一种高韧性高强度化妆品软管包装膜的制备方法

技术领域

本发明属于化妆品软管包装领域，具体涉及一种纳米二氧化硅粒子接枝改性聚乙烯复合薄膜。

背景技术

化妆品的软管包装对薄膜的韧性和强度要求比较高，传统的聚乙烯薄膜在化妆品软管包装领域常出现印制问题和细微折痕现象。聚乙烯薄膜由于其良好的防水防潮性和良好的物理性能，并且具有很好的耐化学腐蚀性和成本较低等优点，常被作为软管包装材料应用于化妆品、医药用品、食品包装等行业。传统聚乙烯制备方法通过橡胶增韧塑料，在获得增长韧性同时，材料的其他性能如刚性、强度等却出现大量的下滑；通过高模量的填料改性聚合膜材料，提高了强度、热变形温度、刚度，但是聚合材料的韧性却下降了。所以，如何同时提高聚合物材料的强度和韧性成为了化妆品软管包装膜的研究难点。

发明内容

本发明提供了一种纳米二氧化硅接枝改性聚乙烯复合薄膜的制备工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高韧性高强度化妆品软管包装膜的制备方法，包括：载体树脂的制备，即以线型低密度聚乙烯作为增韧剂来改性高密度聚乙烯；接枝改性，即用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅粒子进行表面改性，提高其与树脂的界面相容性。

第二方面，本发明提供了一种如前所述的改性二氧化硅，研磨精细后，与如前所述的载体树脂通过熔融共混法合成接枝改性聚乙烯薄膜。

本发明的有益效果是：采用线型低密度聚乙烯作为增韧剂来改性高密度聚乙烯，载体树脂的力学性能有了明显的提高；采用硅烷偶联剂KH-550，对纳米二氧化硅粒子进行表面改性，提高了其与树脂的界面相容性；最后通过熔融共混法制得的接枝改性聚乙烯复合薄膜具有优秀的韧性和强度。

为使本文的上述目的、特征和优点能更一目了然，下文特举较佳实例，结合所附图表，做详细说明如下。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需使用的附图做简单地介绍。

图1是本发明的接枝改性聚乙烯复合薄膜的制备工艺流程图；

图2是本发明的硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅的接枝反应式。

具体实施方式

为使发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

阐述具体方案

见图1，本发明提供了一种高韧性高强度化妆品软管包装膜的制备方法，其特征在于，包括：载体树脂的制备，即以线型低密度聚乙烯作为增韧剂来改性高密度聚乙烯；接枝改性，即用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅粒子进行表面改性，提高其与树脂的界面相容性。之后将改性二氧化硅研磨精细后，与载体树脂通过熔融共混法合成接枝改性聚乙烯薄膜。

可选的，载体树脂的制备，先将足量的高密度聚乙烯(HDPE)加入试验机的单螺杆基础装置中，通过调节单螺杆挤出机塑化温度和三辊的转速，使其能够稳定均匀的挤出厚度为0.5mm的薄膜，再在电子称上称取所需质量的高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，按质量比例混合加入，线型低密度聚乙烯(LLDPE)的比例分别为0％、10％、20％、30％、40％，挤出后通过压延成型得到厚度为0.5mm复合薄膜。通过万能电子试验机对不同比例复合薄膜进行力学性能的测试，测试结果如表1所示。

表1不同比例复合薄膜的力学性能测试结果

表1

综合表1可以看出，加入LLDPE树脂过后，薄膜整体的力学性能有了明显的提高，随着LLDPE加入量的增多，一开始其断裂伸长率横向纵向都有明显增加，是因为LLDPE具有比HDPE多的支链结构，在共混后相互缠连，当受到拉伸力的时候，缠结的支链会缓冲其拉力，使得力学性能得到提高；当加入LLDPE比例过大，LLDPE的支链结构出现了自身缠连，降低了与HDPE的缠结程度，使得断裂伸长率、撕裂强度和拉伸强度都出现下降。

综上所述，在HDPE树脂中加入LLDPE进行熔融共混改性提升了复合薄膜的力学性能，并且HDPE与LLDPE比例在8:2时，各项力学性能达到最佳，此为最佳的配比方案。

可选的，接枝改性实验，将沉淀法纳米二氧化硅粉体放置于烧杯中在75℃的烘箱中烘干水分，备用；同时将500ml的烧杯放置烘箱中干燥12小时烘干至恒重，备用。

将烧杯放置于电子天平秤上，去皮；分别称取3g的干燥纳米二氧化硅粉末放置于四个烧杯中，各加入40ml异丙醇，使用磁力搅拌器进行快速均匀的搅拌，使纳米二氧化硅与异丙醇充分混合，搅拌过程中，用保鲜膜和皮筋密封烧杯口，防止搅拌过程中液体飞溅和溶剂挥发，同时隔绝外界环境。

分别使用容量为20ml的量筒量取体积为3ml、6ml、9ml、12ml的硅烷偶联剂KH-550于四支试管中，分别加入8ml的异丙醇，振荡均匀；随即将其放置于超声清洗器里，对溶液进行超声分散8min。

将超声处理后的硅烷偶联剂/异丙醇混合物加入搅拌均匀的纳米二氧化硅异丙醇溶液，将温度升到80℃，继续加热高速搅拌30min。

抽滤，将经过加热搅拌后的悬浊液趁热倒入抽滤装置，由于抽滤溶剂为有机相，使用有机滤膜对乳浊液进行趁热抽滤，使用无水乙醇洗涤三次得到改性纳米二氧化硅固体。

纳米二氧化硅通过表面改性后，对有机溶剂的亲和度发生了变化，极亲水疏油的纳米二氧化硅通过表面接枝改性变得亲油疏水，因此通过纳米粉体在有机溶剂中的沉降效果和沉降速度来初步判定其在有机溶剂中的分散效果。

分别称取了0.05g的未改性纳米二氧化硅和四种加入不同比例硅烷偶联剂的改性后纳米二氧化硅粉体于试管中，加入8ml二甲基亚砜，振荡混合并进行8min的超声处理。将试管竖直放在试管架中，在静置沉降两个小时过后，通过对溶液浑浊度和沉降物多少的观察，不难发现，加入6ml硅烷偶联剂的纳米粉体在有机溶剂中沉降速度最慢。

综上所述，当纳米粒子与硅烷偶联剂的质量体积比为1:2时，纳米二氧化硅粒子的表面接枝改性效果最佳。

可选的，接枝改性聚乙烯复合薄膜的合成，通过电子分析天平称取一定质量的纳米二氧化硅粉末，与异丙醇共混搅拌；同时量取与纳米二氧化硅粉体质量体积比为1:2的硅烷偶联剂，加入异丙醇后在超声清洗器中进行分散8min；将超声分散的硅烷偶联剂加入纳米二氧化硅/异丙醇乳浊液中，在80℃下高速搅拌30min，放入电热鼓风干燥箱中75℃干燥隔夜，研磨精细后备用。

取基体树脂比例为HDPE：LLDPE＝8:2。按8:2的质量比例将高密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯共混，称取一定质量的纳米二氧化硅粉体进入高混机后，在160℃以及55r/min转速下熔融共混均匀，完全熔融后通过单螺杆造粒机挤出增韧增强母粒，按照所需比例使粉体质量分数达到3％，加入基体树脂，然后通过压延片试验机压延成型从而得到纳米二氧化硅薄膜，提前调试压延片材试验机的拉伸速度和挤出温度，得到均匀稳定的厚度为0.5mm，宽度为12cm的复合薄膜。

使用万能电子试验机，按照GB13022-91标准测试薄膜材料的力学性能，测试结果如表2所示。

表2薄膜材料的力学性能测试结果

表2

由表中研究数据显示，对比三种复合薄膜性能，发现无论填充的纳米二氧化硅粒子是否经过改性，都能够对原本的复合薄膜起到增韧增强的效果，改性后的粉体与树脂共混复合薄膜整体力学性能都明显强过未改性粉体共混的薄膜。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。