專利名稱：一種提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合物基復合材料制備エ藝領(lǐng)域，具體涉及ー種提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法。
背景技術(shù)：
塑料包裝與金屬及玻璃包裝相比，具有質(zhì)輕，易加工成型，不易破碎等優(yōu)點。因而，在包裝領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。作為塑料包裝領(lǐng)域中用量最大的ー類材料，聚こ烯、聚丙烯等聚烯烴材料雖然具有優(yōu)異的隔水性，但隔氣性相對較差，往往難以滿足一些領(lǐng)域的應用要求。較為常見的改性方法是將ー些具有高隔氣性的材料(如聚酰胺、聚酯、聚偏ニ·氯こ烯、こ烯-こ烯醇共聚物、熱塑性液晶聚合物等)垂直分布在氣體分子的進入方向，從而增加氣體分子在聚こ烯基體中的滲透路徑。因此，層狀結(jié)構(gòu)被認為是提高聚合物阻隔性能最為理想的結(jié)構(gòu)[美國專利4254169，4647509, 5234731]。目前，共擠出仍然是エ業(yè)上被大量應用的生產(chǎn)制備聚合物基層狀氣體阻隔材料的加工方法。為了有效調(diào)節(jié)擠出制品的層結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外出現(xiàn)了大量關(guān)于多層擠出模具設(shè)計和使用的報道[中國發(fā)明專利ZL02159161.X ;美國專利3773882]。近年來，郭少云等[中國發(fā)明專利，ZL200610022348. 6]通過在共擠出口模處連接若干可以提高熔體層數(shù)的層倍增器，使制備聚合物基交替多層復合材料變得簡單、可控。不過，這種方法仍至少需要ニ臺擠出機，這不僅會占用較大的空間，更會帶來大量的能耗，生產(chǎn)操作也較繁雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對聚合物基層狀氣體阻隔材料的制備現(xiàn)狀而提供ー種新的、更為簡單高效的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)擠出設(shè)備多、能耗大、生產(chǎn)操作繁雜等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是將ー種聚烯烴與一種氣體阻隔性聚合物在一臺擠出機中進行熔融共混，利用各相在共混過程中的相分離形成類似三明治的層狀包覆結(jié)構(gòu)。而后進入若干層倍增器，利用層倍增器的多次拉伸疊合作用達到提高層數(shù)完善層結(jié)構(gòu)的目的。最后經(jīng)牽引裝置牽引、冷卻、定型，得到具有交替多層結(jié)構(gòu)的聚烯烴基氣體阻隔復合材料制品。在上述技術(shù)方案中，所述的聚烯烴為聚こ烯、聚こ烯類共聚物、聚丙烯、聚丙烯類共聚物中的ー種，而氣體阻隔性聚合物為聚酰胺、聚酯、聚偏ニ氟こ烯、こ烯-こ烯醇共聚物、熱塑性液晶聚合物中的ー種。在上述技術(shù)方案中，所述的ー種聚烯烴和ー種氣體阻隔性聚合物，在熔融擠出過程中可以通過其組分比、粘度比、極性以及加工條件的控制形成類似三明治的層狀包覆結(jié)構(gòu)。在上述技術(shù)方案中，所述的ー種聚烯烴和ー種氣體阻隔性聚合物的共混熔體每經(jīng)過ー個層倍增器就會被拉伸疊合一次，經(jīng)過η個層倍増器就將被拉伸疊合η次，因此，制品的層結(jié)構(gòu)可通過調(diào)節(jié)層倍增器的個數(shù)來進行控制。本發(fā)明公開的ー種提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法，其特點是僅需要一臺擠出機和若干層倍增器便可制備具有交替多層結(jié)構(gòu)的聚烯烴基氣體阻隔復合材料制品。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明所涉及的設(shè)備簡單，模具加工容易，易于組裝，制造成本低，清理和維護都十分方便；加工過程能耗低、效率高、易于操作；所需原料均為市售，無須合成其他化學物。2、通過本發(fā)明方法制備的聚烯烴基交替多層復合材料，利用各聚合物相在擠出機熔融共混過程中發(fā)生的相分離獲得初始的交替多層結(jié)構(gòu)，因而只需要少量層倍增器就可使層數(shù)顯著提高。3、通過本發(fā)明方法制備的聚烯烴基交替多層復合材料的微觀層結(jié)構(gòu)和宏觀性能可通過調(diào)節(jié)層倍增器的個數(shù)來進行調(diào)控。4、通過本發(fā)明方法制備的聚烯烴基交替多層復合材料，可以是片狀、膜狀、條狀、管狀、異形狀、粒狀中的ー種，應用更為廣泛。
本發(fā)明還具有其他方面的ー些優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明的總圖圖中I為擠出機；2為連接器；3為層倍增器組；4為牽引機(帶冷卻系統(tǒng))。圖2是擠出物的截面形貌示意圖。
具體實施例方式以下通過實施例對本發(fā)明進行進一歩的具體描述。有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明做進ー步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。如圖I所示，本發(fā)明由一臺擠出機I、一個連接器2、若干層倍增器3組成，其中層倍増器的設(shè)計具有拉伸-疊合的功能。一種聚烯烴和ー種氣體阻隔性聚合物的共混熔體經(jīng)一臺擠出機I擠出，利用各相在共混過程中的相分離形成類似三明治的層狀包覆結(jié)構(gòu)。而后進入若干層倍增器3，利用層倍增器的拉伸-疊合作用達到提高層數(shù)完善層結(jié)構(gòu)的目的。最后經(jīng)牽引裝置4牽引、冷卻、定型，得到具有交替多層結(jié)構(gòu)的復合材料制品，如圖2所示。以下是幾個具體實例。實施例I
制備尼龍6 (PA6)/高密度聚こ烯(HDPE)交替多層復合材料。HDPE 70份(重量)，PA630份(重量)。分別使用O 4個層倍増器接在連接器處進行擠出。隨著層倍增器個數(shù)的增カロ，制品層數(shù)逐漸增加。當使用4個層倍增器進行擠出時，制品的氧氣滲透系數(shù)從不使用層倍增器時的 I. 1*1CT14 cm3, cm/cm2, s. Pa 降至 6. 4*1CT15 cm3, cm/cm2, s. Pa。實施例2
制備こ烯-こ烯醇共聚物(EVOH)/高密度聚こ烯(HDPE)交替多層復合材料。HDPE 75份(重量)，EVOH 25份(重量)。分別使用O 3個層倍増器接在連接器處進行擠出。隨著層倍增器個數(shù)的増加，制品層數(shù)逐漸增加。當使用3個層倍增器進行擠出時，制品的氧氣滲透系數(shù)從不使用層倍增器時的 I. 2*1CT14 cm3, cm/cm2, s. Pa 降至 9. 4*1CT16 cm3, cm/cm2, s. Pa。
實施例3 制備ー種熱塑性液晶(TLCP)/高密度聚こ烯(HDPE)交替多層復合材料。HDPE 75份(重量)，TLCP 30份(重量)。分別使用O 3個層倍増器接在連接器處進行擠出。隨著層倍增器個數(shù)的増加，制品層數(shù)逐漸增加。當使用3個層倍增器進行擠出時，制品的氧氣滲透系數(shù)從不使用層倍增器時的 I. 1*1CT14 cm3, cm/cm2, s. Pa 降至 8. 6*1CT16 cm3, cm/cm2, s. Pa。實施例4
制備こ烯-こ烯醇共聚物(EVOH) /聚丙烯(PP)交替多層復合材料。PP 70份(重量)，EVOH 30份(重量)。分別使用O 4個層倍増器接在連接器處進行擠出。隨著層倍增器個數(shù)的増加，制品層數(shù)逐漸增加。當使用4個層倍增器進行擠出時，制品的氧氣滲透系數(shù)從不使用層倍增器時的 I. 2*1CT14 cm3, cm/cm2, s. Pa 降至 8. 8*1CT16 cm3, cm/cm2, s. Pa。
權(quán)利要求
1.一種提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法，其特征在于將一種聚烯烴50 95份(重量)與一種氣體阻隔性聚合物5 50份(重量)從一臺擠出機中共混擠出，經(jīng)過口模處連接的若干層倍增器的多次拉伸疊合，最終制得具有交替多層結(jié)構(gòu)的聚烯烴基氣體阻隔復合材料制品O
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法，其特征在于所用的聚烯烴為聚乙烯、聚乙烯類共聚物、聚丙烯、聚丙烯類共聚物中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法，其特征在于所用的氣體阻隔性聚合物為聚酰胺、聚酯、聚偏二氯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、熱塑性液晶聚合物中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法，其特征在于一種聚烯烴與一種氣體阻隔性聚合物在熔融擠出過程中可以通過其組分比、粘度比、極性以及加工條件的控制形成類似三明治的層狀包覆結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法，其特征在于高分子共混熔體每經(jīng)過一個層倍增器就會被拉伸、疊合一次，經(jīng)過η個層倍增器就將被拉伸、疊合η次，因此，制品的層結(jié)構(gòu)可通過調(diào)節(jié)層倍增器的個數(shù)來進行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法，其特征在于最終制得的聚烯烴基氣體阻隔復合材料制品可以是片狀、膜狀、條狀、管狀、異形狀、粒狀中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高聚烯烴氣體阻隔性能的方法。將一種聚烯烴與一種氣體阻隔性聚合物經(jīng)擠出機1熔融共混，在口模處形成類“三明治”層狀熔體，而后經(jīng)連接器2進入層倍增器組3，經(jīng)過若干層倍增器的多次拉伸疊加，使層數(shù)得以成倍的增加，最后經(jīng)冷卻定型單元4形成交替多層復合材料。材料的層結(jié)構(gòu)以及氣體阻隔性能可以通過層倍增器的個數(shù)進行調(diào)控。本發(fā)明所涉及的設(shè)備簡單易得，所需原料均為市售，無須合成其他化學物，操作簡單，生產(chǎn)成本低，效率高，可廣泛用于聚烯烴基交替多層氣體阻隔復合薄膜、板材、片材以及異型材的制備。
文檔編號B29C47/06GK102814958SQ20121031869
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者郭少云, 沈佳斌, 朱家銘 申請人:四川大學