CN103042796A - 一种抗静电聚乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电聚乙烯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于软包装材料技术领域。一种抗静电聚乙烯薄膜,由抗静电层、中间层、电晕层以共挤工艺吹膜生产而成,其特征在于:所述抗静电层由25~30%低密度聚乙烯、60~65%线型低密度聚乙烯、0.5~5%纳米级SiO2、0.5~3%的相容剂、0.5~2%的偶联剂、0.1~0.5%的抗氧化剂组成。所述中间层为低密度聚乙烯。所述电晕层为33%低密度聚乙烯、67%线型低密度聚乙烯的混合物。本发明通过在聚烯烃中接枝纳米级二氧化硅制备了新型抗静电聚乙烯薄膜,提高了薄膜的表面的比表面积,提高了薄膜的整体抗静电性能。

Description

一种抗静电聚乙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于软包装材料技术领域,具体涉及一种抗静电聚乙烯薄膜,还涉及其制备方法。
背景技术
近年来,随着我国电子行业的迅速发展,对于一些敏感的电子元件、芯片、仪器仪表等电子产品对包装膜的要求非常严格,如果采用了非抗静电包装膜,薄膜会因电磁感应和摩擦产生静电积累而进行高压放电,进而破坏包装内容物的电子产品,造成极大地经济损失。
目前,市场上抗静电薄膜用的最多为聚乙烯薄膜,由于聚乙烯本身为非极性,其共价键组成的分子链,既不电离,也难以传递自由电子,因此多作为载体用于各种抗静电聚乙烯薄膜,如离子型或非离子型抗静电添加剂通过接枝或耦合的方式制成抗静电聚乙烯母料或薄膜,如专利CN101942126A利用马来酸酐接枝水溶性高分子于低密度聚乙烯树脂,制备了透明抗静电聚乙烯薄膜。专利CN101759899B、CN102504386A利用离子型抗静电剂硬脂酸锌、醋酸锌和聚乙烯、丙烯酸共聚物共混制备了抗静电聚乙烯。上述抗静电剂都为非离子型或离子型抗静电剂,所述抗静电剂为小分子聚合物,由于抗静电剂在聚合物中分布是不均匀的,当添加到一定数量时,聚乙烯表面会形成一层亲水基团向外排列的膜,同时内部的抗静电剂能向表面渗透迁移,造成抗静电剂的析出,使抗静电性能减弱或过早地丧失抗静电性能。此外,还有在添加抗静电导电填料实现抗静电性能,专利CN102190827A通过在高密度聚乙烯里添加石墨、表面活性剂、硅烷偶联剂、氯化聚乙烯弹性体和抗氧化剂制备了网状、耐冲击、抗静电性能的抗静电聚乙烯材料。专利CN200310105635.X通过在聚乙烯里添加导电炭黑、十溴联苯醚制备了抗静电阻燃聚乙烯,所述导电石墨和炭黑为黑色无机粉末,制备的薄膜在颜色上存在限制,而且这些无机粉末添加量大会影响薄膜的力学性能。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是克服现有技术的不足,提供一种新型抗静电聚乙烯薄膜,该薄膜采用熔融共混挤出吹膜的方法,通过在聚烯烃中接枝纳米级二氧化硅(SiO2) 导电填料制备了新型抗静电聚乙烯薄膜,提高了薄膜的表面的比表面积,提高了薄膜的整体抗静电性能。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供该抗静电聚乙烯薄膜的制备方法。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案实现:
一种抗静电聚乙烯薄膜由抗静电层、中间层、电晕层以共挤工艺吹膜生产而成,所述抗静电层由25~30%低密度聚乙烯、60~65%线型低密度聚乙烯、0.5~5%纳米级SiO2、0.5~3%的相容剂、0.5~2%的偶联剂、0.1~0.5%的抗氧化剂。
所述相容剂为马来酸酐接枝改性聚乙烯。
所述偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂,如乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
所述抗氧化剂是酚类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂中的至少一种。其中酚类抗氧化剂为2,6-二叔丁基苯酚、2,4—二叔丁基苯酚、邻叔丁苯酚中的至少一种。亚磷酸酯类抗氧化剂为亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。
所述中间层为低密度聚乙烯。
所述电晕层为33%低密度聚乙烯、67%线型低密度聚乙烯的混合物。
所述抗静电层、中间层、电晕层的层间厚度比为3.5~4.5:1.5~2.5:4.5~5.5。
所述低密度聚乙烯其熔融指数为2.0~10.0g/10min,密度为0.900~0.920 g/cm2
所述线型低密度聚乙烯为乙烯和至少一种C4~C8的α-烯烃单体的共聚物,其熔融指数为1.0-4.0g/10min,密度为0.915~0.940 g/cm2
上述抗静电聚乙烯薄膜的制备方法,其制备步骤为:
(1)混料与干燥:将抗静电层、中间层、电晕层按照各自的配方原料分别充分搅拌均匀,进行干燥处理;
(2)熔融与吹涨:抗静电层、中间层及电晕层的原料通过各自的挤出机经加热熔融,抗静电层的熔融温度设定为140~150℃,中间层的熔融温度设定为120~130℃,电晕层的熔融温度设定为130~140℃。熔融的树脂进入分配器按比例进行分配,再经过滤后,滤去杂质的熔融树脂从圆型模头共挤挤出,经风盘冷却吹涨成筒膜;
(3)测厚、电晕:经风盘冷却吹涨成的筒膜经过人字架导管、牵引压辊,筒膜变成平膜,在线厚度测量后的平膜经过电晕机进行电晕处理;
(4)飞边和收卷:经过电晕处理后的平膜再按照要求切去飞边,分切成客户所要求的卷膜。
在熔融共混中,由于偶联剂的存在,它将聚乙烯链自由基重新连接起来,从而抑制了聚乙烯的分解,形成牢固的化学键。
本发明一种抗静电聚乙烯薄膜的有益效果如下:
(1)本发明克服了传统抗静电剂的弊端,通过在聚烯烃中接枝纳米级二氧化硅(SiO2),制备了抗静电聚乙烯薄膜,提高了薄膜的整体抗静电性能。
(2)本发明通过熔融共混挤出吹膜工艺制备,纳米级二氧化硅的分散均匀性、加工稳定性好。
(3)本发明二氧化硅(SiO2)与聚乙烯树脂结合牢固,不因摩擦、洗涤而逸散和丧失,耐久性好。
(4)本发明的抗静电效果好,表面电阻率在109~1011Ω/m2,可在低温、低湿的环境中长期使用,不因温度和湿度的变化而大幅波动。
具体实施方式
以下结合较佳实施例,对本发明提出的抗静电聚乙烯薄膜及其制备方法详细说明如下:
实施例1
一种抗静电聚乙烯薄膜,由抗静电层、中间层、电晕层以共挤工艺吹膜生产而成。
所述抗静电层由30%低密度聚乙烯、65%线型低密度聚乙烯、2%纳米级SiO2、1.7%的相容剂、1%的偶联剂、0.3%的抗氧化剂组成。
所述相容剂为马来酸酐接枝改性聚乙烯。
所述偶联剂为乙烯基三氯硅烷。
所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基苯酚。
所述中间层为低密度聚乙烯。
所述电晕层为33%低密度聚乙烯、67%线型低密度聚乙烯的混合物。
所述低密度聚乙烯其熔融指数为1.9g/10min,密度为0.922g/cm2
所述线型低密度聚乙烯为乙烯和C8的α-烯烃单体的共聚物,其熔融指数为1.0g/10min,密度为0.92 g/cm2
所述抗静电层、中间层、电晕层的层间厚度比为3.5:1.5:4.5。
本实施例抗静电聚乙烯薄膜的制备方法为:
(1)混料与干燥:将抗静电层、中间层、电晕层按照各自的配方原料分别充分搅拌均匀,进行干燥处理;
(2)熔融与吹涨:抗静电层、中间层及电晕层的原料通过各自的挤出机经加热熔融,抗静电剂层的熔融温度设定为140~150℃,中间层的熔融温度设定为120~130℃,电晕层的熔融温度设定为130~140℃。熔融的树脂进入分配器按比例进行分配,再经过滤后,滤去杂质的熔融树脂从圆型模头共挤挤出,经风盘冷却吹涨成筒膜;
(3)测厚、电晕:经风盘冷却吹涨成的筒膜经过人字架导管、牵引压辊,筒膜变成平膜,在线厚度测量后的平膜经过电晕机进行电晕处理;
(4)飞边和收卷:经过电晕处理后的平膜再按照要求切去飞边,分切成客户所要求的卷膜。
在熔融共混中,由于偶联剂的存在,它将聚乙烯链自由基重新连接起来,从而抑制了聚乙烯的分解,形成牢固的化学键。
本实施例抗静电聚乙烯薄膜经检测:
1.抗静电值在1010~1011Ω/m2之间,因此是一种抗静电聚乙烯薄膜。
2.     不同相对湿度条件下的表面电阻值见表1。
表1  实施例1在不同相对湿度条件下的表面电阻值
相对湿度(%),放置48H 表面电阻(Ω/m2
50 2.37*e11
55 2.59*e11
60 2.78*e11
65 2.38*e11
70 2.25*e11
75 2.14*e11
80 1.92*e11
由表1可见,相对湿度50~80%范围内,该实施例表面电阻值保持在1011Ω/m2,没有出现衰减。
3.     不同温度条件下的表面电阻见表2。
表2  实施例1在不同温度条件下的表面电阻值
温度(°C),放置48H 表面电阻(Ω/m2
-20 1.85*e11
-10 1.96*e11
10 2.18*e11
20 2.24*e11
30 2.59*e11
40 1.48*e11
50 1.29*e11
由表2可见,温度-20~50°C范围内,该实施例表面电阻值保持在1011Ω/m2,没有出现衰减。
实施例2
本实施例抗静电聚乙烯薄膜,由抗静电层、中间层、电晕层以共挤工艺吹膜生产而成。
所述抗静电层由27%低密度聚乙烯、62.5%线型低密度聚乙烯、5%纳米级SiO2导电填料、3%的相容剂、2%的偶联剂、0.5%的抗氧化剂组成。
所述相容剂为马来酸酐接枝改性聚乙烯。
所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
所述抗氧化剂为亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯。
所述中间层为低密度聚乙烯。
所述电晕层为33%低密度聚乙烯、67%线型低密度聚乙烯的混合物。
所述低密度聚乙烯其熔融指数为1.9g/10min,密度为0.922g/cm2
所述线型低密度聚乙烯为乙烯和C6的α-烯烃单体的共聚物,其熔融指数为1.0g/10min,密度为0.92 g/cm2
所述抗静电层、中间层、电晕层的层间厚度比为3.5:2.5:5.0。
本实施例制备方法和实施例1相同。
本实施例抗静电聚乙烯薄膜经检测:
1.抗静电值在1010~1011Ω/m2,因此是一种抗静电聚乙烯薄膜。
2.     不同相对湿度条件下的表面电阻见表3。
表3 实施例2在不同相对湿度条件下的表面电阻值
相对湿度(%),放置48H 表面电阻(Ω/m2
50 2.56*e10
55 2.64*e10
60 2.54*e10
65 2.23*e10
70 2.12*e10
75 2.12*e10
80 2.02*e10
由表3可见,相对湿度50~80%范围内,该实施例表面电阻值保持在1010Ω/m2,没有出现衰减。
3.     不同温度条件下的表面电阻见表4。
表4 实施例2在不同温度条件下的表面电阻值
温度°C,放置48H 表面电阻(Ω/m2
-20 1.79*e10
-10 1.64*e10
10 2.05*e10
20 2.44*e10
30 2.37*e10
40 1.59*e10
50 1.31*e10
由表4可见,温度-20~50°C范围内,该实施例表面电阻值保持在1010Ω/m2,没有出现衰减。
上述仅为本发明的较佳实例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,在不脱离本发明技术方案范围之内,任何利用上述揭示的技术内容作出些许改动或修饰的等同变化的方案,均属于本发明的技术方案范围内,因此本发明发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种抗静电聚乙烯薄膜,由抗静电层、中间层、电晕层以共挤工艺吹膜生产而成,其特征在于:所述抗静电层由25~30%低密度聚乙烯、60~65%线型低密度聚乙烯、0.5~5%纳米级SiO2、0.5~3%的相容剂、0.5~2%的偶联剂、0.1~0.5%的抗氧化剂组成。
2.根据权利要求1所述的抗静电聚乙烯薄膜,其特征在于:所述相容剂为马来酸酐接枝改性聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的抗静电聚乙烯薄膜,其特征在于:所述偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的抗静电聚乙烯薄膜,其特征在于:所述抗氧化剂是酚类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的抗静电聚乙烯薄膜,其特征在于:所述中间层为低密度聚乙烯。
6.根据权利要求5所述的抗静电聚乙烯薄膜,其特征在于:所述电晕层为33%低密度聚乙烯、67%线型低密度聚乙烯的混合物。
7.根据权利要求1所述的抗静电聚乙烯薄膜,其特征在于:所述抗静电层、中间层、电晕层的层间厚度比为3.5~4.5:1.5~2.5:4.5~5.5。
8.根据权利要求1或5所述的抗静电聚乙烯薄膜,其特征在于:所述低密度聚乙烯其熔融指数为2.0~10.0g/10min,密度为0.900~0.920 g/cm2
9.根据权利要求1或56所述的抗静电聚乙烯薄膜,其特征在于:所述线型低密度聚乙烯为乙烯和至少一种C4~C8的α-烯烃单体的共聚物,其熔融指数为1.0~4.0g/10min,密度为0.915~0.940 g/cm2
10.一种权利要求1所述抗静电聚乙烯薄膜的制备方法,其特征在于,制备步骤为:
(1)混料与干燥:将抗静电层、中间层、电晕层按照各自的配方原料分别充分搅拌均匀,进行干燥处理;
(2)熔融与吹涨:抗静电层、中间层及电晕层的原料通过各自的挤出机经加热熔融,抗静电层的熔融温度设定为140~150℃,中间层的熔融温度设定为120~130℃,电晕层的熔融温度设定为130~140℃,熔融的树脂进入分配器按比例进行分配,再经过滤后,滤去杂质的熔融树脂从圆型模头共挤挤出,经风盘冷却吹涨成筒膜;
(3)测厚、电晕:经风盘冷却吹涨成的筒膜经过人字架导管、牵引压辊,筒膜变成平膜,在线厚度测量后的平膜经过电晕机进行电晕处理;
(4)飞边和收卷:经过电晕处理后的平膜再按照要求切去飞边,分切成客户所要求的卷膜。
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