分层和抗断裂的滑石，即当受到剪切时它们能抵抗直径减小。发现，如果受到剪切后组合物的CIF白度指数至少为40，则一般发生滑石分层，如果受到剪切后组合物的CIF白度指数至少为45，则一般发生粒径厚度比明显增加。测定在高密度聚乙烯中含有15重量％的滑石而没有其他填料存在的组合物的CIE白度指值，测定方法为以包含紫外光，无镜面反射的反射方式，观察角为10°，样品以白瓷砖为背衬。因此，一般优选纯度较高品级的滑石，因为它不仅能使本专利技术的组合物具有良好的阻隔性能，而且具有高白度，也不需要在组合物中包括如二氧化钛的白色颜料。本专利技术中使用的最好品级滑石为商品名为“Magsil”，购自Richard BakerHorizon Group England，尤其优选的品级是“Magsil osmanthus”。在受到高剪切前，填料颗粒的平均粒径宜不大于100微米，更好的不大于50微米，最好的不大于20微米。填料的颗粒厚度可以在很宽的范围变化，但在受到高剪切前，宜小于10微米，更好的小于5微米。最好的滑石品级指高于Masgil osmanthus品级，在受到高剪切前，一般其平均粒径约20微米，厚度约2.5微米。本专利技术所使用的填料在受到高剪切作用会减小其厚度，尽管厚度的减小的同时，填料颗粒的平均直径也会减小，但总的还是增加了填料颗粒的粒径厚度比。通常，填料颗粒粒径厚度比增加至少为1.8倍，较好的至少为3倍。例如，原来粒径厚度比约为7的填料颗粒其粒径厚度比可增加到约15或更高，如可超过21。可采用各种方法施加使本专利技术的填料颗粒受到的高剪切。最好在制成所需制品前的混料期间施加高剪切，这样使填料颗粒在制成所需制品前发生分层。在成型步骤还可以发生进一步分层。然而，一般宜在混料操作期间发生大部分分层，优选的混料操作为采用双螺杆挤出机或班伯里混炼机。除了填料颗粒的分层外，一般宜在使填料颗粒取向的条件下使填充的树脂成型，这样使填料颗粒的较大表面基本上与成型品的表面相一致。注塑加入填料的树脂特别有效地做到这一点，并且注塑还可以使填料颗粒特别有效地分层，从而对气味分子有特别好的阻隔性能。通过挤出本专利技术的组合物，也能使填料颗粒发生取向。可将组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成对气体和／或蒸汽具有提高的阻隔性能的制品的模塑组合物的制备方法，其特征在于它包括将基本非极性树脂与片状填料一起混合的步骤，在组合物受到高剪切时该片状填料能分层，以随其分裂成薄片而增加填料粒径厚度比。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：MG布兰奇，
申请(专利权)人：考陶尔兹包装有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]