CN102627799B - 一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于本发明涉及聚乙烯薄膜材料技术领域，现有的低密度聚乙烯薄膜与水的接触角在90°～110°之间不具备自清洁性。本发明提供了一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料及其制备方法，本发明将低密度聚乙烯和纳米氧化锌颗粒在混料机中均匀混合，然后采用挤出流延法或压延法制备出由低密度聚乙烯和纳米氧化锌混合物组成的薄膜，再将混合物薄膜在醋酸溶液中浸泡一段时间，使薄膜中的纳米氧化锌颗粒被充分溶解，然后取出烘干，便得到具备自清洁性的超疏水低密度聚乙烯薄膜。而且本发明提供的方法操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯薄膜材料技术领域，具体涉及一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料及其制备方法。
背景技术
低密度聚乙烯薄膜(LDPE)是一种半透明、有光泽、质地较柔软的薄膜，具有优良的化学稳定性、热封性、耐水性和防潮性，耐冷冻，可水煮。在工农业生产和日常生活中具有广阔的应用前景。一般采用吹塑和流延两种工艺制成。流延聚乙烯薄膜的厚度均匀，但由于价格较高，目前很少使用。吹塑聚乙烯薄膜是由吹塑级PE颗粒经吹塑机吹制而成的，成本较低，所以应用最为广泛。
现有的低密度聚乙烯薄膜与水的接触角在90°～110°之间，因此都不具备自清洁性。
近年来，受荷叶效应的启发，与水接触角大于150°的超疏水表面引起了广泛的关注(参考文献：Barthlott W，Neinhuis C.Purity of the sacred lotus，orescape from contamination in biological surfaces.Planta，1997，202(1)：1～8；FengX，Jiang L.Design and creation of superwetting/antiwetting surfaces.Adv Mater，2006，18，3063～3078；Ma M，Hill R M.Superhydrophobic surface.Curr OpinColloid Interf Sci，2006，11(4)：193～202.)。在超疏水表面上，以水为溶剂的液滴通常形成亮晶晶的球形水珠，稍微倾斜一定的角度液滴就会从超疏水表面滚落，滚落的同时带走材料表面的灰尘等污染物，因而具有极好的自清洁能力；由于液滴与超疏水表面的接触面积非常小，且不能稳定地停留在超疏水表面，因而以水为介质的化学反应以及电化学反应等在超疏水表面将得到最大程度的抑制，因此超疏水表面具有防腐蚀、防止电流传导、抗氧化、防止雪的黏附甚至抑制冰冻等功能。很显然，如果赋予低密度聚乙烯薄膜表面超疏水的性质，超疏水低密度聚乙烯薄膜表面将具有优异的自清洁性、抗腐蚀性以及抑制冰冻性能。
目前用于制备超疏水低密度聚乙烯薄膜的方法主要有等离子氟化法、气相沉积法、微相分离法等，然而，，现有的这些方法要么使用昂贵的材料，要么需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程，难以产业化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料。
本发明的另一目的在于提供一种简单而又易于产业化的超疏水低密度聚乙烯薄膜材料的制备方法。
本发明提供一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料，该薄膜材料与水的接触角在150°～165°之间，水滴在薄膜材料表面的滚动角小于10°。
优选的，该薄膜材料与水的接触角为156°～159°，水滴在薄膜材料表面的滚动角小于3°。
本发明的超疏水低密度聚乙烯薄膜材料的超疏水性质稳定，在温度范围为0～40℃、相对湿度为20％～80％的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。
本发明还提供了一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：
(A)分别称取低密度聚乙烯和纳米氧化锌颗粒，并将低密度聚乙烯和纳米氧化锌颗粒按质量比为5∶1至20∶1的比例在混料机中均匀混合；
(B)采用挤出流延法或压延法制备出由低密度聚乙烯和纳米氧化锌混合物组成的薄膜；
(C)将混合物薄膜在醋酸溶液中浸泡1-20小时，使薄膜中的纳米氧化锌颗粒被充分溶解，然后取出烘干，即得。
步骤(A)中，较佳地，低密度聚乙烯和纳米氧化锌颗粒按质量比为10∶1至15∶1的比例混合。
步骤(B)中，低密度聚乙烯和纳米氧化锌混合物薄膜的制备方法可以是挤出流延法或压延法中的一种。挤出流延法参见《塑料薄膜实用生产技术手册》，中国石化出版社，2006年7月。压延法参见《塑料薄膜实用生产技术手册》，中国石化出版社，2006年7月。
步骤(C)中，较佳地，醋酸溶液的浓度范围为0.1-5mol/L，浸泡时间为10-20小时，浸泡温度在10-80℃之间。
所述的纳米氧化锌颗粒的粒径范围为10-500nm。
本发明的超疏水低密度聚乙烯薄膜材料与市售的低密度聚乙烯薄膜材料相比，具有极好的自清洁性。
本发明的超疏水低密度聚乙烯薄膜材料的制备操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1获得的超疏水低密度聚乙烯薄膜接触角测试图。
图2是本发明实施例2获得的超疏水低密度聚乙烯薄膜接触角测试图。
图3是本发明实施例2获得的超疏水低密度聚乙烯薄膜接触角测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，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应用范围。
实施例1：
首先，称取1000克低密度聚乙烯颗粒和200克纳米氧化锌颗粒，然后将已称好的低密度聚乙烯颗粒和纳米氧化锌颗粒在混料机中于130℃均匀混料50min，再在压延机上于150℃下制得0.01mm厚的由低密度聚乙烯和纳米氧化锌混合物组成的塑料薄膜，然后将薄膜在1mol/L的醋酸溶液中于30℃的条件下浸泡15小时，取出后在干燥箱中于60℃的环境下干燥5小时，所得薄膜即为多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪(德国dataphysics仪器股份有限公司)测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该薄膜与水的接触角为159±1.8°(如图1所示)，滚动角为2°。
本实施例与市售的低密度聚乙烯薄膜(与水的接触角为102°)相比，自清洁效率提高一倍以上(本实施例为99.5％，市售的为45％)。
实施例2：
首先，称取1000克低密度聚乙烯颗粒和100克纳米氧化锌颗粒，然后将已称好的低密度聚乙烯颗粒和纳米氧化锌颗粒在混料机中于130℃均匀混料50min，再在压延机上于150℃下制得0.01mm厚的由低密度聚乙烯和纳米氧化锌混合物组成的塑料薄膜，然后将薄膜在0.5mol/L的醋酸溶液中于30℃的条件下浸泡10小时，取出后在干燥箱中于60℃的环境下干燥5小时，所得薄膜即为多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该薄膜与水的接触角为156±1.6°(如图2所示)，滚动角为3°。
本实施例与市售的低密度聚乙烯薄膜(与水的接触角为102°)相比，自清洁效率提高一倍以上(本实施例为98％，市售的为45％)。
实施例3：
首先，称取1000克低密度聚乙烯颗粒和80克纳米氧化锌颗粒，然后将已称好的低密度聚乙烯颗粒和纳米氧化锌颗粒在混料机中于130℃均匀混料50min，再在压延机上于150℃下制得0.01mm厚的由低密度聚乙烯和纳米氧化锌混合物组成的塑料薄膜，然后将薄膜在2mol/L的醋酸溶液中于50℃的条件下浸泡16小时，取出后在干燥箱中于60℃的环境下干燥5小时，所得薄膜即为多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该薄膜与水的接触角为158±1.6°(如图3所示)，滚动角为2°。
本实施例与市售的低密度聚乙烯薄膜(与水的接触角为102°)相比，自清洁效率提高一倍以上(本实施例为99％，市售的为45％)。
Claims (4)
1.一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料的制备方法，其特征在于，该薄膜材料与水的接触角在150°～165°之间，水滴在薄膜材料表面的滚动角小于10°，该方法包括如下步骤：
(A)分别称取低密度聚乙烯和纳米氧化锌颗粒，并将低密度聚乙烯和纳米氧化锌颗粒按质量比为5:1至20:1的比例在混料机中均匀混合；
(B)采用挤出流延法或压延法制备出由低密度聚乙烯和纳米氧化锌混合物组成的薄膜；
(C)将混合物薄膜在浓度为0.1-5mol/L的醋酸溶液中浸泡10-20小时，浸泡温度为10-80℃，使薄膜中的纳米氧化锌颗粒被充分溶解，然后取出烘干，即得。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料的制备方法，其特征在于，该薄膜材料与水的接触角为156°～159°，水滴在薄膜材料表面的滚动角小于3°。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（A）中，低密度聚乙烯和纳米氧化锌颗粒按质量比为10:1至15:1的比例混合。
4.根据如权利要求1、2或3所述的一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的纳米氧化锌颗粒的粒径范围为10-500nm。
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