专利名称：一种微发泡反射膜及其制备方法
技术领域：
本发明属微发泡材料的制备领域，涉及一种微发泡反射膜及其制备方法，特别是涉及一种基于微发泡技术的平板显示的反射膜及制备方法，具体地说，是一种聚丙烯微发泡薄膜及制备方法。
背景技术：
微发泡成型技术是指以热塑性材料为基体，通过特殊的加工工艺，使制品中间层密布泡孔尺寸从一微米到几十微米尺寸的封闭微孔。目前国内对微孔塑料的研究主要集中在微孔塑料力学性能的提升上。对其光学性能的研究较少。事实上，在国外，面对全球对于节能的浪潮，高科技业者纷纷跨足照明灯具领域， 期望利用低耗电、高效率的LED以及冷阴极灯管(CCFL)取代效率不佳的日光灯管。新光源灯具的发展虽然极具市场前景，但由于发光元件本身结构的因素，使得灯具制作完成之后产生程度不一的眩光及亮度不均勻现象，故在现阶段推动上仍有一定程度的困难。目前为解决眩光以及亮度不均勻的问题，市场上大多采用光学扩散板或反射板来应用，不过这些材料本身仍存在相当多的限制，例如透光性不佳、成本昂贵、不易进行二次加工、镜面反射率过高以及反射能力不足等。针对这些新问题，初芝电子(HATSUSHIBA)代理日本古河电工的微发泡反射板 (MCPET)，能够协助灯具业者解决眩光及亮度不均勻等问题，并且借由微发泡反射的高反射和扩散能力，在不增加光源的情况下，进而提升灯具的照度，视结构设计与应用，提升幅度可高达40% 60%。初芝研制的微发泡反射板的正式名称为MCPET(Micrc) Cellular PET)，采用 PET (polyethylene)为基材进行发泡制程。MCPET具有下列优点优异的光反射特性(99% 以上全反射率、扩散反射率96%、镜面反射率3% )、轻巧、承受高温(在160°C下仍能保持形状)、可利用PET资源回收方式废弃处理、材料未使用有害原料，以及表面具有高平滑性等。另在二次加工方面，初芝表示，可利用裁切、冲压、弯曲、加热等方式进行成型。 MCPET材料本身的难燃性符合发泡材料UL94-HBF的燃烧标准。此外，由于MCPET材料的绝佳特性，因此对于各波长光源的反射能力都能够维持均一性，对于有忠实反射原光源要求的情况下，更能发挥其特长。该公司强调，除了 LED以及冷阴极灯管(CCFL)灯具之外，对于室内灯源以及广告灯箱的应用方面，也能够在减少灯管数量情况下，维持所期望的亮度与照度，进而减少照明电费的支出，达到节约能源的目的。初芝表示，目前日本机场、便利商店、东京车站和灯具厂都已导入使用MCPET材料，进行包括提升照度、均勻亮度、降低用电等各方面的应用。然而，相对于PP，PET成本高昂，且加工条件要求较高，技术难度较大，不利于工业化生产。而对于广告灯箱及小型液晶显示器，反射薄膜的耐温要求不高，可用成本更为低廉的PP代替。当前国内制备的反射膜主要是掺杂碳酸钙，二氧化钛粉末的无发泡薄膜，其镜面反射率过高而漫反射率较低，不适用于LED显示器反光膜。对此，本发明涉及一种基于微发泡技术的PP反射膜及制备方法，填补了国内在微发泡反光薄膜这一领域的空白。
发明内容
本发明以化学法微发泡工艺制备的聚丙烯(PP)薄膜，其制备原理是以纯PP为基体，马来酸酐为交联剂，过氧化二苯甲酰为自由基引发剂，复合AC为发泡剂，将四者混合后第一步在双螺杆挤出机中交联造粒。其反应过程为(1)在165 170°C的温度范围将PP熔融；(2)在170 175°C温度范围将纯PP与马来酸酐在过氧化二苯甲酰的引发下进行自由基接枝，提高PP熔融指数；(3)在175 180°C温度范围将过氧化物热分解，除去残余的自由基，防止聚合物降解，然后挤出造粒。第二步为单螺杆挤出后流延成膜的控制温度范围为 180 230°C。该挤出反应过程为⑴在170 190°C温度范围将粒料熔融；⑵在190 230°C温度范围使粒料中的复合AC发泡剂完全分解，使得发泡剂产生的气体溶解到接枝的 PP中；C3)在200 180°C温度范围内，即降低模口温度，使得PP的黏度上升，防止发生气泡合并现象，最后流延成膜。本发明包含了一种发泡剂的高熔体强度接枝PP母料的制备技术，先用乙醚将马来酸酐，过氧化二苯甲酰溶解，再与PP混合；待乙醚挥发后将PP及复合AC发泡剂置于混料机中低速搅拌，10 20分钟后取出。将得到的预混料投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，挤出后用造粒机造粒。此方法将PP接枝与造粒同时进行，且在PP熔体强度较低时先进行发泡剂与PP 的混合，使得混合均勻，有利于形成均勻致密的气孔核。目前常用的方法是先将PP改性后再与发泡剂混合，由于改性后的PP熔体强度较高，不利于发泡剂的均勻分散，最后成品往往会有气泡分布不均，并泡等现象。而此方法则把PP的改性和混合发泡剂一步进行，简化了制备工艺，同时节约能源。本发明的一种微发泡反射膜，所述的微发泡反射膜为聚丙烯白色不透明薄膜，厚度为0. 5 1mm，泡孔直径为5 50 μ m，泡孔密度为IO9 IO11个/cm3。其中，所述的聚丙烯的熔融指数为1. 6 3. 6g/10min。本发明还提供了一种微发泡反射膜的制备方法，以聚丙烯、马来酸酐和复合发泡剂为主要原料，配以微量的过氧化二苯甲酰为引发剂，先在双螺杆挤出机中交联、造粒，最后在单螺杆挤出机中挤出后流延成膜；制备的具体步骤如下(1)发泡料预混用乙醚将马来酸酐和过氧化二苯甲酰溶解，得到预混料a，将聚丙烯与预混料a混合，待乙醚挥发后得到预混料b ；按比例称取偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠和柠檬酸三钠粉末，将三者混合配置复合发泡剂；将预混料b和复合发泡剂置于混料机中低速搅拌，10 20分钟后取出，得到预混料c ；(2)发泡料挤出造粒将⑴得到的预混料投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，挤出后用造粒机造粒；(3)粒料发泡挤出将( 所得的粒料投入单螺杆挤出机的加料口中，料筒温度为 180 230°C，模头温度为180 190°C，螺杆转速40 90转/分钟，挤出后流延成膜；其中，按质量份数计算，原料组成为
聚丙烯100 130份，马来酸酐0. 03 0. 05份，过氧化二苯甲酰0. 01 0. 02份；复合发泡剂组成为偶氮二甲酰胺0. 2 0. 5份，碳酸氢钠0. 3 0. 4份，柠檬酸三钠0. 1 0. 2份。作为优选的技术方案其中，如上所述的一种微发泡反射膜的制备方法，所述的聚丙烯的熔融指数为 L 6 3·6g/10mino如上所述的一种微发泡反射膜的制备方法，所述的双螺杆长径比为33 1 55 1，单螺杆的长径比为40 1 56 1。如上所述的一种微发泡反射膜的制备方法，所述的双螺杆的控制温度范围为 165 180°C ；第一区温度设定范围为165 170°C，即将聚丙烯熔融；第二区温度设定为 170 175°C，即将聚丙烯与马来酸酐在过氧化二苯甲酰的引发下进行自由基接枝，提高聚丙烯熔融指数；第三区温度设定为175 180°C，即将过氧化物热分解，除去残余的自由基， 防止聚合物降解。如上所述的一种微发泡反射膜的制备方法，所述的单螺杆挤出机的挤出压力为 20 50MPa ；单螺杆的控制温度范围为180 230°C ；该挤出过程温度设定同样分为三区 第一区温度设定范围为170 190°C，即将粒料熔融；第二区温度设定为190 230°C，即使粒料中的复合发泡剂完全分解，使得复合发泡剂产生的气体完全溶解到树脂基体中；第三区温度设定为180 200°C，即将降低温度，使得聚丙烯的黏度上升，防止发生并泡现象。本发明提供了一种微发泡PP薄膜的制备技术，采用纯PP为基体，马来酸酐为交联剂，过氧化二苯甲酰为自由基引发剂，复合AC为发泡剂制备的发泡PP薄膜，纯PP熔融指数为1. 6 3. 6g/10min。马来酸酐、过氧化二苯甲酰、偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠、柠檬酸三钠均为化学纯级的原料。微发泡PP薄膜的泡孔直径为5 50 μ m，呈白色不透明薄膜，对可见光的漫反射率达93 99%。目前对微发泡的研究主要集中在微发泡制品力学性能方面，而对其光学特性研究较少。有益效果以纯PP为基体，马来酸酐为交联剂，过氧化二苯甲酰为自由基引发剂，复合发泡剂制备的微发泡PP薄膜，第一将PP接枝与造粒同时进行，在PP未接枝时熔体强度较低，此时有利于复合发泡剂与PP的混合；第二接枝后的PP由于熔体强度高，可以采用相对较高的发泡温度，从而使得AC完全分解，否则薄膜将会发黄而不是呈白色。此方法简化了制备工艺，同时节约能源，并能的到泡孔均勻的PP薄膜。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的一种微发泡反射膜，所述的微发泡反射膜为聚丙烯白色不透明薄膜，厚度为0. 5 1mm，泡孔直径为5 50 μ m，泡孔密度为IO9 IO11个/cm3。其中，所述的聚丙烯的熔融指数为1. 6 3. 6g/10min。实施例1(1)发泡料预混用乙醚将0. 03份马来酸酐和0. 01份过氧化二苯甲酰溶解，得到预混料a，将100份聚丙烯与预混料a混合，待乙醚挥发后得到预混料b ；称取0. 2份偶氮二甲酰胺、0. 3份碳酸氢钠和0. 1份柠檬酸三钠粉末，三者均勻混合配置复合发泡剂；将预混料b和复合发泡剂置于混料机中低速搅拌，15分钟后取出，得到预混料c，所述的份数均按质量份数计；(2)发泡料挤出造粒将⑴得到的预混料c投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，双螺杆长径比为45 1，挤出后用造粒机造粒；(3)粒料发泡挤出将( 所得的粒料投入单螺杆挤出机的加料口中，料筒温度为180 230°C，模头温度为180 190°C，螺杆转速40 90转/分钟，单螺杆的长径比为 50 1，挤出后流延成膜；流延成膜制得厚度为0. 7mm的微发泡PP薄膜，其泡孔直径为20 45 μ m,泡孔密度为IO9 IO11个/cm3，无并泡现象，为白色不透明薄膜，经测试对可见光的漫反射率达 95%。实施例2(1)发泡料预混用乙醚将0. 04份马来酸酐和0. 02份过氧化二苯甲酰溶解，得到预混料a，将100份聚丙烯与预混料a混合，待乙醚挥发后得到预混料b ；称取0. 2份偶氮二甲酰胺、0. 4份碳酸氢钠和0. 2份柠檬酸三钠粉末，三者均勻混合配置复合发泡剂；将预混料b和复合发泡剂置于混料机中低速搅拌，15分钟后取出，得到预混料c，所述的份数均按质量份数计；(2)发泡料挤出造粒将⑴得到的预混料c投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，双螺杆长径比为45 1，挤出后用造粒机造粒；(3)粒料发泡挤出将( 所得的粒料投入单螺杆挤出机的加料口中，料筒温度为180 230°C，模头温度为180 190°C，螺杆转速40 90转/分钟，单螺杆的长径比为 50 1，挤出后流延成膜；流延成膜制得厚度为0. 7mm的微发泡PP薄膜，其泡孔直径为15 30 μ m,泡孔密度为IO9 IO11个/cm3，无并泡现象，为白色不透明薄膜，经测试对可见光的漫反射率达 97%。实施例3(1)发泡料预混用乙醚将0. 05份马来酸酐和0. 02份过氧化二苯甲酰溶解，得到预混料a，将100份聚丙烯与预混料a混合，待乙醚挥发后得到预混料b ；称取0. 3份偶氮二甲酰胺、0. 3份碳酸氢钠和0. 2份柠檬酸三钠粉末，三者均勻混合配置复合发泡剂；将预混料b和复合发泡剂置于混料机中低速搅拌，15分钟后取出，得到预混料c，所述的份数均按质量份数计；(2)发泡料挤出造粒将⑴得到的预混料c投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，双螺杆长径比为45 1，挤出后用造粒机造粒；(3)粒料发泡挤出将(2)所得的粒料投入单螺杆挤出机的加料口中，料筒温度为180 230°C，模头温度为180 190°C，螺杆转速40 90转/分钟，单螺杆的长径比为 50 1，挤出后流延成膜；流延成膜制得厚度为0. 7mm的微发泡PP薄膜，其泡孔直径为5 35 μ m，泡孔密度为101° IO11个/cm3，无并泡现象，为白色不透明薄膜，经测试对可见光的漫反射率达98%。实施例4(1)发泡料预混用乙醚将0. 05份马来酸酐和0. 02份过氧化二苯甲酰溶解，得到预混料a，将100份聚丙烯与预混料a混合，待乙醚挥发后得到预混料b ；称取0. 5份偶氮二甲酰胺、0. 4份碳酸氢钠和0. 2份柠檬酸三钠粉末，三者均勻混合配置复合发泡剂；将预混料b和复合发泡剂置于混料机中低速搅拌，15分钟后取出，得到预混料c，所述的份数均按质量份数计；(2)发泡料挤出造粒将⑴得到的预混料c投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，双螺杆长径比为45 1，挤出后用造粒机造粒；(3)粒料发泡挤出将( 所得的粒料投入单螺杆挤出机的加料口中，料筒温度为180 230°C，模头温度为180 190°C，螺杆转速40 90转/分钟，单螺杆的长径比为 50 1，挤出后流延成膜；流延成膜制得厚度为0. 7mm的微发泡PP薄膜，其泡孔直径为15 50 μ m,泡孔密度为IOltl IO11个/cm3，无并泡现象，为白色不透明薄膜，经测试对可见光的漫反射率达 95%。实施例5(1)发泡料预混用乙醚将0. 04份马来酸酐和0. 02份过氧化二苯甲酰溶解，得到预混料a，将100份聚丙烯与预混料a混合，待乙醚挥发后得到预混料b ；称取0. 2份偶氮二甲酰胺、0. 3份碳酸氢钠和0. 1份柠檬酸三钠粉末，三者均勻混合配置复合发泡剂；将预混料b和复合发泡剂置于混料机中低速搅拌，15分钟后取出，得到预混料c，所述的份数均按质量份数计；(2)发泡料挤出造粒将⑴得到的预混料c投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，双螺杆长径比为45 1，挤出后用造粒机造粒；(3)粒料发泡挤出将( 所得的粒料投入单螺杆挤出机的加料口中，料筒温度为180 230°C，模头温度为180 190°C，螺杆转速40 90转/分钟，单螺杆的长径比为 50 1，挤出后流延成膜；流延成膜制得厚度为0. 7mm的微发泡PP薄膜，其泡孔直径为25 50 μ m,泡孔密度为IO9 IO11个/cm3，无并泡现象，为白色不透明薄膜，经测试对可见光的漫反射率达 94%。
实施例6(1)发泡料预混用乙醚将0. 05份马来酸酐和0. 02份过氧化二苯甲酰溶解，得到预混料a，将100份聚丙烯与预混料a混合，待乙醚挥发后得到预混料b ；称取0. 4份偶氮二甲酰胺、0. 3份碳酸氢钠和0. 1份柠檬酸三钠粉末，三者均勻混合配置复合发泡剂；将预混料b和复合发泡剂置于混料机中低速搅拌，15分钟后取出，得到预混料c，所述的份数均按质量份数计；(2)发泡料挤出造粒将⑴得到的预混料c投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，双螺杆长径比为45 1，挤出后用造粒机造粒；(3)粒料发泡挤出将( 所得的粒料投入单螺杆挤出机的加料口中，料筒温度为180 230°C，模头温度为180 190°C，螺杆转速40 90转/分钟，单螺杆的长径比为 50 1，挤出后流延成膜；流延成膜制得厚度为0. 7mm的微发泡PP薄膜，其泡孔直径为10 50 μ m,泡孔密度为IO9 IOltl个/cm3，有并泡现象，为白色不透明薄膜，经测试对可见光的漫反射率为 93%。
权利要求
1.一种微发泡反射膜，其特征是所述的微发泡反射膜为聚丙烯白色不透明薄膜，厚度为0. 5 1mm，泡孔直径为5 50 μ m，泡孔密度为IO9 IO11个/cm3。
2.根据权利要求1所述的一种微发泡反射膜，其特征在于，所述的聚丙烯的熔融指数为 L 6 3· 6g/10mino
3.一种制备如权利要求1所述的微发泡反射膜的方法，其特征是以聚丙烯、马来酸酐和复合发泡剂为主要原料，配以微量的过氧化二苯甲酰为引发剂，先在双螺杆挤出机中交联、造粒，最后在单螺杆挤出机中挤出后流延成膜；制备的具体步骤如下(1)发泡料预混用乙醚将马来酸酐和过氧化二苯甲酰溶解，得到预混料a，将聚丙烯与预混料a混合，待乙醚挥发后得到预混料b ；按比例称取偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠和柠檬酸三钠粉末，将三者混合配置复合发泡剂；将预混料b和复合发泡剂置于混料机中低速搅拌，10 20分钟后取出，得到预混料c ；(2)发泡料挤出造粒将(1)得到的预混料c投入双螺杆挤出机加料口中，料筒温度为 165 180°C，模头温度为175 180°C，螺杆转速为10 100转/分钟，挤出后用造粒机造粒；(3)粒料发泡挤出将( 所得的粒料投入单螺杆挤出机的加料口中，料筒温度为 180 230°C，模头温度为180 190°C，螺杆转速40 90转/分钟，挤出后流延成膜；其中，按质量份数计算，原料组成为 聚丙烯100 130份， 马来酸酐0. 03 0. 05份， 过氧化二苯甲酰0. 01 0. 02份； 复合发泡剂组成为 偶氮二甲酰胺0.2 0.5份， 碳酸氢钠0. 3 0. 4份， 柠檬酸三钠0. 1 0. 2份。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯的熔融指数为1.6 3. 6g/10mino
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆长径比为33 1 55 1，单螺杆的长径比为40 1 56 1。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆的控制温度范围为 165 180°C ；第一区温度设定范围为165 170°C，即将聚丙烯熔融；第二区温度设定为 170 175°C，即将聚丙烯与马来酸酐在过氧化二苯甲酰的引发下进行自由基接枝，提高聚丙烯熔融指数；第三区温度设定为175 180°C，即将过氧化物热分解，除去残余的自由基， 防止聚合物降解。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的单螺杆挤出机的挤出压力为 20 50MPa ；单螺杆的控制温度范围为180 230°C ；该挤出过程温度设定同样分为三区 第一区温度设定范围为170 190°C，即将粒料熔融；第二区温度设定为190 230°C，即使粒料中的复合发泡剂完全分解，使得复合发泡剂产生的气体完全溶解到树脂基体中；第三区温度设定为180 2000°C，即将降低温度，使得聚丙烯的黏度上升，防止发生并泡现象。
全文摘要
本发明涉及一种微发泡反射膜及其制备方法，特别是涉及一种基于微发泡技术的平板显示的反射膜及制备方法，具体地说，是一种聚丙烯微发泡薄膜及制备方法。本发明的一种微发泡反射膜，为聚丙烯白色不透明薄膜，厚度为0.5～1mm，泡孔直径为5～50μm，泡孔密度为109～1011个/cm3。本发明的一种微发泡反射膜的制备方法，以聚丙烯(PP)、马来酸酐和复合发泡剂为主要原料，配以微量的过氧化二苯甲酰为引发剂，先在双螺杆挤出机中交联、造粒，最后在单螺杆挤出机中挤出后流延成膜。本发明把PP的改性和混合发泡剂一步进行，有利于发泡剂的均匀分散，最后成品气泡分布均匀，且简化了制备工艺，同时节约能源。
文档编号B29C47/92GK102206379SQ201110077909
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者施镇江, 李光, 杨胜林, 邱玮, 金俊弘 申请人:东华大学