CN106947139A - 一种抗静电薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗静电薄膜及其制备方法，属于薄膜技术领域。本发明的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，按重量百分比计，外层的制备原料包括30～50％的MDPE 5400、20～40％的LDPE 2420 H、20～40％的MDPE 5401；中层的制备原料包括50～80％的MDPE 5400、10～30％的LDPE 2420 H、5～20％的色母粒、1～10％的抗静电母粒；内层的制备原料包括70～90％的MDPE 5401、10～30％的LDPE 2426 H。本发明制得的抗静电薄膜，机械性能好，表面电阻率在106‑109Ω，抗静电效果持久，拉伸强度在35MPa以上，断裂伸长率在280％以上。

Description

一种抗静电薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于薄膜技术领域，涉及一种抗静电薄膜及其制备方法。
背景技术
PE膜即聚乙烯膜，常用于各种食品的包装材料，因其原材料资源丰富、价格适中、生产工艺稳定可靠、产品综合性能优越等特点，PE膜的应用范围逐渐扩大，特别是在包装领域和保护膜领域，由于PE膜性价比优于其它材料，其用量一直占通用包装材料之首。由于PE膜广泛用于包装，人们能在生活中几乎时时刻刻都在接触PE膜，而PE膜产生的静电则会对人体产生较大的影响。
由于聚乙烯(PE)材料是非极性分子结构，其共价键构成的分子链，既不能电离，也难以传递自由电子，一旦因摩擦使电子得失而带电后，则很难消除，因此生产一种抗静电的PE膜很有必要。
CN106084432A提供了一种抗静电PE膜及其制备方法，该抗静电PE膜自上而下依次包括表层膜、中层膜、和底层膜，所述中层膜由下列材料混合制成：含量比值为1:3的LDPE聚乙烯颗粒和LLDPE聚乙烯颗粒；占材料总量3～5％的抗静电剂；占材料总量1～2％的柔软剂，其具有良好抗静电性能的优点。
CN106317569A提供了一种抗静电PE热收缩膜及其制备方法，所述热收缩膜包括以下重量配比的原料：PE树脂80-110份，助剂1-5份，润滑剂2-5份，增塑剂1-4份，抗氧剂2.5-6份，抗静电剂5-15份，该热收缩膜抗冲击性强、韧性好、具有优异的抗静电性能。
但是，现有技术中的抗静电膜的抗静电性能的持久性有待提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种抗静电薄膜，其机械性能好，抗静电效果持久。
为达此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，所述外层重量占膜总重的20～30％，例如20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％；所述中层重量占膜总重的60～80％，例如60％、62％、65％、68％、70％、71％、73％、75％、78％、80％；所述内层重量占膜总重的10～30％，例如10％、12％、15％、16％、17％、19％、20％、22％、24％、25％、28％、30％；其中，按重量百分比计，所述外层的制备原料包括30～50％的MDPE 5400、20～40％的LDPE 2420H、20～40％的MDPE 5401；例如MDPE 5400的重量比为30％、32％、33％、35％、36％、37％、39％、40％、42％、44％、45％、46％、48％、50％；LDPE 2420H的重量比为20％、21％、22％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、32％、33％、35％、36％、37％、39％、40％；MDPE 5401的重量比为20％、21％、22％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、32％、33％、35％、36％、37％、39％、40％；低密度聚乙烯(LDPE)材料具有良好的延展性、抗撕裂性和耐冲击性且透明度高、热封性好,中密度聚乙烯(MDPE)的性能介于高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)两者之间，既保持了HDPE的刚性，又有LDPE的柔性、耐蠕变性，其优点是具有良好的耐环境应力开裂性及强度的长期保持性。本发明的外层制备原料采用MDPE 5400、MDPE 5401与LDPE 2420H作为原料，三者协同作用使制得的膜具有良好的耐冲击性、抗撕裂性，并能在高温环境下不产生性能变化，不会释放对人体有害的物质。
按重量百分比计，所述中层的制备原料包括50～80％的MDPE 5400、10～30％的LDPE 2420H、5～20％的色母粒、1～10％的抗静电母粒；例如，MDPE 5400的重量比为50％、52％、55％、58％、60％、61％、65％、66％、68％、70％、72％、75％、78％、80％；LDPE 2420H的重量比为10％、12％、15％、16％、17％、19％、20％、22％、24％、25％、28％、30％；色母粒的重量比为5％、8％、10％、12％、15％、16％、18％、19％、20％；色母粒也称为着色剂，可以使产品具有鲜艳和美观的颜色，可以根据要求制成各种颜色，常用的有机染料和无机颜料，其中本发明所述的色母粒可以为本领域常用的色母粒，优选地，所述色母粒可以为乳白母粒8173；抗静电母粒的重量比为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。
按重量百分比计，所述内层的制备原料包括70～90％的MDPE 5401、10～30％的LDPE 2426H；例如MDPE 5401的重量比为70％、72％、75％、78％、80％、81％、83％、85％、86％、87％、89％、90％；LDPE 2426H的重量比为10％、12％、15％、16％、17％、19％、20％、22％、24％、25％、28％、30％。
优选地，按重量百分比计，所述外层重量占膜总重的25％，所述中层重量占膜总重的65％，所述内层重量占膜总重的10％。
其中，按重量百分比计，所述抗静电母粒的制备原料包括60～80％的聚乙烯树脂、1～5％的碳纳米管、5～10％的分散剂、1～10％的抗静电剂、5～10％的增塑剂和1～5％的稳定剂。例如聚乙烯树脂的重量比为60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、72％、73％、74％、75％、76％、78％、79％、80％；碳纳米管的重量比为1％、2％、3％、4％、5％；分散剂的重量比为5％、6％、7％、8％、9％、10％；抗静电剂的重量比为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％；稳定剂的重量比为1％、2％、3％、4％、5％。抗静电剂的加入量高于10％时，会影响膜材料的抗冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率，当抗静电剂的加入量低于1％时又不能起到很好的抗静电效果。由上述材料制备的抗静电母粒的热稳定性好、耐渗出、耐热分解，与聚乙烯材料具有很好的相容性和亲和性，分散性、加工性能好，可直接注塑、挤出成型，且不影响聚乙烯材料的力学性能。
抗静电母粒可以提高材料的强度和耐热性能，同时提高机械的强度，填入抗静电母粒，使产品具有良好的防静电效果。本发明的抗静电母粒中碳纳米管可以形成导电网络，与抗静电剂一起协同作用，使抗静电效果比单独使用高得多。增塑剂的加入可以增加材料的可塑性和柔软性，降低脆性，使材料容易加工；但是加入增塑剂要适量，例如增塑剂的重量比为5％、6％、7％、8％、9％、10％；多于10％时容易使塑料太柔软，低于5％时使材质较硬，容易裂开。稳定剂主要是防止聚乙烯在加工过程中受到光和热的作用分解和破坏，延长使用寿命，常用的稳定剂有硬脂酸盐和环氧树脂等。另外，抗静电母粒中还可以加入润滑剂、抗氧剂等其他助剂；润滑剂主要是防止材料料在成型时不粘和在模具上，也可以使产品光滑美观。抗氧剂主要是防止聚乙烯在加热时受到氧化，使PE变黄、出现撕裂等。抗静电母粒中的各种添加剂与抗静电剂的相互作用也会对抗静电效果产生很大影响。润滑剂通常能很快迁移到高聚物表面上，抑制了抗静电剂的转移。若润滑剂分子层复盖在抗静电剂分子层上，会使抗静电剂表面浓度降低，显着影响抗静电效果。增塑剂会增加大分子链间的距离，使分子运动更为容易，提高了高聚物的孔隙率，有利于抗静电剂向制品表面迁移发挥抗静电作用。有些增塑剂会降低高聚物的玻璃化温度，也可使抗静电剂的效果增大。分散剂、稳定剂及色母粒等无机添加剂，一般都有较强的吸附能力，使抗静电剂难以迁移到表面上，对抗静电剂的扩散迁移具有反作用，抗静电效果会变差。所以抗静电剂与各种添加剂的影响大小，事先很难预测，目前大多数是通过实验来选用最合适的抗静电剂和用量。
其中，所述抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，二者协同作用使抗静电作用起效快、更持久。优选地，所述乙氧基胺类与所述甘油酰基酯的质量比为(1～3)：1，例如1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1。
进一步优选地，所述抗静电剂中还包括纳米SnO2和/或纳米TiO2。通过纳米金属氧化物的纳米效应使抗静电母粒具有更加优良的抗静电性能、永久性的静电防护功能以及受环境湿度影响较小等特点，而且能够显著降低母粒中抗静电剂和其他助剂的用量和生产成本，从而改善高分子材料的热力学性能，并且可以使抗静电效果更加持久。进一步优选地，所述纳米SnO2和/或纳米TiO2的质量占抗静电母粒的1～2％。
优选地，按重量百分比计，所述外层的制备原料包括40％的MDPE 5400、30％的LDPE 2420H、30％的MDPE 5401。
优选地，按重量百分比计，所述中层的制备原料包括70％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、10％的色母粒、5％的抗静电母粒。
优选地，按重量百分比计，所述内层的制备原料包括80％的MDPE 5401、20％的LDPE 2426H。
本发明的目的之二在于提供一种抗静电薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)混料，将配方量的外层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的外层原料混合物，将配方量的中层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的中层原料混合物，将配方量的内层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的内层原料混合物；
2)配料，将步骤1)制备的抗静电薄膜的外层原料混合物、中层原料混合物、内层原料混合物按配比进行配料；
3)吹膜，将步骤2)配料后的膜材料共挤吹塑成型。
优选地，步骤3)中，所述共挤吹塑过程为，将外层原料混合物、中层原料混合物、内层原料混合物按配比加入三层共挤吹塑薄膜机的外、中、内层料斗中，加热并逐渐升温，外层、中层、内层的挤出温度控制在170～185℃，经挤出吹塑成型制得抗静电薄膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的抗静电薄膜，外层材料选择MDPE5400、LDPE 2420H和MDPE 5401为原料，内层材料选择MDPE 5401和LDPE 2426H为原料，MDPE材料与LDPE材料协同作用使制得的膜具有良好的耐冲击性、抗撕裂性，并能在高温环境下不产生性能变化，不会释放对人体有害的物质，中层材料选择MDPE 5400、LDPE 2420H、色母粒和抗静电母粒，使制得的抗静电薄膜具有持久的抗静电效果，本发明制得的抗静电薄膜的机械性能好，表面电阻率在106-109Ω，且抗静电效果持久，拉伸强度在35MPa以上，断裂伸长率在280％以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
本实施例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的20％，中层重量占膜总重的60％，内层重量占膜总重的20％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由40％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、40％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由60％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、15％的乳白色母8173、5％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由70％的聚乙烯树脂、1％的碳纳米管、5％的分散剂、9％的抗静电剂、10％的增塑剂和5％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，乙氧基胺类与甘油酰基酯的质量比为1：1；
内层的制备原料由80％的MDPE 5401、20％的LDPE 2426H组成。
本实施例的抗静电薄膜的制备方法如下：
1)混料，将配方量的外层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的外层原料混合物，将配方量的中层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的中层原料混合物，将配方量的内层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的内层原料混合物；
2)配料，将步骤1)制备的抗静电薄膜的外层原料混合物、中层原料混合物、内层原料混合物按配比进行配料；
3)吹膜，将步骤2)配料后的膜材料共挤吹塑成型，共挤吹塑过程为，将外层原料混合物、中层原料混合物、内层原料混合物按配比加入三层共挤吹塑薄膜机的外、中、内层料斗中，加热并逐渐升温，外层、中层、内层的挤出温度控制在170～185℃，经挤出吹塑成型制得抗静电薄膜。
实施例2
本实施例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的25％，中层重量占膜总重的65％，内层重量占膜总重的10％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由40％的MDPE 5400、30％的LDPE 2420H、30％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由70％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、10％的乳白色母8173、5％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由70％的聚乙烯树脂、3％的碳纳米管、8％的分散剂、9％的抗静电剂、8％的增塑剂和2％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，乙氧基胺类与甘油酰基酯的质量比为2：1；
内层的制备原料由80％的MDPE 5401、20％的LDPE 2426H组成。
本实施例的抗静电薄膜的制备方法与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例3
本实施例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的25％，中层重量占膜总重的60％，内层重量占膜总重的15％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由50％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、30％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由70％的MDPE 5400、15％的LDPE 2420H、10％的乳白色母8173、5％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由75％的聚乙烯树脂、2％的碳纳米管、8％的分散剂、5％的抗静电剂、8％的增塑剂和2％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，乙氧基胺类与甘油酰基酯的质量比为3：1；
内层的制备原料由90％的MDPE 5401、10％的LDPE 2426H组成。
本实施例的抗静电薄膜的制备方法与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例4
本实施例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的25％，中层重量占膜总重的65％，内层重量占膜总重的10％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由45％的MDPE 5400、35％的LDPE 2420H、20％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由75％的MDPE 5400、10％的LDPE 2420H、5％的乳白色母8173、10％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由75％的聚乙烯树脂、3％的碳纳米管、5％的分散剂、6％的抗静电剂、9％的增塑剂和2％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，乙氧基胺类与甘油酰基酯的质量比为3：1；
内层的制备原料由90％的MDPE 5401、10％的LDPE 2426H组成。
本实施例的抗静电薄膜的制备方法与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例5
本实施例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的25％，中层重量占膜总重的65％，内层重量占膜总重的10％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由40％的MDPE 5400、30％的LDPE 2420H、30％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由70％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、10％的乳白色母8173、5％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由70％的聚乙烯树脂、3％的碳纳米管、8％的分散剂、9％的抗静电剂、8％的增塑剂和2％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，乙氧基胺类与甘油酰基酯的质量比为2：1，抗静电剂中还由纳米SnO2，纳米SnO2占抗静电剂重量的1％；
内层的制备原料由80％的MDPE 5401、20％的LDPE 2426H组成。
实施例6
本实施例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的25％，中层重量占膜总重的65％，内层重量占膜总重的10％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由40％的MDPE 5400、30％的LDPE 2420H、30％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由70％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、10％的乳白色母8173、5％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由70％的聚乙烯树脂、3％的碳纳米管、8％的分散剂、9％的抗静电剂、8％的增塑剂和2％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，乙氧基胺类与甘油酰基酯的质量比为2：1，抗静电剂中还由纳米SnO2和纳米TiO2，纳米SnO2占抗静电剂重量的1％，纳米TiO2占抗静电剂重量的2％；
内层的制备原料由80％的MDPE 5401、20％的LDPE 2426H组成。
对比例1
本对比例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的20％，中层重量占膜总重的60％，内层重量占膜总重的20％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由40％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、40％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由60％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、15％的乳白色母8173、5％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由70％的聚乙烯树脂、5％的分散剂、10％的抗静电剂、10％的增塑剂和5％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，乙氧基胺类与甘油酰基酯的质量比为1：1；
内层的制备原料由80％的MDPE 5401、20％的LDPE 2426H组成。
本对比例的抗静电薄膜的制备方法与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例2
本对比例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的20％，中层重量占膜总重的60％，内层重量占膜总重的20％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由40％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、40％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由60％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、15％的乳白色母8173、5％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由70％的聚乙烯树脂、5％的分散剂、10％的抗静电剂、10％的增塑剂和5％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；
内层的制备原料由80％的MDPE 5401、20％的LDPE 2426H组成。
本对比例的抗静电薄膜的制备方法与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例3
本对比例的抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，外层重量占膜总重的20％，中层重量占膜总重的60％，内层重量占膜总重的20％，其中，按重量百分比计，外层的制备原料由60％的MDPE 5400、40％的MDPE 5401组成；
中层的制备原料由60％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、15％的乳白色母8173、5％的抗静电母粒组成；其中，抗静电母粒的制备原料由70％的聚乙烯树脂、5％的分散剂、1％的碳纳米管、9％的抗静电剂、10％的增塑剂和5％的稳定剂组成；其中，抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物，乙氧基胺类与甘油酰基酯的质量比为1：1；
内层的制备原料为MDPE 5401。
本对比例的抗静电薄膜的制备方法与实施例1相同，在此不再赘述。
将实施例1-6与对比例1-3制得的抗静电薄膜的拉伸强度、断裂伸长率、表面电阻率进行测试，测试结果如表1所示。
表1
由表1的数据可以看出，相对于对比例，本发明制得的抗静电薄膜的机械性能好，表面电阻率在106-109Ω，抗静电效果好，拉伸强度在35MPa以上，断裂伸长率在280％以上。将本实施例制得的抗静电薄膜经水洗、摩擦实验，将其置于潮湿环境中，其抗静电效果仍能保持很好，因此其抗静电持久性好。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种抗静电薄膜，包括外层、中层、内层三部分，其特征在于，所述外层重量占膜总重的20～30％，所述中层重量占膜总重的60～80％，所述内层重量占膜总重的10～30％，其中，按重量百分比计，
所述外层的制备原料包括30～50％的MDPE 5400、20～40％的LDPE 2420H、20～40％的MDPE 5401；
所述中层的制备原料包括50～80％的MDPE 5400、10～30％的LDPE 2420H、5～20％的色母粒、1～10％的抗静电母粒；
所述内层的制备原料包括70～90％的MDPE 5401、10～30％的LDPE 2426H。
2.根据权利要求1所述的抗静电薄膜，其特征在于，所述外层重量占膜总重的25％，所述中层重量占膜总重的65％，所述内层重量占膜总重的10％。
3.根据权利要求1或2所述的抗静电薄膜，其特征在于，按重量百分比计，所述抗静电母粒的制备原料包括60～80％的聚乙烯树脂、1～5％的碳纳米管、5～10％的分散剂、1～10％的抗静电剂、5～10％的增塑剂和1～5％的稳定剂。
4.根据权利要求1-3之一所述的抗静电薄膜，其特征在于，所述抗静电剂为乙氧基胺类与甘油酰基酯的混合物。
5.根据权利要求1-4之一所述的抗静电薄膜，其特征在于，所述乙氧基胺类与所述甘油酰基酯的质量比为(1～3)：1。
6.根据权利要求1-5之一所述的抗静电薄膜，其特征在于，所述抗静电剂中还包括纳米SnO2和/或纳米TiO2。
7.根据权利要求1-6之一所述的抗静电薄膜，其特征在于，按重量百分比计，所述外层的制备原料包括40％的MDPE 5400、30％的LDPE 2420H、30％的MDPE 5401。
8.根据权利要求1-7之一所述的抗静电薄膜，其特征在于，按重量百分比计，所述中层的制备原料包括70％的MDPE 5400、20％的LDPE 2420H、10％的色母粒、5％的抗静电母粒。
9.根据权利要求1-8之一所述的抗静电薄膜，其特征在于，按重量百分比计，所述内层的制备原料包括80％的MDPE 5401、20％的LDPE 2426H。
10.一种如权利要求1-9之一所述的抗静电薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)混料，将配方量的外层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的外层原料混合物，将配方量的中层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的中层原料混合物，将配方量的内层的制备原料混合后制备抗静电薄膜的内层原料混合物；
2)配料，将步骤1)制备的抗静电薄膜的外层原料混合物、中层原料混合物、内层原料混合物按配比进行配料；
3)吹膜，将步骤2)配料后的膜材料共挤吹塑成型。
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