[发明专利]高分子合金包装材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种厚度在≥0.015和≤0.300毫米范围内的高分子合 金包装材料，特别涉及一种由三层或三层以上树脂层采用共挤出吹塑 或共挤出流延方法复合，通过30％～1000％范围内取向度的改变，改变 聚合物的分子结构达到控制材料的气体、水蒸气的渗透率和材料的其 它物理机械性能的高性能多层共挤出拉伸复合包装材料。其水蒸气阻 隔要求在≥0.05g/m²·24h·atm和≤30g/m²·24h·atm范围内可控； 气体阻隔要求在≥0.05ml/m²·24h·atm和≤2500ml/m²·24h·atm范 围内可控。这种包装材料，可广泛用于食品、加工肉类产品、日用品、 化妆品、化工产品、农药、军工产品密封软包装，印刷基材，以及满 足充气或抽真空、热成型等各种功能包装，特别适合各种环境下的高 阻湿、阻氧、阻油、保香等各种阻隔应用。并可以通过印刷(凹版、 凸版、柔版、胶版)；复合(干式复合、湿式复合、无溶剂复合、热 复合、挤出复合)；涂布(挤出涂布、K涂布)；热成型；制袋等二次 加工赋予新的功能。

背景技术

随着高聚物新型材料的不断出现和市场上对高聚物挤出产品性能 要求的不断提高，单一组分的制品因其局限性，已经无法满足制品的 使用、加工性能和外观等方面的特殊要求。多组分的复合材料制品应 运而生。安全、功能专业化、轻量化、超薄化、开发新工艺、新材料 是未来软包装材料及技术的发展主流。功能性高阻隔性塑料包装材料 具有极强的技术优势和使用方便性，其需求量近几年一直呈上升趋势。 与此同时，人们对塑料包装材料的阻隔性提出了更高的可量化要求。

虽然多层复合和涂覆法可以赋予包装材料多种功能并根据需求通 过结构的组合获得不同功能的组合，但是除了不能显著改善材料的力 学性能以外，多层共挤出包装材料的阻隔性的提高只能通过提高关联 功能层材料的厚度可以获得。不但大大增加了材料成本而且对性能的 提升受到很大的限制。要获得性能更加优异和专业的高阻隔性材料， 其加工方法和材料必须向新的技术领域发展，有全新的突破。

材料质量控制指标包括弹性模量，纵、横向的抗张强度、断裂伸 长率、热收缩率，摩擦系数，浊度，光泽度等，这些指标主要体现材 料的力学性能和光学性能，它们与材料高分子链的聚集状态如取向、 结晶等有密不可分的联系。聚合物合金材料在加工过程中，在力、热 和电场等的作用下，经历了复杂的取向和结晶的变化，聚集态结构中 的取向和结晶将对合金材料的光学性能、力学性能起决定性影响，本 项目利用聚合物分子具有长链的结构特点，聚合物成型加工过程中， 在外力场的作用下，高分子链、链段或微晶会沿着外力方向有序排列， 产生不同程度的取向，形成一种新的聚集态结构-取向态结构，致使材 料在不同方向上的机械力学、光学和热力学性能发生显著变化的特性。 通过对分子进行取向定位和结晶的控制改善产品品质。

高分子的相容性与低分子的互溶性具有相似之处，但又不完全相 同。对于低分子体系，互溶就是指各组分能达到分子水平的混合，否 则就是不互溶。互溶要求混合过程的自由能变化小于或等于零。但是 对于高分子混合物，不能简单地考虑它们是否相容，更重要的是关注 它们相容性的好坏。大多数共混高聚物不能达到分子水平的混合，属 于非均相体系。这种体系从热力学的观点上来看，是一种不稳定的状 态。但是由于高聚物的结构与低分子的不同，同时又由于体系的粘度 很大，该体系不会象低分子不稳定体系那样很容易发生进一步的相分 离。因而从动力学上看，高分子共混物处于一种准稳定状态。因此本 项目将找出高分子梯度高分子合金包装材料(非均相体系)取向的相 关的规律并可用于工业化生产。

从材料微观结构形态上看，取向态和层化作用对材料的阻隔性有 极其重要的影响。二者一般与加工条件和方法等外部因素有关。许多 高分子合金材料具有单相连续的微相分离型结构。连续相对合金材料 的透气性一般起主导作用。当存在有高阻隔性分散相时，该分散相沿 壁面方向取向定位和层化程度愈大，材料的阻隔性就愈强。结晶型材 料取向后，渗透系数可减少50％左右；非结晶型拉伸取向后，可减少 10％～15％。因此，在合金材料制备中，取向和层化成为高阻隔塑料包 装材料制备研究的热点也是本项目研究的技术关键。