CN104277290A - 一种耐高温耐光老化可降解pe膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温耐光老化可降解PE膜及其制备方法，PE膜包括以下组分：PE，抗氧剂，辅助抗氧剂，光稳定剂，聚酯纤维，硅胶粉，植物油，钛酸丁酯，山梨酸，羟丙基淀粉，羟丙基甲基纤维素。制备方法为将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为80-100℃，真空度为0.02-0.06MPa的条件下，搅拌反应，得到混合物一，然后将其余组分加入到混合物一中，搅拌混合均匀，再于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒，最后将母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。本法提供的耐高温耐光老化可降解PE膜具有优异的耐高温、耐光老化及可降解性能，扩展了应用范围。

Description

一种耐高温耐光老化可降解PE膜及其制备方法
技术领域
本发明属于化工材料领域，具体涉及一种耐高温耐光老化可降解PE膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(polyethylene，简称PE)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。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100℃～-70℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良，因此目前被广泛应用于各行各业中。聚乙烯膜是当今世界应用最广泛的高分子材料。PE保护膜以特殊聚乙烯(PE)塑料薄膜为基材，根据密度的不同分为高密度聚乙烯保护膜、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。聚乙烯膜现在已经被广泛应用于医药、化工、食品、电子、印刷等行业，但是基于聚乙烯本身性质的一些特点，聚乙烯膜也具有一些应用方面的不足，如聚乙烯的耐温行不高，目前市场上使用的聚乙烯膜一般使用温度不超过100℃，因此在一些特殊领域中聚乙烯膜就会受到限制，同时在长时间的光照条件下，聚乙烯膜表面会出现变色等现象，是的膜的老化加快，因而影响了使用寿命，这些方面都大大限制了聚乙烯膜的应用。同时由于聚乙烯的降解性能较差，因此聚乙烯膜的使用会涉及环保方面的影响，因此需要有一种能够克服使用温度的影响，同时又能够具有较好降解性能的PE膜材料。
申请号为201310641154.4的中国专利公开了一种光降解聚乙烯薄膜，该薄膜按质量百分比为：玉米淀粉43％、增容剂12％、碳酸25％、纳米结晶分散粉15％、耦合剂5％、其余为杂质，但是其并没有指出其耐温性能以及降解性能达到了何种水平，更没有提高膜的耐光老化性。申请号为201110171877.3的中国专利公开了一种笋壳纤维/PE可降解复合材料，包括以下重量份的各组分：PE40～80份、笋壳纤维20～60份、无机填料10～30份、硅烷偶联剂1～8份、相容剂10～20份、润滑剂5～10份、功能助剂1～10份。按以上配比量先在高速捏合机进行分散，然后经双辊混炼机混炼或双螺杆挤出机挤出，即得所述笋壳纤维/PE可降解复合材料；改膜的降解失重率能达到16.32％，降解能力较低，因此需要更进一步研究来提升降解性能。
发明内容
本发明的目的在于为了解决以上现有技术的不足而提供一种耐高温耐光老化可降解PE膜及其制备方法，能够使PE膜具有较高的耐高温以及耐光老化性能，同时可以达到降解的目的。
本发明是通过以下技术手段实现的：
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE55-68份，抗氧剂0.5-1.2份，辅助抗氧剂0.3-0.8份，光稳定剂1-1.5份，聚酯纤维5-10份，硅胶粉2-6份，植物油1-5份，钛酸丁酯0.5-2份，山梨酸1-3份，羟丙基淀粉5-10份，羟丙基甲基纤维素1-5份。
所述的耐高温耐光老化可降解PE膜，可以优选为以重量组分计包括：PE60-65份，抗氧剂0.8-1.1份，辅助抗氧剂0.4-0.6份，光稳定剂1.2-1.4份，聚酯纤维6-8份，硅胶3-5份，植物油3-5份，钛酸丁酯0.8-1.3份，山梨酸2-3份，羟丙基淀粉7-9份，羟丙基甲基纤维素2-4份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜，抗氧剂可以为抗氧剂245或抗氧剂264。
所述的耐高温耐光老化可降解PE膜，辅助抗氧剂可以为辅助抗氧剂TNP或辅助抗氧剂GW508。
所述的耐高温耐光老化可降解PE膜，光稳定剂可以为光稳定剂944或光稳定剂770。
一种以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为80-100℃，真空度为0.02-0.06MPa的条件下，搅拌反应30-50分钟，搅拌速度为80-100转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤二中搅拌混合条件可以为在60-70℃条件下以150-180转/分钟进行搅拌，时间为20-30分钟。
所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤三中挤出造粒条件可以为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在170-190℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在160-200℃，机头温度分两段控制，分别控制在170-180℃。
所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤四中吹膜机料筒后段温度可以分三段控制，分别控制在180-200℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在170-190℃，吹胀比为1-1.3，螺杆转速22-30转/分钟，牵引速度25-32米/分钟。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明提供的耐高温耐光老化可降解PE膜具有很好的物化性能，其中拉伸强度达到了38MPa以上，断裂伸长率达到了403％以上，热变形温度达到了147℃以上，1000h光老化(6000lux)拉伸强度保持率能达到99.2％以上，在室温条件下埋于土壤中10天后降解率能达到76％以上，各项性能远大于现有技术的水平。
具体实施方式：
实施例1
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE55份，抗氧剂245 0.5份，辅助抗氧剂TNP0.3份，光稳定剂944 1份，聚酯纤维5份，硅胶粉2份，植物油1份，钛酸丁酯0.5份，山梨酸1份，羟丙基淀粉5份，羟丙基甲基纤维素1份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为80℃，真空度为0.02MPa的条件下，搅拌反应30分钟，搅拌速度为80转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，具体为在60℃条件下以150转/分钟进行搅拌，时间为20分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在170℃、173℃、178℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在160℃、165℃、171℃，机头温度分两段控制，分别控制在170℃、175℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在180℃、182℃、186℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在170℃、178℃、183℃，吹胀比为1，螺杆转速22转/分钟，牵引速度25米/分钟，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
实施例2
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE60份，抗氧剂264 0.8份，辅助抗氧剂TNP0.4份，光稳定剂770 1.2份，聚酯纤维6份，硅胶3份，植物油3份，钛酸丁酯0.8份，山梨酸2份，羟丙基淀粉7份，羟丙基甲基纤维素2份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为85℃，真空度为0.03MPa的条件下，搅拌反应32分钟，搅拌速度为85转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，具体为在65℃条件下以160转/分钟进行搅拌，时间为23分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在172℃、176℃、175℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在168℃、175℃、180℃，机头温度分两段控制，分别控制在173℃、175℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在183℃、185℃、188℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在179℃、182℃、186℃，吹胀比为1.1，螺杆转速25转/分钟，牵引速度26米/分钟，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
实施例3
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE63份，抗氧剂245 1份，辅助抗氧剂GW508 0.5份，光稳定剂770 1.3份，聚酯纤维7份，硅胶4份，植物油4份，钛酸丁酯1.2份，山梨酸3份，羟丙基淀粉8份，羟丙基甲基纤维素3份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为90℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应40分钟，搅拌速度为90转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，具体为在70℃条件下以160转/分钟进行搅拌，时间为25分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在178℃、186℃、188℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在173℃、178℃、176℃，机头温度分两段控制，分别控制在175℃、178℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在182℃、186℃、187℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在178℃、181℃、182℃，吹胀比为1.2，螺杆转速26转/分钟，牵引速度28米/分钟，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
实施例4
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE65份，抗氧剂264 1.1份，辅助抗氧剂TNP0.6份，光稳定剂944 1.4份，聚酯纤维8份，硅胶5份，植物油5份，钛酸丁酯1.3份，山梨酸3份，羟丙基淀粉9份，羟丙基甲基纤维素4份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为95℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应45分钟，搅拌速度为90转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，具体为在70℃条件下以172转/分钟进行搅拌，时间为28分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在175℃、182℃、186℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在180℃、182℃、185℃，机头温度分两段控制，分别控制在177℃、180℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在188℃、192℃、195℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在178℃、183℃、186℃，吹胀比为1.3，螺杆转速28转/分钟，牵引速度32米/分钟，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
实施例5
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE68份，抗氧剂245 1.2份，辅助抗氧剂GW508 0.8份，光稳定剂770 1.5份，聚酯纤维10份，硅胶粉6份，植物油5份，钛酸丁酯2份，山梨酸3份，羟丙基淀粉10份，羟丙基甲基纤维素5份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为100℃，真空度为0.06MPa的条件下，搅拌反应50分钟，搅拌速度为100转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，具体为在70℃条件下以180转/分钟进行搅拌，时间为30分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在183℃、186℃、190℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在188℃、192℃、200℃，机头温度分两段控制，分别控制在178℃、180℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在191℃、195℃、200℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在178℃、185℃、190℃，吹胀比为1.3，螺杆转速30转/分钟，牵引速度32米/分钟，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
对比例1
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE63份，抗氧剂245 1份，辅助抗氧剂GW508 0.5份，光稳定剂770 1.3份，聚酯纤维7份，植物油4份，钛酸丁酯1.2份，羟丙基淀粉8份，羟丙基甲基纤维素3份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为90℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应40分钟，搅拌速度为90转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，具体为在70℃条件下以160转/分钟进行搅拌，时间为25分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在178℃、186℃、188℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在173℃、178℃、176℃，机头温度分两段控制，分别控制在175℃、178℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在182℃、186℃、187℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在178℃、181℃、182℃，吹胀比为1.2，螺杆转速26转/分钟，牵引速度28米/分钟，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
对比例2
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE63份，抗氧剂245 1份，辅助抗氧剂GW508 0.5份，光稳定剂770 1.3份，聚酯纤维7份，硅胶4份，植物油4份，钛酸丁酯1.2份，山梨酸3份，羟丙基淀粉8份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉和钛酸丁酯加入到反应釜中，在温度为90℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应40分钟，搅拌速度为90转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，具体为在70℃条件下以160转/分钟进行搅拌，时间为25分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在178℃、186℃、188℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在173℃、178℃、176℃，机头温度分两段控制，分别控制在175℃、178℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在182℃、186℃、187℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在178℃、181℃、182℃，吹胀比为1.2，螺杆转速26转/分钟，牵引速度28米/分钟，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
对比例3
一种耐高温耐光老化可降解PE膜，以重量组分计包括：PE63份，抗氧剂245 1份，辅助抗氧剂GW508 0.5份，光稳定剂770 1.3份，聚酯纤维7份，硅胶4份，植物油4份，钛酸丁酯1.2份，山梨酸3份，羟丙基甲基纤维素3份。
以上所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为90℃，真空度为0.05MPa的条件下，搅拌反应40分钟，搅拌速度为90转/分钟，得到混合物一；
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，具体为在70℃条件下以160转/分钟进行搅拌，时间为25分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，具体为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在178℃、186℃、188℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在173℃、178℃、176℃，机头温度分两段控制，分别控制在175℃、178℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在182℃、186℃、187℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在178℃、181℃、182℃，吹胀比为1.2，螺杆转速26转/分钟，牵引速度28米/分钟，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
对以上实施例制备得到的PET膜进行性能测试，结果见表1。
表1实施例1-5制备得到的PET膜性能测试结果
从以上试验结果可以看出，本发明提供的耐高温耐光老化可降解PE膜具有很好的物化性能，其中拉伸强度达到了38MPa以上，断裂伸长率达到了403％以上，热变形温度达到了147℃以上，1000h光老化(6000lux)拉伸强度保持率能达到99.2％以上，在室温条件下埋于土壤中10天后降解率能达到76％以上。以上实施例中实施例3的性能最优，因此可以作为最优选实施例。
对比例1-对比例3是在实施例3的基础上进行的进一步验证试验，其中对比例1中没有加入硅胶与山梨酸，结果导致热变形温度有极大的下降，因此可以看出，这两种组分的加入可以增强产品的耐高温性，从现有技术的知识可以得出，该两种组分必然与其他组分产生了协同作用，进而提高了产品耐高温性能；对比例2中没有加入羟丙基甲基纤维素，结果导致光照条件下拉伸强度保持率有了很大下降，说明该组分可以进一步提高产品耐光老化性能；对比例3中没有加入羟丙基淀粉，导致产品降解率下降，说明羟丙基淀粉的引入可以提高产品降解性能。

Claims (9)

1.一种耐高温耐光老化可降解PE膜，其特征在于，以重量组分计包括：PE 55-68份，抗氧剂0.5-1.2份，辅助抗氧剂0.3-0.8份，光稳定剂1-1.5份，聚酯纤维5-10份，硅胶粉2-6份，植物油1-5份，钛酸丁酯0.5-2份，山梨酸1-3份，羟丙基淀粉5-10份，羟丙基甲基纤维素1-5份。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐光老化可降解PE膜，其特征在于，以重量组分计包括：PE 60-65份，抗氧剂0.8-1.1份，辅助抗氧剂0.4-0.6份，光稳定剂1.2-1.4份，聚酯纤维6-8份，硅胶3-5份，植物油3-5份，钛酸丁酯0.8-1.3份，山梨酸2-3份，羟丙基淀粉7-9份，羟丙基甲基纤维素2-4份。
3.根据权利要求1所述的耐高温耐光老化可降解PE膜，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂245或抗氧剂264。
4.根据权利要求1所述的耐高温耐光老化可降解PE膜，其特征在于，辅助抗氧剂为辅助抗氧剂TNP或辅助抗氧剂GW508。
5.根据权利要求1所述的耐高温耐光老化可降解PE膜，其特征在于，光稳定剂为光稳定剂944或光稳定剂770。
6.一种权利要求1-5任一项所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一，将PE、聚酯纤维、硅胶粉、钛酸丁酯和羟丙基甲基纤维素加入到反应釜中，在温度为80-100℃，真空度为0.02-0.06MPa的条件下，搅拌反应30-50分钟，搅拌速度为80-100转/分钟，得到混合物一； 
步骤二，将其余组分加入到步骤一得到的混合物一中，搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐光老化可降解PE膜。
7.根据权利要求6所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，其特征在于，步骤二中搅拌混合条件为在60-70℃条件下以150-180转/分钟进行搅拌，时间为20-30分钟。
8.根据权利要求6所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，其特征在于，步骤三中挤出造粒条件为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在170-190℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在160-200℃，机头温度分两段控制，分别控制在170-180℃。
9.根据权利要求6所述的耐高温耐光老化可降解PE膜的制备方法，其特征在于，步骤四中吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在180-200℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在170-190℃，吹胀比为1-1.3，螺杆转速22-30转/分钟，牵引速度25-32米/分钟。
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