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一种高透气性流延膜及其制备方法

2021-04-25 16:21:22

一种高透气性流延膜及其制备方法

  技术领域

  本发明涉及流延膜生产的技术领域,更具体地说,它涉及一种高透气性流延膜及其制备方法。

  背景技术

  流延膜在日常生活中应用十分普及,具有优越的透气防水性能和优良的透明性,广泛应用于塑料纸、包装袋、尿不湿等卫生用品、医疗服装等,是采用热塑性聚合物与填料混合而成,通过熔体流延骤冷生产的一种无拉伸、非定向额平挤薄膜。

  相关技术,如中国发明专利申请公开号CN110183768A公开了一种流延膜用高爽滑母粒及其制备方法和高爽滑流延膜,该流延膜用高爽滑母粒包括以下重量份的组分:PE粉40-80份;主抗氧剂2-8份;辅助抗氧剂2-8份;硬脂酸锌2-8份;抗静电剂2-8份;爽滑剂5-20份;开口剂2-8份。使用该高爽滑母粒制得的流延膜解决了流延膜在高速包装流水线上存在的原料中添加剂容易在激冷辊上析出以及薄膜放置一、二个月爽滑性能下降明显的问题。

  针对上述技术特征,在尿不湿等卫生用品、医疗服装用品等领域使用的流延膜透气性能要求较高,上述发明获得的高爽滑流延膜不涉及到透气性能的改进,透气性能不高,不能满足透气性能要求较高的产品需求,使其应用领域受到局限。

  发明内容

  针对现有技术存在的不足,本发明的第一个目的在于提供一种高透气性流延膜,其具有提高流延膜透气性能的优点,扩大该流延膜的应用范围。

  本发明的第二个目的在于提供一种高透气性流延膜的制备方法,其可以制备具有高透气性的流延膜。

  为实现上述第一个目的,本发明提供了如下技术方案:

  一种高透气性流延膜,所述流延膜由包括以下重量份的原料制成:

  聚乙烯:85份-110份;

  甲醇:13份-18份;

  丙烯-乙烯共聚物:35份-46份;

  无机填料:75份-95份;

  补强剂:0.5份-1.8份;

  偶联剂:0.8份-1.6份;

  抗热稳定剂:1.5份-2.3份;

  其中,所述无机填料为二氧化硅和碳酸钙按质量比为1:3的比例混合而成。

  通过采用上述技术方案,甲醇的表面张力较小,混合时甲醇可以置换无机填料颗粒表面吸附的水分,降低无机颗粒相互之间的氢键作用,从而减少无机填料颗粒聚结的毛细管力,避免无机填料颗粒因团聚影响自身性能,同时在经过蒸汽热水槽时将甲醇溶解在水中,使流延膜上形成具有透气防水的微孔,从而提高透气性能;此外,古马隆树脂对流延膜具有补强作用,可以提高机械性能。

  进一步地,所述碳酸钙为合成碳酸钙,所述合成碳酸钙的制备方法包括如下步骤:

  S01、称取重量分数为5份-12份的氧化钙,随后加入蒸馏水,控制温度体系为60℃-80℃,搅拌溶解,制得质量浓度为0.1mol/L的氢氧化钙溶液;

  S02、量取重量份数为1份-2份的聚丙烯酸,随后加入蒸馏水,控制温度体系为95℃-105℃,搅拌溶解,制得浓度为0.75g/L的聚丙烯酸溶液;

  S03、在聚丙烯酸溶液中加入步骤S01中获得的氢氧化钙溶液,控制温度体系为85℃-100℃,搅拌混合30min-50min,制得混合溶液;

  S04、在混合溶液的底部通入二氧化碳气体,控制通入的气体流量为0.1L/min,同时进行搅拌,搅拌速率为150rpm-300rpm,检测体系的PH值达到7时,停止通入二氧化碳气体,过滤、洗涤、干燥后,即得合成碳酸钙。

  通过采用上述技术方案,利用聚丙烯酸作为有机基质,改变不同晶面的相对生长速率,达到控制晶体形貌的目的,使合成的碳酸钙具有特殊的形貌,改变碳酸钙的自身性能,明显改善流延膜的透气性能和机械性能。

  进一步地,所述抗热稳定剂为硬脂酸钙和环氧亚麻籽油按质量比为3:1的比例混合而成。

  通过采用上述技术方案,采用硬脂酸钙和环氧籽油按一定配比混合作为抗热稳定剂,两者协同作用,可以提高流延膜原料中各组分的抗热稳定性,减少抗热稳定剂的用量,节省材料。

  进一步地,所述偶联剂为KH792、KH560或A-172中的一种或几种混合物。

  通过采用上述技术方案,偶联剂可以改善聚乙烯、丙烯-乙烯共聚物类的有机物与无机填料之间的界面结合,提高无机填料的分散性,进而获得透气性和机械性能良好的流延膜。

  进一步地,所述补强剂为木质素、炭黑和古马隆树脂中的一种或几种混合物。

  通过采用上述技术方案,木质素、古马隆树脂和炭黑均对流延膜具有补强作用,可以提高流延膜的拉伸强度和抗穿刺能力,从而改善机械性能。

  进一步地,所述二氧化硅的粒径为2μm-5μm。

  进一步地,所述流延膜由包括以下重量份的原料制成:

  聚乙烯:85份;

  甲醇:13份;

  丙烯-乙烯共聚物:46份;

  无机填料:95份;

  古马隆树脂:0.5份;

  KH792:1.2份;

  抗热稳定剂:1.5份;

  其中,所述抗热稳定剂由硬质酸钙和环氧亚麻籽油按质量比为3:1的比例混合而成,所述无机填料由二氧化硅和合成碳酸钙按质量比为1:3的比例混合而成,所述二氧化硅的粒径为2μm-5μm,所述合成碳酸钙的制备方法包括如下步骤:

  S01、称取重量分数为8kg的氧化钙,随后加入蒸馏水,控制温度体系为80℃,搅拌溶解,制得质量浓度为0.1mol/L的氢氧化钙溶液;

  S02、称取重量份数为1kg的聚丙烯酸,随后加入蒸馏水,控制温度体系为105℃,搅拌溶解,制得浓度为0.75g/L的聚丙烯酸溶液;

  S03、在聚丙烯酸溶液中加入步骤S01中获得的氢氧化钙溶液,控制温度体系为100℃,搅拌混合50min,制得混合溶液;

  S04、在混合溶液的底部通入二氧化碳气体,控制通入的气体流量为0.1L/min,同时进行搅拌,搅拌速率为250rpm,检测体系的PH值达到7时,停止通入二氧化碳气体,过滤、洗涤、干燥后,即得合成碳酸钙。

  通过采用上述技术方案,对流延膜各组分含量的配比以及工艺参数进行具体限定,可以获得透气性能和机械性能较佳的流延膜。

  为实现上述第二个目的,本发明提供了如下技术方案:

  一种高透气性流延膜的制备方法,包括以下步骤:

  S1、将聚乙烯、甲醇、丙烯-乙烯共聚物、二氧化硅、碳酸钙和抗热稳定剂混合后,均加入密炼机中进行捏合密炼,密炼温度为150℃-190℃,密炼时间5min-15min;

  S2、将步骤S1的产物利用双螺杆挤出机挤出造粒,挤出机的转速为200rpm-500rpm,温度为140℃-180℃;

  S3、采用流延法将步骤S2获得的塑料粒子制成薄膜,制膜温度为200℃-250℃,随后对流延膜进行单向拉伸,拉伸温度为60℃-90℃,拉伸速度为80mm/min-120mm/min,拉伸定型为20min-35min;

  S4、将步骤S3制得的流延膜经过蒸汽热水槽,停留4min-8min,溶解薄膜中的甲醇,干燥后即得高透气性流延膜。

  通过采用上述技术方案,采用密炼与双螺杆混炼的方式进行流延膜的制备,可以提高流延膜各组分混合的均匀度,利用上述方案制备获得的流延膜具有较好的透气性能和机械性能。

  进一步地,在步骤S1中的初始,预先利用甲醇对二氧化硅和碳酸钙进行洗涤,连续洗涤次数为3次,干燥后加入密炼机中。

  通过采用上述技术方案,利用甲醇预先对二氧化硅和碳酸钙进行洗涤,甲醇的表面张力较小,可以置换二氧化硅和碳酸钙表面吸附的水分子,进一步减少颗粒的团聚,从而改善二氧化硅和碳酸钙自身的性能,提高流延膜的透气性和机械性能。

  综上所述,本发明具有以下有益效果:

  第一、甲醇的表面张力较小,混合时甲醇可以置换无机填料颗粒表面吸附的水分,降低无机颗粒相互之间的氢键作用,从而减少无机填料颗粒聚结的毛细管力,避免无机填料颗粒因团聚影响自身性能,同时在经过蒸汽热水槽时将甲醇溶解在水中,使流延膜上形成具有透气防水的微孔,从而提高透气性能;此外,古马隆树脂对流延膜具有补强作用,可以提高机械性能。

  第二、利用聚丙烯酸作为有机基质,改变不同晶面的相对生长速率,达到控制晶体形貌的目的,使合成的碳酸钙具有特殊的形貌,改变碳酸钙的自身性能,明显改善流延膜的透气性能和机械性能。

  第三、利用甲醇预先对二氧化硅和碳酸钙进行洗涤,甲醇的表面张力较小,可以置换二氧化硅和碳酸钙表面吸附的水分子,进一步减少颗粒的团聚,从而改善二氧化硅和碳酸钙自身的性能,提高流延膜的透气性和机械性能。

  具体实施方式

  以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

  在以下制备例、实施例和对比例中所使用的原料来源如下表1所示:

  表1-原料来源

  

  

  制备例

  制备例1

  一种合成碳酸钙,包括以下步骤制成:

  S01、称取重量分数为5kg的氧化钙,随后加入蒸馏水,控制温度体系为70℃,搅拌溶解,制得质量浓度为0.1mol/L的氢氧化钙溶液;

  S02、称取重量份数为2kg的聚丙烯酸,随后加入蒸馏水,控制温度体系为100℃,搅拌溶解,制得浓度为0.75g/L的聚丙烯酸溶液;

  S03、在聚丙烯酸溶液中加入步骤S01中获得的氢氧化钙溶液,控制温度体系为85℃,搅拌混合40min,制得混合溶液;

  S04、在混合溶液的底部通入二氧化碳气体,控制通入的气体流量为0.1L/min,同时进行搅拌,搅拌速率为150rpm,检测体系的PH值达到7时,停止通入二氧化碳气体,过滤、洗涤、干燥后,即得合成碳酸钙。

  制备例2

  一种合成碳酸钙,包括以下步骤制成:

  S01、称取重量分数为12kg的氧化钙,随后加入蒸馏水,控制温度体系为60℃,搅拌溶解,制得质量浓度为0.1mol/L的氢氧化钙溶液;

  S02、称取重量份数为2kg的聚丙烯酸,随后加入蒸馏水,控制温度体系为95℃,搅拌溶解,制得浓度为0.75g/L的聚丙烯酸溶液;

  S03、在聚丙烯酸溶液中加入步骤S01中获得的氢氧化钙溶液,控制温度体系为95℃,搅拌混合30min,制得混合溶液;

  S04、在混合溶液的底部通入二氧化碳气体,控制通入的气体流量为0.1L/min,同时进行搅拌,搅拌速率为300rpm,检测体系的PH值达到7时,停止通入二氧化碳气体,过滤、洗涤、干燥后,即得合成碳酸钙。

  制备例3

  一种合成碳酸钙,包括以下步骤制成:

  S01、称取重量分数为8kg的氧化钙,随后加入蒸馏水,控制温度体系为80℃,搅拌溶解,制得质量浓度为0.1mol/L的氢氧化钙溶液;

  S02、称取重量份数为1kg的聚丙烯酸,随后加入蒸馏水,控制温度体系为105℃,搅拌溶解,制得浓度为0.75g/L的聚丙烯酸溶液;

  S03、在聚丙烯酸溶液中加入步骤S01中获得的氢氧化钙溶液,控制温度体系为100℃,搅拌混合50min,制得混合溶液;

  S04、在混合溶液的底部通入二氧化碳气体,控制通入的气体流量为0.1L/min,同时进行搅拌,搅拌速率为250rpm,检测体系的PH值达到7时,停止通入二氧化碳气体,过滤、洗涤、干燥后,即得合成碳酸钙。

  实施例

  一种高透气性流延膜,由以下步骤制成:

  S1、将聚乙烯、甲醇、丙烯-乙烯共聚物、二氧化硅、碳酸钙、抗热稳定剂、补强剂和偶联剂混合后,均加入密炼机中进行捏合密炼,密炼温度和密炼时间参照表2;

  S2、将步骤S1的产物利用双螺杆挤出机挤出造粒,挤出机的转速和挤出温度参照表2;

  S3、采用流延法将步骤S2获得的塑料粒子制成薄膜,制膜温度参照表2,随后对流延膜进行单向拉伸,拉伸温度、拉伸速度和拉伸定型时间参照表2;

  S4、将步骤S3制得的流延膜经过蒸汽热水槽,停留时间参照表2,溶解薄膜中的甲醇,干燥后即得高透气性流延膜。

  实施例1-3

  实施例1-3的不同原料重量和不同工艺参数,如表2所示:

  表2-实施例1-3的原料重量和工艺参数

  

  

  其中,实施例1-3中无机填料由二氧化硅和碳酸钙按质量比为1:3的比例混合而成,二氧化硅的粒径为2μm-5μm。

  实施例4

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,热稳定剂由硬脂酸钙和环氧亚麻籽油按质量比为3:1的比例混合而成。

  实施例5

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,热稳定剂由硬脂酸钙和环氧亚麻籽油按质量比为1:1的比例混合而成。

  实施例6

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,热稳定剂由硬脂酸钙和环氧亚麻籽油按质量比为2:1的比例混合而成。

  实施例7

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,碳酸钙采用制备例1获得的合成碳酸钙。

  实施例8

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,碳酸钙采用制备例2获得的合成碳酸钙。

  实施例9

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,碳酸钙采用制备例3获得的合成碳酸钙。

  实施例10

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,在步骤S1中的初始,预先利用甲醇对二氧化硅和碳酸钙进行洗涤,连续洗涤次数为3次,干燥后加入密炼机中。

  实施例11

  一种高透气性流延膜,由以下步骤制成:

  S1、利用甲醇对无机填料进行洗涤,连续洗涤次数为3次,干燥,将85kg聚乙烯、13kg甲醇、46kg丙烯-乙烯共聚物、洗涤后95kg无机填料、1.5kg热稳定剂、0.5kg古马隆树脂和1.2kg KH792混合后,均加入密炼机中进行捏合密炼,密炼温度为150℃,密炼时间10min;

  S2、将步骤S1的产物利用双螺杆挤出机挤出造粒,挤出机的转速为200rpm,温度为160℃;

  S3、采用流延法将步骤S2获得的塑料粒子制成薄膜,制膜温度为200℃,随后对流延膜进行单向拉伸,拉伸温度为70℃,拉伸速度为100mm/min,拉伸定型为30min;

  S4、将步骤S3制得的流延膜经过蒸汽热水槽,停留8min,溶解薄膜中的甲醇,干燥后即得高透气性流延膜;

  其中,热稳定剂为硬质酸钙和环氧亚麻籽油按质量比为3:1的比例混合而成,无机填料由二氧化硅和合成碳酸钙按质量比为1:3的比例混合而成,二氧化硅的粒径为2μm-5μm,合成碳酸钙采用制备例3获得的合成碳酸钙。

  对比例

  对比例1

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,流延膜原料组分中的甲醇采用聚乙烯替代。

  对比例2

  一种高透气性流延膜,与实施例1的区别在于,流延膜原料组分中的古马隆树脂采用聚乙烯替代。

  对比例3

  中国发明专利申请公开号CN110183768A公开了一种流延膜用高爽滑母粒及其制备方法和高爽滑流延膜。

  性能检测试验

  采用GB/T1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法》检测实施例1-11和对比例1-2的水蒸气透过率(g/m2·24h);

  采用GB13022-1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》检测实施例1-11和对比例1-2的拉伸强度(MPa);

  采用GB/T10004《关于包装塑料复合膜穿刺强度测试方法》检测实施例1-11和对比例1-2的抗穿刺能力。

  表3-实施例1-11和对比例1-2的检测数据汇总

  

  根据表3中实施例1和对比例1的检测数据对比可知,通过在流延膜的原料组分中添加甲醇,甲醇的表面张力较小,混合时甲醇可以置换无机填料颗粒表面吸附的水分,降低无机颗粒相互之间的氢键作用,从而减少无机填料颗粒聚结的毛细管力,避免无机填料颗粒因团聚影响自身性能,同时在经过蒸汽热水槽时将甲醇溶解在水中,使流延膜上形成具有透气防水的微孔,从而提高流延膜的水蒸气透过率,改善透气性能。

  根据表3中实施例1和对比例2的检测数据对比可知,通过在流延膜的原料组分中添加古马隆树脂,其对流延膜具有补强作用,可以提高流延膜的拉伸强度和抗穿刺能力,从而改善机械性能。

  根据表3中实施例1、7-9的检测数据对比可知,通过添加合成碳酸钙,可以提高流延膜的水蒸气透过率、拉伸强度和抗穿刺能力。利用聚丙烯酸作为有机基质,改变不同晶面的相对生长速率,达到控制晶体形貌的目的,使合成的碳酸钙具有特殊的形貌,改变碳酸钙的自身性能,明显改善流延膜的透气性能和机械性能。

  根据表3中实施例1、10的检测数据对比可知,通过利用甲醇预先对二氧化硅和碳酸钙进行洗涤,流延膜的水蒸气透过率、拉伸强度和抗穿刺能力提高,甲醇的表面张力较小,可以置换二氧化硅和碳酸钙表面吸附的水分子,减少颗粒的团聚,从而改善二氧化硅和碳酸钙自身的性能,提高流延膜的透气性和机械性能。

  本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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