CN104608453B - 一种隔离衣用抗紫外线薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种隔离衣用抗紫外线薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隔离衣用抗紫外线薄膜，包括上表层，芯层和下表层，其中所述上表层由用纳米无机物改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物组成，所述芯层由结晶型PET均聚物、钛系氧化物和环烯烃共聚物组成的芯层，所述下表层由用纳米无机物改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物组成，所述上、下表层共挤复合于所述芯层的上、下表面。本发明的抗紫外线薄膜不仅具有300‑400nm的超高抗紫外特性，而且具有热粘性性能好的优点，使隔离衣具有抗紫外线能力强的特性。

Description

一种隔离衣用抗紫外线薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于医用高分子技术领域，具体涉及一种隔离衣用抗紫外线薄膜及其制备方法。
背景技术
目前，随着我国医疗行业的快速发展，医生、护士以及医学研究者等对自身安全的逐步重视，医用隔离衣的使用迅速增加，尤其是在手术、实验等需要紫外线消毒的环境中，对抗紫外线隔离衣的需求急速增加。但是，由于普通隔离衣由于受到材料的限制只能作无菌处理，隔离衣本身不能防止紫外线对人体的损伤，这是医用隔离衣需要解决的一个重要问题。普通薄膜不具有与隔离衣纤维的粘合性，这是医用隔离衣薄膜需要解决的另一个重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗紫外线性能良好，制造成本较低，且可与隔离衣纤维粘合的薄膜以及该种薄膜的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种隔离衣用抗紫外线薄膜，包括上表层，芯层和下表层，其中上表层由用纳米无机物改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物组成，芯层由由结晶型PET均聚物、钛系氧化物和环烯烃共聚物组成的芯层，下表层由由用纳米无机物改性的低熔点非晶聚酯和乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)共聚物组成，所述上、下表层共挤复合于所述芯层的上、下表面。
其中，所述的纳米无机物改性的低熔点聚酯是指在低熔点非晶聚酯的共聚过程中加入质量分数为0.01～0.03％的纳米无机物参与反应；所述低熔点非晶聚酯是由对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、2，2-二甲基-1，3丙二醇共聚得到的聚酯共聚物，其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇以及2，2-二甲基-1，3丙二醇的质量比为：对苯二甲酸：间苯二甲酸：乙二醇：2，2-二甲基-1，3丙二醇为50～65：3～17：24～29：3～10，共聚过程中采用20-50ppm的真空度，反应温度为270-285℃,反应时间为2-4h；所述纳米无机物为纳米硅酸钠、纳米SiO2、纳米碳酸钙和纳米蒙脱土中的至少一种；所述钛系氧化物为TiO、TiO2、Ti2O3中的至少一种。
所述环烯烃共聚物的玻璃化转变温度在100～150℃，所述低熔点非晶聚酯的熔点为180～230℃，所述结晶型PET均聚物的熔点为256～262℃，所述纳米无机物的粒径为10～800nm，所述钛系氧化物的粒径为100～1000nm。
作为一种优选，所述纳米无机物的粒径为100～200nm。
作为一种优选，所述钛系氧化物的粒径是600～1000nm。
所述隔离衣用抗紫外线薄膜的密度为0.85～1.40g/m2，所述隔离衣用抗紫外线薄膜的厚度为30～60μm，所述芯层的厚度为25～50μm。
一种隔离衣用抗紫外线薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将结晶型PET均聚物、钛系氧化物和环烯烃共聚物按40～90wt％、10～30wt％和0～30wt％的配比混合，经预结晶、干燥处理后，作为芯层的原料，在250～280℃的温度下熔融，用单螺杆挤出机挤出；
(2)将用纳米无机物改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物按50～90wt％和10～50wt％的配比混合，分别作为薄膜上、下表层的原料，在230～270℃的温度下熔融，用双螺杆挤出机挤出；
(3)将熔融后的芯层原料及熔融后的上、下表层原料，经复合共挤成型，在15～40℃的温度下急冷成铸片；
(4)将步骤(3)中制作的铸片先经50～80℃预热，再在80～90℃的温度下进行纵向拉伸得到初级膜片，拉伸倍数为3.00～3.60，将纵向拉伸后的初级膜片在90～120℃重新预热后，再在100～140℃进行横向拉伸得到基膜，拉伸倍数为3.00～4.50；
(5)将拉伸后得到的基膜在220～250℃的温度下进行热定型，然后，再在20～40℃的温度下进行冷却得到抗紫外线薄膜。
本发明的有益效果是：
本发明的隔离衣用抗紫外线薄膜，其芯层的主要成分包含环烯烃共聚物和钛系氧化物，由于该环状聚烯烃共聚物在拉伸过程中形成微孔结构加上钛系氧化物具有吸光的作用，这实现了该薄膜的低密度和高抗紫外线特性；由于该薄膜的上、下表层中包含了一定比例的EMA共聚物，该EMA共聚物与低熔点非晶聚酯具有良好的相容性，且与聚酯纤维较好的粘合效果，这实现了该薄膜与隔离衣纤维的粘合。
具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。
改性的低熔点非晶聚酯的制备方法：质量分数为0.02％的粒径为100nm的纳米硅酸钠、59.8wt％的对苯二甲酸、7wt％的间苯二甲酸、26wt％的乙二醇、7wt％的2，2-二甲基-1，3丙二醇的混合物，在真空度为20ppm，反应温度为275℃的条件下，反应3.5h。
实施例1
将熔点为260℃的结晶型PET均聚物，粒径为600～800nm的TiO2和环烯烃共聚物按64wt％，1wt％，35wt％的含量比混合，作为芯层原料；混合物经过真空转鼓预结晶、干燥处理后，进入单螺杆挤出机，在265℃下熔融挤出，挤出的熔融状态的混合物经预过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头。
将由熔点为200℃、粒径为100nm的纳米硅酸钠改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物(购自：杜邦公司)按90wt％，10wt％的含量比混合，作为上、下表层原料；然后，将混合物放入双螺杆挤出机，在220℃的温度下对混合物进行熔融挤出。挤出的熔融状态的混合物通过安装于双螺杆挤出机处的抽真空装置除去水分和低聚物，然后经预过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头。
将熔融后的芯层原料和上、下表层原料，经复合模头汇合后共挤成型，在急冷辊上经20℃急速冷却成铸片。
将冷却得到的铸片先经70℃预热后，再在90℃下进行纵向拉伸得到初级膜片，拉伸倍数为3.20，将纵向拉伸后的初级膜片在110℃下重新预热后，再在120℃进行横向拉伸得到基膜，拉伸倍数为4.00。
将得到的基膜经冷却、切割、静电消除和收卷得到密度为0.90g/m2的隔离衣用抗紫外薄膜，所述隔离衣用抗紫外线薄膜的厚度为50μm，所述芯层的厚度为40μm，上、下表层的厚度均为5μm，300-400nm的紫外线的透过率小于1％。
实施例2
将熔点为258℃的结晶型PET均聚物，粒径为800～1000nm的TiO2以及环烯烃共聚物按70wt％，15wt％，15wt％的含量比混合，作为芯层原料；混合物经过真空转鼓预结晶、干燥处理后，进入单螺杆挤出机，在270℃下熔融挤出，挤出的熔融状态的混合物经预过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头。
将由熔点为200℃、粒径为200nm的纳米二氧化硅改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物按70wt％，30wt％的含量比混合；然后，将混合物放入双螺杆挤出机，在240℃下对混合物进行熔融挤出。挤出的熔融状态的混合物通过安装于双螺杆挤出机处的抽真空装置除去水分和低聚物，然后经预过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头。
将熔融后的芯层原料和上、下表层原料，经复合模头汇合后共挤成型，在急冷辊上经30℃急速冷却成铸片。
将冷却得到的铸片先经80℃预热后，再在90℃下进行纵向拉伸得到初级膜片，拉伸倍数为3.30，将纵向拉伸后的初级膜片在100℃重新预热后，再在120℃进行横向拉伸得到基膜，拉伸倍数为3.60。
将基膜经冷却、切割、静电消除和收卷得到密度为1.15g/m2的隔离衣用抗紫外薄膜，所述隔离衣用抗紫外线薄膜的厚度为50μm，所述芯层的厚度为34μm，上、下表层的厚度均为8μm，300-400nm紫外线的透过率小于1％。
实施例3
将熔点为260℃结晶型PET均聚物，粒径为600～1000nm的TiO2以及环烯烃共聚物按65wt％，30％，5wt％的含量比混合，作为芯层原料；混合物经过真空转鼓预结晶、干燥处理后，进入单螺杆挤出机，在270℃下熔融挤出，挤出的熔融状态的混合物经预过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头。
将由熔点为200℃、粒径为200nm的纳米二氧化硅改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物按50wt％，50wt％的含量比混合，作为上、下表层原料；然后将混合物放入双螺杆挤出机，在245℃下对混合物进行熔融挤出。挤出的熔融状态的混合物通过安装于双螺杆挤出机处的抽真空装置除去水分和低聚物，然后经预过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头。
将熔融后的芯层原料及上、下表层原料，经复合模头汇合后共挤成型，在急冷辊上经30℃急速冷却成铸片。
将冷却得到的铸片先经80℃预热，再在90℃下进行纵向拉伸得到初级膜片，拉伸倍数为3.30，将纵向拉伸后的初级膜片在100℃重新预热后，再在120℃下进行横向拉伸得到基膜，拉伸倍数为3.60。
将基膜经冷却、切割、静电消除和收卷得到密度为1.35g/m2的隔离衣用抗紫外薄膜，所述隔离衣用抗紫外线薄膜的厚度为50μm，所述芯层的厚度为30μm，上、下表层的厚度均为10μm，300-400nm紫外线的透过率小于1％。
以上三个实施例中，所述环烯烃共聚物是由双环庚烯单体和乙烯单体在茂金属催化剂的催化作用下共聚合得到的共聚物；所述低熔点非晶聚酯是由对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、2，2-二甲基-1，3丙二醇共聚得到的聚酯共聚物。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种隔离衣用抗紫外线薄膜，其特征在于：包括上表层，芯层和下表层，其中所述上表层由用纳米无机物改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物组成，所述芯层由结晶型PET均聚物、钛系氧化物和环烯烃共聚物组成的芯层，所述下表层由用纳米无机物改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物组成，所述上、下表层共挤复合于所述芯层的上、下表面。
2.根据权利要求1所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述环烯烃共聚物是由双环庚烯单体和乙烯单体在茂金属催化剂的催化作用下共聚合得到的共聚物；所述低熔点非晶聚酯是由对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、2，2-二甲基-1，3丙二醇共聚得到的聚酯共聚物。
3.根据权利要求1所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述纳米无机物为纳米硅酸钠、纳米SiO2、纳米碳酸钙和纳米蒙脱土中的至少一种；所述钛系氧化物为TiO、TiO2、Ti2O3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述环烯烃共聚物的玻璃化转变温度在100～150℃，所述低熔点非晶聚酯的熔点为180～230℃，所述结晶型PET均聚物的熔点为256～262℃。
5.根据权利要求1所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述纳米无机物的粒径为10～800nm，所述钛系氧化物的粒径为100～1000nm。
6.根据权利要求5所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述纳米无机物的粒径为100～200nm。
7.根据权利要求5所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述钛系氧化物的粒径是600～1000nm。
8.根据权利要求1所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述抗紫外线薄膜的密度为0.85～1.40g/m2，所述隔离衣用抗紫外线薄膜的厚度为30～60μm，所述芯层的厚度为25～50μm。
9.根据权利要求1-8所述的任一抗紫外线薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将结晶型PET均聚物、钛系氧化物和环烯烃共聚物按40～90wt％、10～30wt％和0～30wt％的配比混合，经预结晶、干燥处理后，作为芯层的原料，在250～280℃的温度下熔融，用单螺杆挤出机挤出；
(2)将用纳米无机物改性的低熔点非晶聚酯和EMA共聚物按50～90wt％和10～50wt％的配比混合，分别作为薄膜上、下表层的原料，在230～270℃的温度下熔融，用双螺杆挤出机挤出；
(3)将熔融后的芯层原料及熔融后的上、下表层原料，经复合共挤成型，在15～40℃ 的温度下急冷成铸片；
(4)将步骤3中制作的铸片先经50～80℃预热，再在80～90℃的温度下进行纵向拉伸得到初级膜片，拉伸倍数为3.00～3.60，将纵向拉伸后的初级膜片在90～120℃重新预热后，再在100～140℃进行横向拉伸得到基膜，拉伸倍数为3.00～4.50；
(5)将拉伸后得到的基膜在220～250℃的温度下进行热定型，然后，再在20～40℃的温度下进行冷却得到抗紫外线薄膜。
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