CN106046555A - 一种聚丙烯功能涂覆料及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯功能涂覆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种聚丙烯功能涂覆料及其制备方法，该功能材料组分包括聚丙烯、EMMA、石墨烯微片、表面活性剂、熔指调节剂、稀释剂、分散剂、偶联剂。本发明功能涂覆材料流动性好，与铝材、纸张、PA、PET等极性基材的粘合力强，同时具有导电功能，可用于各种功能复合膜、铝塑复合袋、纸塑复合袋等包装产品生产。

Description

一种聚丙烯功能涂覆料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种聚丙烯功能涂覆料及其制备方法。
背景技术
编织袋/纸塑袋/薄膜复合用涂覆级聚丙烯，是通过挤出涂覆机均匀的涂覆在包装袋/膜内外侧的关键材料，该层涂膜能够起到粘结及防潮、防水的作用。涂覆后的包装袋/膜，其使用性能和外观会大大提高。国内目前涂覆料多使用在普通化学原料包装袋、水泥编织袋、日用生活品包装袋(如洗衣粉袋、大米袋等)以及高档印花编织布上。
现有技术一般使用通用级聚丙烯和LDPE(低密度聚乙烯)混合涂覆，受热存在收缩性，导致挤出成膜时缩幅现象严重，影响产品质量，温度越高，挤出速度越快，缩幅越严重。且多种原料混合，成膜时存在塑化不均匀问题，提高温度太高，则塑料易分解，产品脆硬，挤出膜收缩率增加，易引起后加工热封的困难。
并且通用级聚丙烯和LDPE(低密度聚乙烯)混合涂覆料，不具有导电功能，在流延涂覆生产过程中产生的静电不能及时释放，安全管理松懈时，很可能引起火灾事故，造成人身安全和经济损失。
目前有些涂覆料的导电功能多半添加有机或无机导电材料，使涂覆料性能下降。有个别企业虽然采用石墨烯和辅助导电材料生产功能涂覆料，但没有解决石墨烯的分散问题，石墨烯实际上仅仅起到填充作用，没有释放出良好的导电功能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种聚丙烯功能涂覆料及其制备方法。
本发明所述的聚丙烯功能涂覆料，以重量份计，组分包括聚丙烯60.0～80.0份、EMMA3-30份、石墨烯微片0.05-5份、表面活性剂0.3-1.5份、熔指调节剂0.01～1.0份、稀释剂0.5～5份、分散剂0.3-3份、偶联剂0.1-2份。其中，所述的石墨烯微片采用纳米二氧化硅分散液进行表面改性处理并做成母粒。
具体的，所述聚丙烯，优选粉状均聚聚丙烯，熔体流动速率在230℃，2.16KG条件下测量为10-60g/10分钟。
具体的，所述EMMA是乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，优选日本住友化学的产品，牌号为WH303，MMA单体含量≥18％。
具体的，所述石墨烯微片，优选厚度为2-40nm。
具体的，所述表面活性剂为非离子型，优选广州市区祺化工有限公司的产品，牌号为TL-20A，有效物含量99％，分解温度300℃以上。
具体的，所述熔指调节剂优选引发剂BPDH或引发剂DCP中的一种。
具体的，所述稀释剂优选工业级无水乙醇或具体的，丙酮。
具体的，所述分散剂为纳米二氧化硅分散液，优选浙江宇达化工有限公司产品，牌号为EOH-S-10，PH值≤5。
具体的，所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选产品牌号为KH560。
本发明所述的聚丙烯功能涂覆料的制备方法，包括如下步骤：
1)石墨烯表面改性处理及母粒制备：
(1)将纳米二氧化硅分散液和硅烷偶联剂用无水乙醇分别进行稀释备用，稀释倍数均为2-4倍，即同无水乙醇之比为1:2-4；
(2)将石墨烯微片倒进捏合机内，先喷洒稀释好的纳米二氧化硅分散液，封闭搅拌15-30分钟，再喷洒稀释好的硅烷偶联剂，继续封闭搅拌15-30分钟；
(3)按照2-4:1的比例称量粉状聚丙烯和EMMA倒入上述捏合机内，再封闭搅拌10-15分钟；
(4)将上述捏合好的物料送进双螺杆挤出机造粒，即得石墨烯母粒。
2)功能涂覆料制备：
(1)按照权利要求1所述的组分比例，先称量熔指调节剂并用丙酮进行稀释备用，稀释比例为1:4-6；
(2)将权利要求1所述重量份的聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入稀释好的熔指调节剂，搅拌2分钟；然后再加入权利要求1所述重量份的其它组分，继续搅拌3-5分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚丙烯功能涂覆料。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1)本发明具有高强度、高粘结力、流动性好、成膜厚薄均匀等特点，同时兼有导电功能；
2)本发明采用EMMA取代LDPE，提高了产品的加工热稳定性和流动性，使流延涂覆工艺更易控制，尤其适用于快速涂覆的高粘结聚丙烯涂覆复合材料，并且产品的粘结强度明显提高；
3)本发明利用石墨烯良好的导电功能，以较适宜的添加比例，赋予产品稳定而持久的导电性能，可以有效地预防和解除涂覆过程的安全隐患；
4)本发明采用纳米二氧化硅分散液和硅烷偶联剂，对石墨烯进行两次表面处理，有效地解决了石墨烯的分散问题；
5)本发明披露的方法未采用化学降解剂，环保且降低成本，易于推广。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：
实施配方
实施工艺：
1)石墨烯表面改性处理及母粒制备：
(1)将所述的纳米二氧化硅分散液和所述的硅烷偶联剂用无水乙醇分别进行稀释备用，稀释倍数均为2倍，即同无水乙醇之比为1:2；
(2)将称量好的石墨烯微片倒进捏合机内，先喷洒稀释好的纳米二氧化硅分散液，封闭搅拌15分钟，再喷洒稀释好的硅烷偶联剂，继续封闭搅拌15分钟；
(3)按照2:1的比例称量粉状聚丙烯和EMMA倒入上述捏合机内，再封闭搅拌10分钟；
(4)将上述捏合好的物料送进40型双螺杆挤出机造粒，加工温度控制在140℃进行挤出造粒，即得石墨烯母粒。
2)功能涂覆料制备：
(1)按照所述的组分比例，先称量熔指调节剂并用丙酮进行稀释备用，稀释比例为1:4；
(2)将聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入稀释好的熔指调节剂，搅拌2分钟；然后再加入其它组分，继续搅拌3分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚丙烯功能涂覆料；其中，双螺杆挤出机长径比为25:1，双螺杆温度设置为120℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃，挤出机转速为50rpm。
实施例2：
实施配方
实施工艺：
1)石墨烯表面改性处理及母粒制备：
(1)将纳米二氧化硅分散液和所述的硅烷偶联剂用无水乙醇分别进行稀释备用，稀释倍数均为3倍，即同无水乙醇之比为1:3；
(2)将称量好的石墨烯微片倒进捏合机内，先喷洒稀释好的纳米二氧化硅分散液，封闭搅拌20分钟，再喷洒稀释好的硅烷偶联剂，继续封闭搅拌20分钟；
(3)按照3:1的比例称量粉状聚丙烯和EMMA倒入上述捏合机内，再封闭搅拌15分钟；
(4)将上述捏合好的物料送进40型双螺杆挤出机造粒，加工温度控制在140℃-230℃进行挤出造粒，即得石墨烯母粒。
2)功能涂覆料制备：
(1)按照所述的组分比例，先称量熔指调节剂并用丙酮进行稀释备用，稀释比例为1:5；
(2)将权利1所述重量份的聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入稀释好的熔指调节剂，搅拌2分钟。然后再加入所述重量份的其它组分，继续搅拌4分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚丙烯功能涂覆料。其中，双螺杆挤出机长径比为40：1，双螺杆温度设置为120℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃，挤出机转速为200rpm。
实施例3：
实施配方
实施工艺：
1)石墨烯表面改性处理及母粒制备：
(1)将所述的纳米二氧化硅分散液和所述的硅烷偶联剂用无水乙醇分别进行稀释备用，稀释倍数均为4倍，即同无水乙醇之比为1:4；
(2)将称量好的石墨烯微片轻轻地倒进捏合机内，先喷洒稀释好的纳米二氧化硅分散液，封闭搅拌30分钟，再喷洒稀释好的硅烷偶联剂，继续封闭搅拌30分钟；
(3)按照4:1的比例称量粉状聚丙烯和EMMA倒入上述捏合机内，再封闭搅拌15分钟；
(4)将上述捏合好的物料送进40型双螺杆挤出机造粒，加工温度控制在140℃-230℃进行挤出造粒，即得石墨烯母粒。
2)功能涂覆料制备：
(1)按照所述的组分比例，先称量熔指调节剂并用丙酮进行稀释备用，稀释比例为1:6。
(2)将聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入稀释好的熔指调节剂，搅拌2分钟。然后再加入其它组分，继续搅拌5分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚丙烯功能涂覆料。其中，双螺杆挤出机长径比为55：1，双螺杆温度设置为120℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃，挤出机转速为500rpm。
对比例1
本对比例中石墨烯的用量为0份，不做母粒，LDPE取代EMMA,其他投料及工艺步骤同实施例1-3。
将实施例1-3和对比例1所得样品进行性能测试，结果如下：
从上表可以看出，实施例1-3和对比例1相比，EMMA取代LDPE，涂覆料的剥离力、拉伸屈服强度、熔体流动速率较原有产品都有增大，说明涂层牢度、膜强度、涂覆复合材料流动性较原有产品增加。在实际涂覆时，成膜宽度也有增加，涂覆线速度也加快了。
从上表可以看出，实施例1-3和对比例1相比，加入石墨烯后产品的表面电阻率明显下降，而且随石墨烯添加量增加，表面电阻率逐渐降低。说明石墨烯在涂覆料中分散良好，导电功能释放出来了。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在所附权利要求范围内，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：以重量份计，组分包括聚丙烯60.0～80.0份、EMMA 3-30份、石墨烯微片0.05-5份、表面活性剂0.3-1.5份、熔指调节剂0.01～1.0份、稀释剂0.5～5份、分散剂0.3-3份、偶联剂0.1-2份，其中，所述的石墨烯微片采用纳米二氧化硅分散液进行表面改性处理并做成母粒。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯，或为均聚聚丙烯与共聚聚丙烯的混合物，产品为粉状或粒状，熔体流动速率在230℃，2.16KG条件下测量为10-60g/10分钟。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：所述EMMA为乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，MMA单体含量≥18％。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：所述石墨烯微片，厚度为2-40nm。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：表面活性剂为非离子型，有效物含量99％，分解温度300℃以上。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：所述熔指调节剂为引发剂BPDH或引发剂DCP其中的一种。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：所述稀释剂为乙醇、丙酮、氯仿其中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：所述分散剂为纳米二氧化硅分散液，PH值≤5。
9.根据权利要求1所述的聚丙烯功能涂覆料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
10.根据权利要求1-9所述的聚丙烯功能涂覆料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)石墨烯表面改性处理及母粒制备：
(1)将纳米二氧化硅分散液和硅烷偶联剂用无水乙醇分别进行稀释备用，稀释倍数均为2-4倍，即同无水乙醇之比为1:2-4；
(2)将石墨烯微片倒进捏合机内，先喷洒稀释好的纳米二氧化硅分散液，封闭搅拌15-30分钟，再喷洒稀释好的硅烷偶联剂，继续封闭搅拌15-30分钟；
(3)按照2-4:1的比例称量粉状聚丙烯和EMMA倒入上述捏合机内，再封闭搅拌10-15分钟；
(4)将上述捏合好的物料送进双螺杆挤出机造粒，即得石墨烯母粒。
2)功能涂覆料制备：
(1)按照权利要求1所述的组分比例，先称量熔指调节剂并用丙酮进行稀释备用，稀释比例为1:4-6；
(2)将聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入稀释好的熔指调节剂，搅拌2分钟；然后再加入权利要求1所述重量份的其它组分，继续搅拌3-5分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚丙烯功能涂覆料。
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