弹性体对PP/EVA无胶复合膜性能影响研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.06.007

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (6): 44-50.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.06.007

弹性体对PP/EVA无胶复合膜性能影响研究

苏羽航¹^,⁴, 周宇鸿¹, 林渊智¹^,⁴(), 毛健全², 王永祥², 刘向³, 余立¹^,⁵, 柯俊沐¹^,⁵

^1.福建技术师范学院, 福州 350300
^2.福融新材料股份有限公司, 福州 350300
^3.天津市华恒包装材料有限公司, 天津 300450
^4.食品软塑包装技术福建省高校工程研究中心, 福州 350300
^5.福州市包装工程行业技术创新中心, 福州 350300

收稿日期:2023-09-01 出版日期:2024-06-26 发布日期:2024-06-20
通讯作者: 林渊智，963947786@qq.com
E-mail:963947786@qq.com
基金资助:
福建省科技厅工业引导性项目(2020H0028);企业横向项目(HX2022078)

Effect of elastomer on the properties of glue⁃free PP/EVA composite films

SU Yuhang¹^,⁴, ZHOU Yuhong¹, LIN Yuanzhi¹^,⁴(), MAO Jianquan², WANG Yongxiang², LIU Xiang³, YU Li¹^,⁵, KE Junmu¹^,⁵

^1.Fujian Polytechnic Normal University，Fuzhou 350300，China
^2.FOROP Advanced Materials Co，Ltd，Fuzhou 350300，China
^3.Tianjin Huaheng Packaging Materials Co，Ltd，Tianjin 300450，China
^4.Fujian Universities and Colleges Engineering Research Center of Soft Plastic Packaging Technology for Food，Fuzhou 350300，China
^5.Technical Creation Center for Packaging Engineering in Fuzhou，Fuzhou 350300，China

Received:2023-09-01 Online:2024-06-26 Published:2024-06-20
Contact: LIN Yuanzhi E-mail:963947786@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

以EVA作为黏合层的主要材料，以弹性体作为芯层与黏合层的增容剂，并共混造粒制备聚丙烯（PP）/EVA/弹性体共混体系、流延共挤制备3层无胶复合薄膜。通过对共混材料力学性能测试、DMA测试、流变性能测试、扫描电子显微镜、薄膜性能测试等对共混体系及薄膜性能进行研究。结果表明，醋酸乙烯含量为18 %的EVA与纸张黏合效果最好；弹性体PBE对混合体系力学性能的提升优于POE；当PBE在共混体系中含量逐渐增加时，PP与EVA的玻璃化转变温度逐渐增加，Cole⁃Cole弧度逐渐增大，PP与EVA相容性越来越好；当PBE在黏合层EVA中含量为30 %时，PP/PP/EVA 3层共挤薄膜拉伸强度达到最大值29 MPa，随后减小；PBE含量为20 %时，与纸张的黏合强度达到最大值9 N/15 mm，随后减小；PBE含量达到25 %时，芯层与黏合层无法剥离，复合牢固不分层；因此，PBE在黏合层中的添加量为25 %最为合适。

关键词: 无胶复合膜, 乙烯?醋酸乙烯共聚物, 弹性体, 共混改性

Abstract:

Three⁃layer glue⁃free composite films based on a PP/EVA/elastomer blending system were prepared through melt blending and cast co⁃extrusion using EVA as an adhesive layer and different elastomers as a compatibilizer for the PP core layer and adhesive layer. The resultant blending system was analyzed by means of mechanical tests， DMA tests， rheological tests， and scanning electron microscopy， and the properties of the composite films were investigated. The results indicated that there was an optimal bonding effect on paper when using the EVA containing 18 wt% vinyl acetate. The PBE elastomer exhibited a more significant improvement in the mechanical properties than POE. The glass transition temperature of PP and EVA increased gradually with an increase in the PBE content， and meanwhile the curvature of Cole⁃Cole also increased gradually， indicating that the compatibility between PP and EVA became better and better. When the content of PBE in the EVA adhesive layer was 30 wt%， the tensile strength of the composite films reached a maximum value of 29 MPa. The adhesive strength of the composite films with paper reached at maximum value of 9 N/15 mm at a PBE content of 20 wt%. The core layer and adhesive layer cannot be peeled off for the composite films at a PBE content of 25 wt%. The composite films are robust without delamination in this case. The optimal loading of PBE in the adhesive layer was determined to be 25 wt%.

Key words: glue?free composite film, ethylene/vinyl acetate copolymer, elastomer, blending modification

中图分类号:

TQ317.2

苏羽航, 周宇鸿, 林渊智, 毛健全, 王永祥, 刘向, 余立, 柯俊沐. 弹性体对PP/EVA无胶复合膜性能影响研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(6): 44-50.

SU Yuhang, ZHOU Yuhong, LIN Yuanzhi, MAO Jianquan, WANG Yongxiang, LIU Xiang, YU Li, KE Junmu. Effect of elastomer on the properties of glue⁃free PP/EVA composite films[J]. China Plastics, 2024, 38(6): 44-50.

图/表 19

图1 无胶复合膜结构图

Fig.1 Structure diagram of glue⁃free composite membrane

POE（PBE）/%	PP/%	EVA/%
0	50.0	50.0
5	47.5	47.5
10	45.0	45.0
15	42.5	42.5
20	40.0	40.0
25	37.5	37.5

表1 PP/EVA/POE（PBE）共混体系配比

Tab.1 Ratio of the PP/EVA/POE （PBE） blending systems

一区/℃

二区/℃

三区/℃

四区

/℃

表2 加工工艺温度设定

Tab.2 Setting of the processing temperature

图2 3层共挤流延机俯视示意图

Fig.2 Schematic diagram of the three⁃layer co⁃extrusion casting machine

PBE/%	EVA/%
0	100
5	95
10	90
15	85
20	80
25	75
30	70
35	65

表3 黏合层（EVA+PBE）共混体系配比

Tab.3 Adhesive layer（ EVA+PBE ） hybrid system ratio

项目

机筒

1区/℃

机筒

2区/℃

机筒

3区/℃

机筒

4区/℃

过渡区

1区/℃

过渡区

2区/℃

分配器上/

℃

分配器下/

℃

模头

1区/℃

模头

2区/℃

模头

3区/℃

左侧板/

℃

右侧板/

℃

模唇/

℃

表4 流延膜加工工艺温度设定

Tab.4 Temperature setting for the casting film

图3 不同醋酸乙烯EVA含量对纸张黏合强度的影响

Fig.3 Effect of different vinyl acetate EVA contents on the paper adhesion strength

图4 弹性体含量对PP/EVA共混体系简支梁冲击强度的影响

Fig.4 Effect of elastomer contents on the impact strength of Charpy beams in PP/EVA mixed system

图5 弹性体含量对PP/EVA共混体系拉伸强度的影响

Fig.5 Effect of elastomer contents on the tensile strength of PP/EVA hybrid system

图6 弹性体含量对PP/EVA共混体系断裂伸长率的影响

Fig.6 Effect of elastomer contents on the elongation at break of PP/EVA blends

图7 PBE含量对PP/EVA共混体系损耗因子的影响

Fig.7 Effect of PBE contents on the loss factor of PP/EVA blends

PP/EVA/PBE（质量分数）	T_g/℃
PP/EVA/PBE（质量分数）	EVA	PP
50/50/0	-16.34	15.21
47.5/47.5/5	-16.18	15.14
45/45/10	-15.16	15.00
42.5/42.5/15	-14.22	14.50
40/40/20	-14.15	14.28
37.5/37.5/25	-13.21	13.14

表5 PBE含量对PP/EVA共混体系Tg的影响

Tab.5 Effect of PBE contents on Tg of PP/EVA blends

图8 PP/EVA/PBE共混体系中不同含量PBE的Cole⁃Cole曲线

Fig.8 Cole⁃Cole curves of different PBE contents of PP/EVA/PBE blends

图9 PP/EVA/PBE共混体系的SEM照片

Fig.9 SEM of PP/EVA/PBE blends

图10 不同含量PBE对薄膜纵向拉伸强度及断裂伸长率的影响

Fig.10 Effects of different contents of PBE on the longitudinal tensile strength and elongation at break of the films

图11 不同PBE含量对纸张黏合强度的影响

Fig.11 Effect of different PBE contents on the paper adhesion strength

PBE含量/%	黏合层与芯层剥离强度/N·（15mm）^-1
0	1.1
5	1.3
10	2.6
15	2.7
20	4.1
25	无法剥离
30	无法剥离
35	无法剥离

表6 PBE含量对薄膜黏合层与芯层剥离强度的影响

Tab.6 Effect of PBE contents on the peel strength of film adhesive layer and core layer

图12 PP/PP/EVA 薄膜断面放大图

Fig.12 Enlarged view of cross⁃section of the PP/PP/EVA film

图13 PP/PP/EVA/25%PBE薄膜断面放大图

Fig.13 Enlarged view of cross⁃section of the PP/PP/EVA/25%PBE film

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Effect of elastomer on the properties of glue⁃free PP/EVA composite films

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