一种聚乙烯抗雾化薄膜及其制备方法

文档序号：25957224发布日期：2021-07-20 17:16阅读：218来源：国知局

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯抗雾化薄膜及其制备方法。

背景技术：

普通聚乙烯农用大棚薄膜存在耐候性及保温性差，防雾滴效果较差等问题，使用期较短，不能适应长期生产的要求。故本发明采用pe树脂为基体，添加环氧树脂改性有机硅抗雾化剂，可提供一种抗雾化薄膜作为农用大棚材料，可以克服传统聚乙烯薄膜耐雾滴效果差的问题。

聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物，其力学性能较好，低温下仍可使用，价格比poe、pvc更为低廉。

现有的提高薄膜抗雾化性能的方式是直接在薄膜的制备过程中加入抗雾化剂，目前抗雾剂发生作用的主要方式为，抗雾剂有效分子从薄膜内部不断迁移到薄膜表面，根据添加防雾剂不同起到不同作用，从而达到减小薄膜与水的接触角，实现防雾功能。但是，薄膜表面的防雾有效成分会随着使用时间的增加被雨水冲刷掉，此时薄膜内部防雾分子浓度较高，表面较低，存在浓度梯度，防雾分子又从内部迁移到薄膜表面，以此方式循环，当薄膜内部防雾分子消耗殆尽时，分子无法迁移到薄膜表面，防雾功能丧失。现有的抗雾剂的添加方式虽然能使薄膜获得一定的防雾效果，但是，防雾剂容易被冲刷掉，导致薄膜的防雾效果作用时间短，防雾薄膜的使用寿命、使用周期短，需要定期更换。

环氧树脂由于其高交联结构而产生的固有脆性，导致其对裂纹发展和生长的抵抗能力较低，此外，在辐射和高温下会降解，从而导致断链和变色。而且，随着现今科学技术的高速发展，在各领域中对环氧树脂的性能提出了更高的要求，包括良好的可加工性、耐热性、耐化学性、耐湿性、优异的电气和机械性能以及对许多基材的良好附着力。

本发明采用有机硅树脂对环氧树脂进行改性，改善环氧树脂的性能，有机硅的主链由si—o键组成，键能大于c—c键和c—o键构成，因此分子链较为稳定，更难发生链断裂，且具有高温稳定性。同时通过高温自由基反应将单油酸甘油酯gmo共价接枝在有机硅改性环氧树脂表面得到抗雾化剂，单油酸甘油酯是一种多元醇型非离子型表面活性剂，由于它的结构具有一个亲油的长链烷基和两个亲水的羟基，因而具有良好的表面活性，所得薄膜可以克服传统薄膜抗雾化性能差的问题，可大量应用于农用大棚薄膜。

制备有机硅改性环氧树脂时加入单油酸甘油酯作为防雾有效成分，通过高温自由基反应将单油酸甘油酯共价接枝在有机硅改性环氧树脂上得到抗雾化剂；有机硅和单油酸甘油酯通过协同作用有效提升聚乙烯抗雾化能力，环氧树脂可以固定有机硅和单油酸甘油酯进一步延长抗雾化剂析出速度及析出量，延长了薄膜的持续防雾时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种聚乙烯抗雾化薄膜，其可克服传统薄膜易凝结水滴，抗雾化性能差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚乙烯抗雾化薄膜，包括以下重量份的原料：pe树脂：80-100份；pp树脂：15-20份；eva树脂：15-20份；有机硅改性环氧树脂抗雾化剂：2-5份。

所述pe树脂为聚乙烯树脂，所述pp树脂为聚丙烯树脂，所述eva树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

所述有机硅改性环氧树脂抗雾化剂的制备方法包括以下步骤：

1）将适量环氧树脂和有机硅树脂添加到三口烧瓶中，三口烧瓶放入电热套中升温至120℃预热30min；

2）将适量二月桂酸二丁基锡逐滴加入到三口烧瓶中，在110℃下边搅拌边加入，搅拌速度为200r/min，反应两小时；

3）将步骤2）所得产物加入适量单油酸甘油酯，在110℃搅拌均匀，直至形成透明溶液，得到有机硅改性环氧树脂抗雾剂。

步骤1）中环氧树脂和有机硅树脂的体积比为2：1。

步骤2）中二月硅酸二丁基锡加入的终浓度为0.5wt%-2wt%。

步骤3）中单油酸甘油酯加入的终浓度为2wt%-5wt%。

所述聚乙烯抗雾化薄膜的制备方法：将各原料按照配方用量投入到搅拌机中混合均匀，然后放入烘箱内，于70~90℃烘干4-6h，再经过挤出造粒，烘干流延、镜面对压、冷却、切边、加压收卷得到抗雾化薄膜产品。

所用流延工艺为直接流延，流延辊为镀铬钢辊，镀铬层厚度为0.01~0.015mm，钢辊直径为500mm，钢辊的中高度为0.20~0.25mm；钢辊温度设定为35~40℃。

所述加压收卷工艺为在60-65a液体硅胶胶辊上加压收卷，加压压力为5~8kgf。

有益效果：

（1）本发明中抗雾化剂以液体状态存在，且有一定的黏度，可以均匀的包覆在基体材料颗粒的表面，可加工性较好，添加剂分散较为均匀，制得薄膜良品率较高。

（2）本发明通过制备有机硅改性环氧树脂的同时，通过高温自由基反应将单油酸甘油酯共价接枝在有机硅改性环氧树脂上得到抗雾化剂；有机硅和单油酸甘油酯通过协同作用有效提升聚乙烯抗雾化能力，环氧树脂可以固定有机硅和单油酸甘油酯进一步延长抗雾化剂析出速度及析出量，延长了薄膜的持续防雾时间。

（3）本发明提供一种新的方式制备有机硅改性环氧树脂防雾剂，利用环氧树脂固定防雾分子，减小防雾分子迁移速率的作用，延长防雾薄膜使用寿命，而有机硅和单油酸甘油酯作为有效防雾成分，缓慢迁移到薄膜表面，提升薄膜的表面能，根据杨式方程：可得，固体表面张力越大，材料与水的接触角越小，防雾性能越好。

未加环氧树脂的实例见对比例2，单独添加单油酸甘油酯和有机硅树脂时，力学性能较差，可能是添加剂分散不均匀，防雾持续有效期较空白例长，但较实施例1-4短，这是因为环氧树脂一定程度固定了抗雾有效分子，但随着薄膜表面防雾分子浓度下降，薄膜内外防雾分子存在浓度梯度，防雾分子仍会迁移到薄膜表面，但速率较慢，因此延长了防雾持续有效期。

有机硅树脂及单油酸甘油酯的防雾原理基本相同，亲水基团提高材料表面能，根据杨式方程，可以减小材料与水的接触角，从而达到防雾的目的。从对比例2和实施例1的比较可知，添加有机硅改性环氧树脂的抗雾薄膜比单独添加有机硅和单油酸甘油酯的薄膜防雾性能更好（数据分析见文末），这是因为单油酸甘油酯接枝在有机硅改性环氧树脂表面，此分子迁移到薄膜表面时，总是单油酸甘油酯的亲水基团朝外，其余部分扎根于薄膜内部，这导致防雾分子更难以被薄膜表面的雨水冲刷掉，从而加长防雾的有效时间。

附图说明

图1为空白聚乙烯样品（左），对比例2样品（中）和实施例4（右）抗热雾化性能比较图；

图2为空白聚乙烯样品（左），对比例2样品（中）及实施例1样品（右）接触角；

图3为本发明制备的抗雾化剂红外图谱。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

一种聚乙烯抗雾化薄膜，包括以下重量份的原料：pe树脂：100份；pp树脂：20份；eva树脂：10份；有机硅改性环氧树脂抗雾化剂：2份。

有机硅改性环氧树脂抗雾化剂的制备方法如下：将100ml环氧树脂和50ml有机硅树脂添加到三口烧瓶中，三口烧瓶放入电热套中升温至120℃预热30min，边搅拌边逐滴加入1.5ml二月桂酸二丁基锡，搅拌速度为200r/min，在110℃反应两小时。在所得产物加入5g单油酸甘油酯，在110℃搅拌均匀，直至形成透明溶液，得到有机硅改性环氧树脂抗雾剂。

聚乙烯抗雾化薄膜的制备方法为：将上述各组分原料按配方用量投入到搅拌机中混合均匀，然后抽入除湿干燥机内，于70℃烘干4h，再经过190℃挤出造粒，烘干流延、镜面对压、冷却、切边、加压收卷得到抗雾化pe薄膜产品。