一种聚丙烯膜材的制备方法与流程

1.本发明涉及聚丙烯膜材的技术领域，具体涉及一种功能填料填充聚丙烯材料赋予其优良力学性能的制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯，通常为丙烯通过加聚反应而成。其具有无色、无毒、耐腐蚀、质轻、透明度好、热塑性、耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能等优点，已被广泛应用于服装、毛毯等纤维制品、医疗器械、汽车、自行车、零件、输送管道、化工容器、食品、药品包装等领域，如吴建伟等人[cn202110696119.7]公开了金属化聚丙烯膜交流电容器的制备工艺流程。另外，聚丙烯具有良好的接枝和复合功能，使其在混凝土、纺织和农林渔业等方面仍具有巨大的应用空间，如章雪琦等人[上海师范大学,2021]通过辐射接枝将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到聚丙烯无纺布织物上，后续选用不同基团进行开环，制得的材料对染料、重金属离子有良好吸附性能。
[0003]
关于聚丙烯膜材的制备，现多为挤出流延工艺，其将高分子聚合物的溶液或高分子聚合物的熔体通过刮刀或模头直接在钢带和钢辊上铺展成型从而制备一定厚度的未取向薄膜。如吴齐等人[cn202110490049.x]向聚丙烯的二甲苯溶液中加入还原石墨烯、纳米二氧化硅等得到流延分散液，再将其置于聚丙烯膜基底上，干燥后得到超疏水聚丙烯膜，另有杨龙飞等人[cn201911363540.5]利用聚丙烯、改性聚醚胺及极性增效剂制成功能母粒，其极性增效剂中的极性官能团可锚定于聚丙烯膜材料的表面，改善其表面极性，替代现有技术中的电晕处理步骤。
[0004]
但现有制备工艺为未能实现膜材的力学及透明度等性能的兼顾，为解决功能填料在复合材料中的分布差的问题，戚栋明等人[202110818449.9，202110818452.0]公开提供了一种通过包覆功能填料制备复合微球，并结合双螺杆挤出机技术制备纤维的方式，提高颜料及蒙脱土等填料在复合纤维中的分布排列，以改善其各项性能，但此类方法从未运用到膜材生产当中。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种聚丙烯膜材的制备方法包括以下步骤：
[0006]
s1、向丙烯酰胺(am)单体中先后加入功能填料、烷基酚聚氧乙烯醚(op-10)乳化剂及偶氮二异丁腈(aibn)引发剂，经预聚后转移至反应釜进行聚合制得功能复合微球；
[0007]
s2、将步骤s1中所制复合微球经干燥后与聚丙烯(pp)化纤切片投入挤出机中熔融共混挤出，并经吹膜机牵伸卷绕后制得聚丙烯膜材。
[0008]
优选地，所述功能填料为填料原料通过改性制得，所述改性剂为二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯(sg-al821)，所述填料原料为碳酸镁、蒙脱土、埃洛石、碳纳米管中的一种或多种，所述功能填料用量为步骤s1中所述单体总量的0.1％-15％。
[0009]
优选地，所述步骤s1中，所述改性方法为30-60℃下反应8-24h，搅拌转速为100-500r/min，所述改性剂的用量为填料原料的5％-50％。
[0010]
优选地，所述步骤s1中，所述的功能复合微球预聚方式为：利用细胞粉碎机对冰浴环境下的混合相进行乳化，时间为5-20min。
[0011]
优选地，所述步骤s2中，挤出机为双螺杆挤出机，挤出加工温度为170-250℃。
[0012]
优选地，所述步骤s2中，所述复合微球与聚丙烯化纤切片的进料速度为1-50rpm。
[0013]
优选地，所述步骤s2中，所述吹膜机口模直径为4-14cm，吹膜机吹胀比为1-5。
[0014]
优选地，所述步骤s2中，所述的膜材经模口挤出后收集方式为先经冷水浴迅速冷却，再通过外置吹膜机进行牵伸卷绕，卷绕速度为10-100r/min。
[0015]
优选地，所述步骤s2中，所述聚丙烯膜材的拉伸强度为77.18mpa，断裂伸长率为560.39％，透过率为94.87％。
[0016]
一种聚丙烯膜材，使用任一项所述的的制备方法制备得到。
[0017]
有益效果：
[0018]
1、本发明制备功能复合微球的方法简单易行，提高了功能填料利用率的同时，具有良好的工业可生产性。
[0019]
2、本发明通过将功能填料包覆于复合微球内，再经熔融共混、挤出、吹膜等工序制得聚丙烯膜材，解决了功能填料直接与化纤切片熔融共混相容性差的问题，同时，提高了功能填料的利用率。
[0020]
3、本发明所制备的复合材料内功能微球具有良好的变形能力，在剪切与拉伸等多重流动场作用下，可构筑良好的延伸取向结构，从而实现功能填料在复合纤维中的定向排列和分散排布，进而改善聚丙烯膜材拉伸强度低等缺陷，制备一种兼具强度与韧性的聚丙烯膜材。
[0021]
4、本发明提供了一种实施简单、工艺简便的聚丙烯膜材的制备方法，可应用于建材制备、膜材生产、片材生产等领域，具有良好的工业生产及应用价值。
附图说明
[0022]
图1为一种聚丙烯膜材的制备方法过程示意图。
[0023]
图2为实施例1中所述的复合微球的tem观察图。
[0024]
图3为实施例2中所述的聚丙烯膜材的tem图像。
[0025]
图4为实施例3中所述的聚丙烯膜材的数码图片。
具体实施方式
[0026]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员，其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0027]
实施例1～15
[0028]
结合附图1-4，一种聚丙烯膜材的制备方法，将8g碳酸镁溶解于100ml氯化铵溶液中，再向其中加入4g二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯(sg-al821)，随后在300r/min转速下经50℃反应12h，即可完成碳酸镁的改性。
[0029]
首先向80g丙烯酰胺(am)单体中先后加入8g上述改性后碳酸镁、烷基酚聚氧乙烯醚(op-10)乳化剂及1.6g偶氮二异丁腈(aibn)引发剂，将所述聚合体系置于冰浴环境中，通过细胞粉碎机进行超声乳化20min后，将其转移至三口夹套反应釜中进行聚合即可制得碳酸镁复合微球，聚合条件为：65℃反应24h，搅拌转速300r/min。
[0030]
然后将所制复合微球与聚丙烯切片分别经60℃真空干燥24h后，取1g碳酸镁复合微球粉末与4g聚丙烯化纤切片五份，各自混合均匀后加入双螺杆挤出机中，共混温度为170-250℃，转速为30r/min，将挤出后复合材料经冷水浴迅速冷却再通过外置吹膜机进行延流卷绕制得聚丙烯膜材，所述吹膜机口模直径为12cm，吹胀比为4，卷辊卷绕速度为80r/min。
[0031]
按照gb/t 2410-2008《透明塑料透过率和雾度的测定》对所述聚丙烯膜材进行薄膜透光率的测试，并通过labthink的xlw型聚丙烯吹塑薄膜拉伸强度与断裂伸长率试验仪测试所述聚丙烯膜材的力学性能，结果如表1所示。
[0032]
对比例1：
[0033]
将聚丙烯化纤切片经60℃真空干燥24h后，取5g聚丙烯化纤切片挤出样五份，先后加入双螺杆挤出机中，共混温度为170-250℃，转速30r/min，经过吹膜卷绕处理后得到聚丙烯膜材。
[0034]
按照gb/t 2410-2008《透明塑料透过率和雾度的测定》对所述聚丙烯膜材进行薄膜透光率的测试，并通过labthink的xlw型聚丙烯吹塑薄膜拉伸强度与断裂伸长率试验仪测试所述聚丙烯膜材的力学性能，结果如表1所示。
[0035]
对比例2：
[0036]
将碳酸镁粉末与聚丙烯切片经60℃真空干燥24h后，取1g碳酸镁与4g聚丙烯化纤切片挤出样五份，各自混合均匀后加入双螺杆挤出机中，共混温度为170-250℃，转速30r/min，经过吹膜、卷绕处理后得到聚丙烯膜材。
[0037]
按照gb/t 2410-2008《透明塑料透过率和雾度的测定》对所述聚丙烯膜材进行薄膜透光率的测试，并通过labthink的xlw型聚丙烯吹塑薄膜拉伸强度与断裂伸长率试验仪测试所述聚丙烯膜材的力学性能，结果如表1所示。
[0038]
对比例3：
[0039]
s1、向80g丙烯酰胺(am)单体中先后加入8g上述改性后碳酸镁、烷基酚聚氧乙烯醚(op-10)乳化剂及1.6g偶氮二异丁腈(aibn)引发剂，将所述聚合体系置于冰浴环境中，通过细胞粉碎机进行超声乳化20min后，将其转移至三口夹套反应釜中进行聚合即可制得碳酸镁复合微球，聚合条件为：65℃反应24h，搅拌转速300r/min。
[0040]
s2、将步骤s1中所制复合微球与聚丙烯切片分别经60℃真空干燥24h后，取1g碳酸镁复合微球粉末与4g聚丙烯化纤切片五份，各自混合均匀后加入双螺杆挤出机中，共混温度为150℃，转速30r/min，经过吹膜、卷绕处理后得到聚丙烯膜材。
[0041]
按照gb/t 2410-2008《透明塑料透过率和雾度的测定》对所述聚丙烯膜材进行薄膜透光率的测试，并通过labthink的xlw型聚丙烯吹塑薄膜拉伸强度与断裂伸长率试验仪
测试所述聚丙烯膜材的力学性能，结果如表1所示。
[0042]
对比例4：
[0043]
s1、向80g丙烯酰胺(am)单体中先后加入8g上述改性后碳酸镁、烷基酚聚氧乙烯醚(op-10)乳化剂及1.6g偶氮二异丁腈(aibn)引发剂，将所述聚合体系置于冰浴环境中，通过细胞粉碎机进行超声乳化20min后，将其转移至三口夹套反应釜中进行聚合即可制得碳酸镁复合微球，聚合条件为：65℃反应24h，搅拌转速300r/min。
[0044]
s2、将步骤s1中所制复合微球与聚丙烯切片分别经60℃真空干燥24h后，取1g碳酸镁复合微球粉末与4g聚丙烯化纤切片五份，各自混合均匀后加入双螺杆挤出机中，共混温度为260℃，转速30r/min，经过吹膜、卷绕处理后得到聚丙烯膜材。
[0045]
按照gb/t 2410-2008《透明塑料透过率和雾度的测定》对所述聚丙烯膜材进行薄膜透光率的测试，并通过labthink的xlw型聚丙烯吹塑薄膜拉伸强度与断裂伸长率试验仪测试所述聚丙烯膜材的力学性能，结果如表1所示。
[0046]
表1
[0047][0048][0049]
实施例、对比例中涉及的表征方法说明：
[0050]
利用透射电镜tem(日本jeol公司jsm～1200ex t20)观察碳酸镁复合微球的形态结构，并观测碳酸镁在复合微球内部包覆状态。
[0051]
通过labthink的xlw型聚丙烯吹塑薄膜拉伸强度与断裂伸长率试验仪对所述聚丙烯膜材的力学性能进行测试，从而对熔融温度进行进一步优选。
[0052]
按照gb/t 2410-2008《透明塑料透过率和雾度的测定》对所述聚丙烯薄膜的透光率进行测试与评定。
[0053]
本发明通过聚合将碳酸镁等功能填料包覆于复合微球内，再将其经熔融共混、挤出、吹膜等工序制得聚丙烯膜材，解决了功能填料直接与化纤切片熔融共混相容性差的问题的同时，提高了功能填料利用率，通过此类方法可构筑良好的延伸取向结构，从而实现功能填料在复合纤维中的定向排列和分散排布，进而提高本发明所述聚丙烯膜材的拉伸强度等性能，提供了一种实施简单、工艺简便的聚丙烯膜材的制备方法。
[0054]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。