薄膜及其制备方法技术

公开了一种制造纵向取向聚乙烯薄膜的方法。该方法包括：使高分子量中密度聚乙烯（ＨＭＷ　　ＭＤＰＥ）与线形低密度聚乙烯（ＬＬＤＰＥ）相共混；将共混物转变成较厚的薄膜；以及使较厚的薄膜沿纵向取向形成较薄的薄膜。所制得的薄膜具有高模量，高光泽、低雾度以及较高的ＭＤ撕裂强度和落镖冲击强度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单轴取向聚乙烯薄膜的制造。本专利技术尤其涉及由包含高分子量中密度聚乙烯(HMW MDPE)和线形低密度聚乙烯(LLDPE)的共混物来制造单轴取向聚乙烯薄膜。
技术介绍
聚乙烯可分为高密度聚乙烯(HDPE，密度为0.941克/立方厘米或以上)，中密度聚乙烯(MDPE，密度为0.926-0.940克/立方厘米)，低密度聚乙烯(LDPE，密度为0.910-0.925克/立方厘米)和线形低密度聚乙烯(LLDPE，密度为0.910-0.925克/立方厘米)(见ASTM D4976-98Standard Specification for Polyethylene Plastic Molding andExtrusion Materials)。聚乙烯(HDPE、LLDPE和LDPE)的主要用途之一是制造薄膜如用于制造杂货店用包装袋、公共机构和消费者用的金属罐内衬、商品手提袋、货物装运袋、食品包装膜、多层袋衬里、农产品包装袋、熟食品包裹膜、拉伸包装膜以及收缩包装膜。聚乙烯薄膜的主要物理参数包括撕裂强度、冲击强度、拉伸强度、劲度和清晰度。撕裂强度是按纵向(MD)和横向(TD)测定的。总撕裂强度(MD撕裂强度与TD撕裂强度的乘积)代表总撕裂性能。薄膜生产线的主要加工性能包括产量、膜泡稳定性、厚度控制(薄膜厚度变化率)，挤塑机压力和温度。薄膜的劲度可以模量来量度。模量表示薄膜在应力下的抗变形性。模量与密度有关。密度越高模量越高。通常的LLDPE薄膜的模量为约32000磅/平方英寸，而HDPE薄膜的模量为约100000磅/平方英寸或者以上。LLDPE薄膜有较高的冲击强度，高于MD撕裂强度，而HDPE有较高的劲度和拉伸强度。当LLDPE制造者想提高密度(从而提高薄膜模量)时，他们常会遇到冲击强度和MD撕裂强度下降的情况。从历史上看，将LLDPE与HDPE相共混还没有获得“突破性”成功。由此共混物制成的薄膜虽具有较高的劲度和拉伸性能，但会牺牲冲击性能和撕裂性能。现在还没有一种快捷方法或单一树脂使薄膜能兼顾这两类性能。近来，已经研制了一种高分子量中密度聚乙烯(HMW MDPE)(见共同未决的专利申请09/648303，2000年8月25日提出申请)。该HMW MDPE具有许多独特的性能，并为聚乙烯薄膜的改进提供了新的良机。共同未决的专利申请09/688314介绍了一种包含HWM MDPE和LLDPE的共混物。由该共混物形成的薄膜的韧度和撕裂强度较MDPE或HDPE有明显的提高，其模量较LLDPE为高。纵向取向(MDO)早已为聚烯烃业界所知。当聚合物在单轴应力作用下发生应变时，会沿拉力方向进行取向。大多数商购MDO薄膜是通过使流延挤塑薄膜取向而制成的。当使HDPE薄膜经历MDO时，通常会提高所得薄膜的光泽、清晰度、拉伸强度、模量和阻隔性能。然而，取向薄膜的纵向撕裂强度(MD撕裂强度)和落镖冲击强度常会大大下降。理想的是制造出具有高模量、高光泽、低雾度的、在经MDO后有较高的MD撕裂强度和落镖冲击强度的聚乙烯薄膜。
技术实现思路
本专利技术是一种制备纵向取向(MDO)聚乙烯薄膜的方法。这种取向薄膜具有高模量、高光泽、低雾度以及较高的MD撕裂强度和落镖冲击强度。该方法包括将约20重量％-约80重量％的高分子量中密度聚乙烯(HMWMDPE)与约20重量％-约80重量％的线形低密度聚乙烯(LLDPE)相共混，将共混物转变成薄膜以及使薄膜沿纵向进行单轴向取向。HMW MDPE的密度为约0.92-约0.94克/立方厘米，熔体指数(MI2)为约0.01-约0.5分克/分钟，熔体流动比率MFR为约50-约300。LLDPE的密度为约0.90-约0.93克/立方厘米，MI2为约0.5-约50分克/分钟。具体实施例方式本专利技术方法包括将高分子量中密度聚乙烯(HMW MDPE)与线形低密度聚乙烯(LLDPE)相共混，将共混物转变成薄膜以及使薄膜沿纵向进行单轴向取向。HMW MDPE的密度为约0.92-约0.94克/立方厘米。优选的密度为约0.93-约0.94克/立方厘米。优选的HMW MDPE为包含约85重量％-约98重量％的乙烯重复单元与约2重量％-约15重量％的C3-C10α-烯烃重复单元的共聚物。适用的C3-C10α-烯烃包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、和1-辛烯等，以及它们的混合物。HMW MDPE的MI2为约0.01-约0.5分克/分钟，优选为约0.01-约0.3分克/分钟，MFR为约50-约300。熔体指数(MI2)常用来量度聚合物的分子量，而熔体流动比率(MFR)常用来量度分子量分布。MI2越高表示分子量越低。MFR越高表示分子量分布越宽。MFR是高载荷熔体指数(HLMI)与MI2的比率。MI2与HLMI可按照ASTM方法D-1238测定。MI2是在190℃、2.16千克载荷下测定的。HLMI是在190℃、21.6千克载荷下测定的。HMW MDPE具有比常规HDPE或LLDPE高得多的分子量(或低得多的MI2)和宽的分子量分布(或较高的MFR)。HMW MDPE呈多众数分子量分布。所谓“多众数分子量分布”不仅指该HMW MDPE具有至少两种不同分子量的组分，而且也指该两种组分具有相互不同的化学、结构形态。其中低分子量组分的MI2为约50-约600分克/分钟，而高分子量组分的MI2低于约0.5分克/分子量。高分子量(低MI2)组分使聚乙烯在吹膜加工中具有优良的膜泡稳定性，而低分子量(高MI2)组分能使聚乙烯具有优良的加工性能。低分子量组分优选的密度为约0.94-约0.97克/立方厘米，该密度是在常规高密度聚乙烯(HDPE)的范围之内。高分子量组分优选的密度为0.90-0.94克/立方厘米，更优选为0.91-0.94克/立方厘米，该密度与常规LLDPE类似。共同未决的专利申请09/648303介绍了用Ziegler催化剂的多区域工艺制备HMW MDPE的方法。例如，可通过使含约85重量％-约98重量％的乙烯与约2重量％-约15重量％的C3-C10α-烯烃的烯烃混合物在第一反应区进行聚合以制成第一聚合物，然后脱除第一聚合物中的挥发性物质，其后在第二反应区添加更多的烯烃混合物继续进行聚合来制备HMWMDPE。LLDPE可通过Ziegler催化剂或新开发的单点催化剂来制备。Ziegler催化剂是众所周知的。适于制备LLDPE的Ziegler催化剂的实例包括卤化钛、烷氧基钛、卤化钒以及它们的混合物。Ziegler催化剂常与助催化剂如烷基铝化合物一起使用。单点催化剂可分为金属茂和非金属茂。金属茂单点催化剂是含环戊二烯基(Cp)或Cp衍生物配体的过渡金属化合物。例如美国专利4542199介绍的金属茂催化剂。非金属茂单点催化剂包含除Cp外的配体，但仍具有与金属茂相同的催化特性。非金属茂单点催化剂可包含杂原子配体如硼芳基(boraaryl)、吡咯基、氮杂硼啉基(azaborolinyl)或喹啉基。例如，美国专利6034027、5539124、5756611和5637660所介绍的非金属茂催化剂。LLDPE树脂通常是乙烯与5重量％-15重量％的长链α-烯烃如1-丁烯、1-己烯和1-辛烯的共聚物。LLDPE薄膜通常具有较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备薄膜的方法，所述方法包括：　　　　（ａ）共混　　　　（ｉ）约２０重量％－约８０重量％的密度为约０．９２－约０．９４克／立方厘米、ＭＩ↓［２］为约０．０１－约０．５分克／分钟、ＭＦＲ为约５０－约３００的高分子量中密度聚乙烯，该高分子量中密度聚乙烯是包含低分子量组分和高分子量组分而呈多众数分子量分布的，其中低分子量组分的ＭＩ↓［２］为约５０－约６００分克／分钟，密度为约０．９４－约０．９７克／立方厘米；与　　　　（ｉｉ）约２０重量％－约８０重量％的密度为约０．９－约０．９３克／立方厘米、ＭＩ↓［２］为约０．５－约５０分克／分钟的线形低密度聚乙烯；　　　　（ｂ）使步骤（ａ）中得到的产物转变成薄膜；以及　　　　（ｃ）使步骤（ｂ）中得到的薄膜沿纵向进行单轴向取向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KL威廉姆斯，
申请(专利权)人：伊奎斯塔化学有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]