一种抗静电薄膜及其制备方法

本发明涉及一种抗静电薄膜及其制备方法，属于聚合物加工与改性。

背景技术：

1、聚酯薄膜通常无色透明，有光泽，强韧性，与其他塑料薄膜相比具有相对密度大、拉伸强度高、延伸率适中等优点，被广泛用在包装材料。但是由于聚酯薄膜对水，氧气等气体阻隔性能通常较差，作为包装材料容易使包装物受水分、氧气及微生物的影响而发生变化，并且由于薄膜在使用时长期暴露在室外环境中，因为静电吸附作用，薄膜上会落上粉尘，从而降低产品的使用效果。因此，人们一直致力于获得一种抗静电高阻隔功能性薄膜。目前，聚酯的阻隔改性主要集中于聚合物/聚合物共混或者聚合物/无机纳米粒子共混。聚合物/聚合物共混体系由于海-岛结构的微观形貌，对小分子气体的阻隔效果不佳。聚合物/无机纳米粒子共混体系中填料的层状微观形貌有利于延长气体的渗透路径和时间，但是无机纳米粒子在基体中容易发生团聚，且随机分散等问题使其阻隔性能和力学性能提高有限。

2、在现有的技术中，针对聚酯材料抗静电性能的改善主要有两种加工工艺，一是添加油性抗静电剂来达到薄膜的抗静电效果，缺点是会出现表层冒油现象，只能短时间内周转使用；二是将抗静电剂涂布于薄膜表面来达到抗静电效果，但是此工艺只能保证6个月内有效抗静电效果，超过6个月时间后无抗静电特征。因此，针对现有制备聚酯薄膜的现状，研发一种方法工艺简单，具有永久抗静电效果，且易于控制薄膜内部阻隔结构形成的包装材料具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种抗静电薄膜及其制备方法，具有优异的气体阻隔性能。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种抗静电薄膜的制备方法，所述方法包括：

3、按照重量份数配比，将聚合物a 40-98份，聚合物b1-30份，聚醚酯酰胺1-30份、二维填料3-5份，相容剂0.01-10份、功能性助剂0-10份熔融加工，随后经过平膜双向拉伸工艺进行双向拉伸或者流延工艺进行牵引、收卷，得到抗静电高阻隔薄膜；

4、所述聚合物a为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚乳酸、乳酸基共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚合物b为乙醇酸均聚物、乙醇酸基共聚物、聚乙烯醇、乙烯醇基共聚物中的至少一种。

5、在本发明的一种实施方式中，利用熔融加工结合平膜双向拉伸工艺对薄膜或者薄片在温度1下进行双向拉伸，然后在温度2下进行热处理，得到抗静电高阻隔薄膜；

6、其中，温度1为聚合物a的玻璃化转变温度以上10-120℃，温度2为100-160℃。

7、在本发明的一种实施方式中，温度1进一步可选聚合物a的玻璃化转变温度以上10-20℃。

8、在本发明的一种实施方式中，熔融加工包括熔融挤出、造粒，然后利用流延机制成薄片；熔融加工后将薄片经过平膜双向拉伸工艺，得到薄膜。

9、在本发明的一种实施方式中，流延机控制在螺杆温度为260℃，螺杆转速为10rpm的条件下制备薄片。

10、在本发明的一种实施方式中，所述平膜双向拉伸工艺中双向拉伸的倍率优选4-10倍。优选5-10倍。进一步优选8倍。

11、在本发明的一种实施方式中，熔融挤出、造粒后利用流延工艺进行牵引、收卷。

12、在本发明的一种实施方式中，流延工艺的加工温度为100-260℃，牵引、收卷的牵伸比为2～15倍。

13、在本发明的一种实施方式中，熔融挤出的加工温度为100-260℃，螺杆转速300rpm。

14、在本发明的一种实施方式中，所述聚醚酯酰胺为聚环氧乙烷及聚醚酯酰亚胺中的至少一种；具体可选mh2030。

15、在本发明的一种实施方式中，按照重量份数配比，聚合物a 40-80份，聚合物b10-30份，聚醚酯酰胺10-30份，二维填料3-5份，相容剂0.01-10份、功能性助剂0-10份。其中进一步的，聚合物a、聚合物b和聚醚酯酰胺的重量份数配比具体可选：聚合物a 40份，聚合物b30份，聚醚酯酰胺30份；或者聚合物a 60份，聚合物b 20份，聚醚酯酰胺20份；或者聚合物a80份，聚合物b10份，聚醚酯酰胺10份。

16、在本发明的一种实施方式中，所述二维填料包括石墨烯，片径2-3μm，比表面积100-500m2/g。

17、在本发明的一种实施方式中，所述相容剂具体可选：乙烯丙烯酸甲酯甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，乙烯醋酸乙烯酯甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，多环氧官能团增容剂adr，二异氰酸酯增容剂mdi。

18、在本发明的一种实施方式中，所述功能性助剂包含成核剂、抗水解剂、抗氧剂、润滑剂、扩链剂、抗光老化剂中的至少一种。

19、本发明熔融共混中首先通过添加相容剂对聚合物a、高阻隔聚合物b和抗静电剂聚醚酯酰胺进行增容改性，使得在双向拉伸的过程中不会在两相之间产生孔隙。

20、本发明利用上述方法制备提供了一种抗静电薄膜。

21、本发明还提供上述抗静电薄膜在包装材料中的应用。

22、与现有技术相比，本发明主要有以下突出优点，

23、(1)本发明通过控制双向拉伸条件使聚合物b形成大量的二维片状结构，并且使二维填料石墨烯发生平行于薄膜表面的取向，聚合物b和石墨烯之间产生协同效用，有效地增加了气体小分子在薄膜中的扩散路径，使其气体渗透系数可以降低1～2个数量级。

24、(2)本发明通过控制石墨烯的有序排列，使其与抗静电剂聚醚酯酰胺之间桥接形成导电网络，能够更好地传导和泄露静电荷。

25、(3)本发明的抗静电高阻隔薄膜具有永久的抗静电特性，表面电阻率可低至10的八次方～10的九次方，能够避免粉尘污染造成的短路，有利于延长产品的使用寿命。

技术特征：

1.一种抗静电薄膜及其制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用熔融加工结合平膜双向拉伸工艺对薄膜或者薄片在温度1下进行双向拉伸，然后在温度2下进行热处理，得到抗静电高阻隔薄膜；其中，温度1为聚合物a的玻璃化转变温度以上10-120℃，温度2为100-160℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，熔融加工包括熔融挤出、造粒，然后利用流延机制成薄片；熔融加工后将薄片经过平膜双向拉伸工艺，得到薄膜；平膜双向拉伸工艺中双向拉伸的倍率为4-10倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，熔融挤出、造粒后利用流延工艺进行牵引、收卷；流延工艺的加工温度为100-260℃，牵引、收卷的牵伸比为2-15倍。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚醚酯酰胺为聚环氧乙烷及聚醚酯酰亚胺中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照重量份数配比，聚合物a 40-80份，聚合物b 10-30份，聚醚酯酰胺10-30份，二维填料3-5份，相容剂0.01-10份、功能性助剂0-10份。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维填料为石墨烯。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述相容剂具体可选：乙烯丙烯酸甲酯甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，乙烯醋酸乙烯酯甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，多环氧官能团增容剂adr，二异氰酸酯增容剂mdi；所述功能性助剂包含成核剂、抗水解剂、抗氧剂、润滑剂、扩链剂、抗光老化剂中的至少一种。

9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的一种抗静电薄膜。

10.权利要求9所述的抗静电薄膜在包装材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种抗静电薄膜及其制备方法，属于聚合物加工与改性技术领域。本发明方法首先对聚合物A、聚合物B和聚醚酯酰胺进行增容改性，并配合平膜双向拉伸工艺使聚合物B转变形成大量二维片状结构，在双向拉伸作用下二维填料石墨烯平行取向于薄膜表面，聚合物B和石墨烯之间产生协同效用，大大增加了气体小分子在薄膜中的扩散路径，使其气体渗透系数可以降低1～2个数量级。此外，二维填料石墨烯与聚醚酯酰胺之间桥接形成连续性导电网络，能够更好地传导和泄露静电荷，使得薄膜表面电阻率达到10的八次方～10的九次方。本发明提供的方案有效地增强薄膜的各方面性能，极大地增强了其使用周期和稳定性，有效地增强了薄膜的功能性和实用性。

技术研发人员：马丕明,邵航航,徐鹏武,杨伟军
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13