CN107118481A - 一种户外型材复合保护膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种户外型材复合保护膜，其具有由添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层经熔融共挤得到的双层结构，其中改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层中紫外线吸收剂的添加量为改性聚甲基丙烯酸总质量的1～5％。本发明通过将改性聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯熔融共挤成膜，同时优化其中改性聚甲基丙烯酸甲酯的特性、紫外线吸收剂的添加量及两层的层比，使得制备出的复合保护膜不但具有良好的紫外线吸收性能和透光性能，同时具有优异的压合性、耐腐蚀性、耐溶剂性、耐污性、耐磨性、自洁性、耐候性、耐久性及良好的力学性能，能持久有效地保护型材色彩。

Description

一种户外型材复合保护膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及保护膜领域，特别涉及一种户外型材复合保护膜及其制备方法。
背景技术
随着社会发展，人们对建筑材料特别是建筑外立面的要求趋向于更加立体化，彩色化，图案化。建筑常用的外饰型材主要有铝合金和塑钢两种，通过各种不同的彩色化工艺来达到表面颜色丰富，图案逼真的彩色效果。然而，户外的风吹、日晒、雨打等自然恶劣环境使型材外层的色彩图案很快出现褪色、剥落等现象，大大影响了外饰形象。为了解决此问题，通常在色彩图案外覆上保护膜。
目前，国内市场上的高质量型材保护膜产品均为国外公司生产，国产保护膜基本都使用单层PVC膜设计，导致耐候性差，使用寿命很短。所以，国内在高质量型材保护膜这方面仍处于技术空白阶段，从而让国外公司形成垄断局面。因此，开发一种耐候性、耐老化性、阻隔性等性能优越、高质量的户外型材保护膜十分必要。
聚偏氟乙烯(PVDF)，兼具氟树脂和通用树脂的特性，具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能。化学结构中以氟一碳化合键结合，这种具有短键性质的结构与氢离子形成最稳定最牢固的结合.因而氟碳涂料具有特异的物理化学性能，不但有很强的耐磨性和抗冲击性能，而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗褪色性与抗紫外线性能。聚偏氟乙烯(PVDF)为半结晶聚合物，熔点高，表面张力小，透明度不够，且原料成本高。而聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)本身具有优良的光学特性及耐候性，透光率极好，是目前最优良的高分子透明材料。由于氢键的作用，聚偏氟乙烯(PVDF)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)相容性很好。如何得到一种保护膜，其在保证其具有优异的力学性能及物理化学性能的同时兼具良好的紫外线吸收性和透光性能，且较同类产品具有相对较低的成本，于行业具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种户外型材复合保护膜及其制备方法。
本发明所采取的其中一个技术方案是：
一种户外型材复合保护膜，其具有由添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层经熔融共挤得到的双层结构，其中改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层中紫外线吸收剂的添加量为改性聚甲基丙烯酸总质量的1～5％。
具体地，紫外线吸收剂的添加量直接影响最终产品对紫外线的阻隔性能，当其添加量限定在1～5％时，可使得最终产品具有稳定的紫外性阻隔性能同时有效控制成本。
作为上述方案的进一步改进，所述聚偏氟乙烯阻隔表层中添加了占聚偏氟乙烯总质量的0～5％的紫外线吸收剂。进一步地，所述紫外线吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中至少一种。本发明的紫外线吸收剂优选水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类和三嗪类，再进一步优选为2-(2-羟基-5-甲基苯基)-苯并三唑、双水杨酸双酚A酯、2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮、2-(2’-甲基-4’-羟基苯基)-苯并三唑、2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪和2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)-苯并三唑中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述改性聚甲基丙烯酸甲酯为经增韧剂改性的聚甲基丙烯酸甲酯。进一步地，所述增韧剂选自丙烯酸酯类橡胶、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氟橡胶、聚氨酯弹性体、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和氯化聚乙烯中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层的厚度范围均为5～50μm，且改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层的层厚比为1～10:1。
具体地，根据保护对象不同和处在不同的气候环境，采用不同层比厚度配方既可节省成本，又可达到保护效果。
本发明中双层结构的复合保护膜由以下制备方法制成：将添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯分别投入两台挤出机内，熔融汇流于T型或衣架型模头并通过该模头挤出，熔融共挤过程中控制改性聚甲基丙烯酸甲酯的挤出温度为180～220℃，聚偏氟乙烯的挤出温度为170～240℃，模头温度为200～250℃，后经冷却、收卷，得由上层为聚偏氟乙烯阻隔表层和下层为改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层叠合而成的复合保护膜成品。
本发明所采取的另一个技术方案是：
将上述本发明复合保护膜双层结构中的添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯表层作为芯层和面层，在改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层下方叠合一层聚甲基丙烯酸透明底层而成具有三层结构的复合保护膜。该聚甲基丙烯酸透明底层的厚度范围为3～30μm，同时可根据需要添加粘合剂或着色剂。采用三层结构，既可达到用户对色彩或不同粘合对象的要求，又可节省成本和有利于薄膜加工。
本发明中三层结构的复合保护膜由以下制备方法制成：将各层组分分别投入三台挤出机内，熔融汇流于T型或衣架型模头并通过该模头挤出，熔融共挤过程中控制改性聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯的挤出温度均为180～220℃，聚偏氟乙烯的挤出温度为170～240℃，模头温度为200～250℃，后经冷却、收卷，得由上层为聚偏氟乙烯阻隔表层、芯层为改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层及下层为聚甲基丙烯酸甲酯透明底层叠合而成的复合保护膜成品。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过将改性聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯熔融共挤成膜，同时优化其中改性聚甲基丙烯酸甲酯的特性、紫外线吸收剂的添加量及两层的层比，使得制备出的复合保护膜不但具有良好的紫外线吸收性能和透光性能，同时具有优异的压合性、耐腐蚀性、耐溶剂性、耐污性、耐磨性、自洁性、耐候性、耐久性及良好的力学性能，能持久有效地保护型材色彩。
(2)本发明在底层增设聚甲基丙烯酸甲酯透明底层，进一步提供了该复合保护膜与户外型材表面的贴合性能。针对不同保护对象，在底层添加不同的粘合剂，可增加粘合强度。如二层结构，在聚甲基丙烯酸甲酯中添加粘合剂，除了增加成本外，还影响薄膜产品的性能。
(3)本发明的制备方法工艺简单，易于控制，所制备得的产品具有良好的质量稳定性，且生产成本较国际同类产品相对低，填补了国内高质量户外型材保护膜的空白。
附图说明
附图1为本发明实施2所制备得的产品与国外同类产品的紫外线透过率对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种户外型材复合保护膜，其具有由添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层经熔融共挤得到的双层结构，所述透明层与阻隔表层的层厚度均为10μm。
制备方法：
1)将经丙烯酸酯类橡胶增韧剂改性过的聚甲基丙烯酸甲酯与占其总质量3％的2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮紫外线吸收剂混合均匀，得A料；
2)将聚偏氟乙烯与占其总质量2％的2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮紫外线吸收剂混合均匀，得B料；
3)将A料与B料分别投入两台挤出机中内，熔融汇流于T型或衣架型模头并通过该模头挤出，熔融共挤过程中控制A料挤出温度为200℃，B料挤出温度为210℃，模头温度为230℃，后经冷却、收卷，得由上层为聚偏氟乙烯阻隔表层和下层为改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层叠合而成的复合保护膜成品。
实施例2
一种户外型材复合保护膜，其具有由添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层经熔融共挤得到的双层结构，所述透明层的厚度为25μm，阻隔层的厚度为5μm，即透明层与阻隔层的层比为5:1。
制备方法：
1)将经甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和氯化聚乙烯复合增韧剂改性过的聚甲基丙烯酸甲酯与占其总质量1％的2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)-苯并三唑紫外线吸收剂混合均匀，得A料；
2)将聚偏氟乙烯与占其总质量5％的2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)-苯并三唑和双水杨酸双酚A酯复合紫外线吸收剂混合均匀，得B料；
3)将A料与B料分别投入两台挤出机中内，熔融汇流于T型或衣架型模头并通过该模头挤出，熔融共挤过程中控制A料挤出温度为220℃，B料挤出温度为170℃，模头温度为200℃，后经冷却、收卷，得由上层为聚偏氟乙烯阻隔表层和下层为改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层叠合而成的复合保护膜成品。
将实施例2制备得的复合保护膜与国外同类产品分别进行性能测试，其测试结果如下表1所示，其紫外线透过率如附图1所示。
表1实施例2成品与国外产品性能测试
实施例3
一种户外型材复合保护膜，其自下而上由聚甲基丙烯酸甲酯透明底层、添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层经熔融共挤得到的三层结构，所述聚甲基丙烯酸甲酯透明底层的厚度为5μm，改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层的厚度为40μm，阻隔层的厚度为40μm，即透明层与阻隔层的层比为5:1。
制备方法：
1)将经丙烯酸酯类橡胶增韧剂改性过的聚甲基丙烯酸甲酯与占其总质量5％的2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪紫外线吸收剂混合均匀，得A料；
2)将聚偏氟乙烯与占其总质量5％的2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪紫外线吸收剂混合均匀，得B料；
3)将A料、B料和普通聚甲基丙烯酸甲酯分别投入三台挤出机中内，熔融汇流于T型或衣架型模头并通过该模头挤出，熔融共挤过程中控制A料和普通聚甲基丙烯酸甲酯的挤出温度均为200℃，B料挤出温度为220℃，模头温度为240℃，后经冷却、收卷，得由上层为聚偏氟乙烯阻隔表层、芯层为改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层及下层为聚甲基丙烯酸甲酯透明底层叠合而成的复合保护膜成品。
实施例4
一种户外型材复合保护膜，其自下而上由聚甲基丙烯酸甲酯透明底层、添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层经熔融共挤得到的三层结构，所述聚甲基丙烯酸甲酯透明底层的厚度为30μm，改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层的厚度为30μm，阻隔层的厚度为10μm，即透明层与阻隔层的层比为3:1。
制备方法：
1)将经甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和氯化聚乙烯复合增韧剂改性过的聚甲基丙烯酸甲酯与占其总质量4％的2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪紫外线吸收剂混合均匀，得A料；
2)将聚偏氟乙烯与占其总质量2％的2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪紫外线吸收剂混合均匀，得B料；
3)将A料、B料和普通聚甲基丙烯酸甲酯分别投入三台挤出机中内，熔融汇流于T型或衣架型模头并通过该模头挤出，熔融共挤过程中控制A料和普通聚甲基丙烯酸甲酯的挤出温度均为220℃，B料挤出温度为240℃，模头温度为250℃，后经冷却、收卷，得由上层为聚偏氟乙烯阻隔表层、芯层为改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层及下层为聚甲基丙烯酸甲酯透明底层叠合而成的复合保护膜成品。
实施例5
一种户外型材复合保护膜，其自下而上由聚甲基丙烯酸甲酯透明底层、添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层经熔融共挤得到的三层结构，所述聚甲基丙烯酸甲酯透明底层的厚度为3μm，改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层的厚度为50μm，阻隔层的厚度为5μm，即透明层与阻隔层的层比为10:1。
制备方法：
1)将经甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和丙烯酸酯类橡胶复合增韧剂改性过的聚甲基丙烯酸甲酯与占其总质量1％的双水杨酸双酚A酯紫外线吸收剂混合均匀，得A料；
2)将聚偏氟乙烯与占其总质量4％的双水杨酸双酚A酯紫外线吸收剂混合均匀，得B料；
3)将A料、B料和普通聚甲基丙烯酸甲酯分别投入三台挤出机中内，熔融汇流于T型或衣架型模头并通过该模头挤出，熔融共挤过程中控制A料和普通聚甲基丙烯酸甲酯的挤出温度均为190℃，B料挤出温度为170℃，模头温度为250℃，后经冷却、收卷，得由上层为聚偏氟乙烯阻隔表层、芯层为改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层及下层为聚甲基丙烯酸甲酯透明底层叠合而成的复合保护膜成品。
上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种户外型材复合保护膜，其特征在于：具有由添加了紫外线吸收剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层经熔融共挤得到的复合层结构，其中改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层中紫外线吸收剂的添加量为改性聚甲基丙烯酸总质量的1～5％。
2.根据权利要求1所述的一种户外型材复合保护膜，其特征在于：所述聚偏氟乙烯阻隔表层中添加了占聚偏氟乙烯总质量的0～5％的紫外线吸收剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种户外型材复合保护膜，其特征在于：所述紫外线吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种户外型材复合保护膜，其特征在于：所述紫外线吸收剂选自2-(2-羟基-5-甲基苯基)-苯并三唑、双水杨酸双酚A酯、2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮、2-(2’-甲基-4’-羟基苯基)-苯并三唑、2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪和2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)-苯并三唑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种户外型材复合保护膜，其特征在于：所述改性聚甲基丙烯酸甲酯为经增韧剂改性的聚甲基丙烯酸甲酯。
6.根据权利要求5所述的一种户外型材复合保护膜，其特征在于：所述增韧剂选自丙烯酸酯类橡胶、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氟橡胶、聚氨酯弹性体、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和氯化聚乙烯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种户外型材复合保护膜，其特征在于：所述改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层的厚度范围均为5～50μm，且改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层和聚偏氟乙烯阻隔表层的层厚比为1～10:1。
8.根据权利要求1所述的一种户外型材复合保护膜，其特征在于：还包括位于所述改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层下方的经熔融共挤得到的聚甲基丙烯酸透明底层。
9.根据权利要求1所述的一种户外型材复合保护膜，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸透明底层的厚度范围为3～30μm。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的户外型材复合保护膜的制备方法，其特征在于：将各层组分分别投入不同挤出机后经同一模头熔融挤出，其中改性聚甲基丙烯酸甲酯透明层或聚甲基丙烯酸透明底层的熔融挤出温度均为180～220℃，聚偏氟乙烯阻隔表层的熔融挤出温度为170～240℃，模头温度为200～250℃。
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