一种抗粘连母粒及PETG薄膜和制备方法
技术领域
本发明涉及塑料功能改性技术领域,具体涉及一种抗粘连母粒及PETG薄膜和制备方法。
背景技术
改性聚酯PETG是在聚合过程中引入1,4-环己烷二甲醇单体,以共聚方式对PET改性合成而成。相比PET,PETG的结晶速率显著下降,成型范围加宽,玻璃化温度提高,以及优越的光学性能,良好的印刷性,较好的力学和加工性能,已应用于板材、片材、收缩膜、瓶类、异型材等制品。其中热收缩包装膜是重要用途之一。
但是PETG存在一般薄膜共有的问题——易粘连。现有技术一般直接在PETG树脂内加入抗粘连剂进行共混改性以解决该问题,但是抗粘连剂与PETG树脂相容性差,拉伸成膜过程中容易脱落甚至使膜发生断裂,目前缺乏一种行之有效地解决抗粘连剂与树脂的相容性问题的现有技术。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种抗粘连母粒,该抗粘连母粒可以解决现有抗粘连剂与树脂相容性差的问题,本发明的另一目的在于提供一种PETG薄膜,该薄膜抗粘连效果好,生产方法简便高效,残次率低。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种抗粘连母粒,包括如下重量份的原料:
其中,所述抗粘连微球为核壳结构微球,核壳结构微球的核为纳米抗粘连剂,壳为聚丙烯腈碳纤维。
本发明以与PETG树脂相容性较好、具有适宜强度的聚丙烯腈碳纤维作为纳米抗粘连剂的载体,有效解决纳米抗粘连剂易于团聚、难以分散和与基体树脂不相容等的问题,并且纳米抗粘连剂由于其尺寸效应可以使聚丙烯腈碳纤维具有凹凸不平的表面,从而提高薄膜的粗糙度,但薄膜的凸点硬度不会过高,导致薄膜易损坏;此外聚丙烯腈碳纤维也可以作为增强填料,增强母粒的拉伸强度、抗冲击性等机械性能。
其中,所述抗粘连微球的制备方法包括如下步骤:(1)、取一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶解所述聚丙烯腈,形成聚丙烯腈溶液;(2)、将所述纳米抗粘连剂加入至步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液中,并进行超声分散,即得到前驱体溶液;(3)、将步骤(2)得到的前驱体溶液进行静电喷雾,即得到所述的聚丙烯腈纤维微球;(4)、将步骤(3)得到的聚丙烯腈纤维微球进行预氧化,然后置于惰性气体氛围中升温碳化,即得到所述的抗粘连微球。
其中,所述抗粘连微球的粒径为78-166μm,BET比表面积为27-64m2/g。
抗粘连微球以多孔聚丙烯腈碳纤维作为多孔骨架,该多孔骨架具有结构稳定、机械性能优良等优点,并且因为其具有不同微观尺度的三维网络多孔结构,易于团聚的纳米抗粘连剂可以扩散其内并通过化学键结合与多孔骨架形成一个整体,从而使抗粘连微球兼具纳米抗粘连剂的抗粘连性和多孔聚丙烯腈碳纤维的三维网络性以及两者的机械性能互补性。
其中,所述纳米抗粘连剂为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米滑石粉中的至少一种。纳米二氧化硅光学性好,不会过于影响PETG薄膜的雾度;纳米碳酸钙和纳米滑石粉可以与纳米二氧化硅实现尺寸互补,提高抗粘连性,但对于薄膜的透光性有影响。
优选地,所述纳米抗粘连剂由纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米滑石粉按重量比4-6:1-3:1-3的比例混合组成,所述纳米二氧化硅的粒径为22-28nm,所述纳米碳酸钙的粒径为34-40nm,所述纳米滑石粉的粒径为122-136nm。特定抗粘连剂组合和特定粒径的互补可以很大程度上影响抗粘连微球的表面形貌,本发明优选地抗粘连剂的组合可以增强抗粘连微球的表面粗糙性,从而提高抗粘连性。
其中,聚丙烯腈的质量浓度、纳米抗粘连剂与聚丙烯腈的用量比例对抗粘连微球的形貌和包覆性有很大的影响,为了使抗粘连微球具有高孔容、高比表的特点和对纳米钛白粉的良好包覆性,所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量百分比浓度为20-30%,所述纳米抗粘连剂与丙烯腈溶液的质量比为1:12-16。
其中,所述静电喷雾的喷雾电压为15-35kV,喷雾温度为20-30℃。
其中,预氧化温度为200-300℃,预氧化时间为2.5-3.5h;碳化温度为1000-1200℃,碳化时间为1-3h。
其中,所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成,优选地,由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成,抗氧化剂可以提高母粒和PETG树脂的抗氧化性,从而提高两者的耐用性。
其中,所述光稳定剂为双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和/或聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯。优选地,所述光稳定剂由双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯按重量比1:1的比例混合组成。本发明的光稳定剂能够有效抑制聚酯树脂的光氧降解,并且与苯并三唑类紫外吸收剂并用,有很好的协同效应,可使塑料的光稳定性成倍提高,并且对塑料的力学性能基本无影响。
其中,所述紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和/或2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑。优选地,所述紫外线吸收剂由2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑按重量比1:1的比例混合组成。本发明的紫外线吸收剂。本发明的紫外线吸收剂可强烈地吸收紫外线,降低紫外线对PETG树脂的破坏,提高塑料的使用寿命。
优选地,所述基体树脂为PETG树脂。
本发明还提供了所述的一种抗粘连母粒的制备方法:按配比称取各原料进行混合,然后进行共挤造粒,即得到所述抗粘连母粒。
本发明还提供了一种PETG薄膜,其由PETG树脂、加工助剂和所述的一种抗粘连母粒组成,所述PETG薄膜的厚度为10-60μm。
本发明还提供了所述的一种PETG薄膜的制备方法:将所述的各原料进行混合,然后进行共挤拉伸制得。
本发明的有益效果在于:本发明以与PETG树脂相容性较好、具有适宜强度的聚丙烯腈碳纤维作为纳米抗粘连剂的载体,有效解决纳米抗粘连剂易于团聚、难以分散和与基体树脂不相容等的问题,并且纳米抗粘连剂由于其尺寸效应可以使聚丙烯腈碳纤维具有凹凸不平的表面,从而提高薄膜的粗糙度,但薄膜的凸点硬度不会过高,导致薄膜易损坏;此外聚丙烯腈碳纤维也可以作为增强填料,增强母粒的拉伸强度、抗冲击性等机械性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种抗粘连母粒,包括如下重量份的原料:
其中,所述抗粘连微球为核壳结构微球,核壳结构微球的核为纳米抗粘连剂,壳为聚丙烯腈碳纤维。
其中,所述抗粘连微球的制备方法包括如下步骤:(1)、取一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶解所述聚丙烯腈,形成聚丙烯腈溶液;(2)、将所述纳米抗粘连剂加入至步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液中,并进行超声分散,即得到前驱体溶液;(3)、将步骤(2)得到的前驱体溶液进行静电喷雾,即得到所述的聚丙烯腈纤维微球;(4)、将步骤(3)得到的聚丙烯腈纤维微球进行预氧化,然后置于惰性气体氛围中升温碳化,即得到所述的抗粘连微球。
其中,所述抗粘连微球的粒径为86μm,BET比表面积为36m2/g。
其中,所述纳米抗粘连剂由纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米滑石粉按重量比5:2:2的比例混合组成,所述纳米二氧化硅的粒径为25nm,所述纳米碳酸钙的粒径为37nm,所述纳米滑石粉的粒径为129nm。
其中,所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量百分比浓度为25%,所述纳米抗粘连剂与丙烯腈溶液的质量比为1:14。
其中,所述静电喷雾的喷雾电压为25kV,喷雾温度为25℃。
其中,预氧化温度为250℃,预氧化时间为3h;碳化温度为1100℃,碳化时间为2h。
其中,所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
其中,所述光稳定剂由双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯按重量比1:1的比例混合组成。
其中,所述紫外线吸收剂由2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑按重量比1:1的比例混合组成。
优选地,所述基体树脂为PETG树脂。
本发明还提供了所述的一种抗粘连母粒的制备方法:按配比称取各原料进行混合,然后进行共挤造粒,即得到所述抗粘连母粒。
本发明还提供了一种PETG薄膜,其由89wt%PETG树脂、1wt%加工助剂和10wt%所述的一种抗粘连母粒组成,所述PETG薄膜的厚度为50μm。
本发明还提供了所述的一种PETG薄膜的制备方法:将所述的各原料进行混合,然后进行共挤拉伸制得。
实施例2
一种抗粘连母粒,包括如下重量份的原料:
其中,所述抗粘连微球为核壳结构微球,核壳结构微球的核为纳米抗粘连剂,壳为聚丙烯腈碳纤维。
其中,所述抗粘连微球的制备方法包括如下步骤:(1)、取一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶解所述聚丙烯腈,形成聚丙烯腈溶液;(2)、将所述纳米抗粘连剂加入至步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液中,并进行超声分散,即得到前驱体溶液;(3)、将步骤(2)得到的前驱体溶液进行静电喷雾,即得到所述的聚丙烯腈纤维微球;(4)、将步骤(3)得到的聚丙烯腈纤维微球进行预氧化,然后置于惰性气体氛围中升温碳化,即得到所述的抗粘连微球。
其中,所述抗粘连微球的粒径为131μm,BET比表面积为47m2/g。
其中,所述静电喷雾的喷雾电压为15kV,喷雾温度为20℃。
其中,预氧化温度为200℃,预氧化时间为2.5h;碳化温度为1000℃,碳化时间为1h。
其中,所述纳米抗粘连剂由纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米滑石粉按重量比4:1:1的比例混合组成,所述纳米二氧化硅的粒径为22nm,所述纳米碳酸钙的粒径为34nm,所述纳米滑石粉的粒径为122nm。
其中,所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量百分比浓度为20%,所述纳米抗粘连剂与丙烯腈溶液的质量比为1:12。
其中,所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:2的比例组成。
其中,所述光稳定剂为双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
其中,所述紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑。
优选地,所述基体树脂为PETG树脂。
本发明还提供了所述的一种抗粘连母粒的制备方法:按配比称取各原料进行混合,然后进行共挤造粒,即得到所述抗粘连母粒。
本发明还提供了一种PETG薄膜,其由89wt%PETG树脂、1wt%加工助剂和10wt%所述的一种抗粘连母粒组成,所述PETG薄膜的厚度为50μm。
本发明还提供了所述的一种PETG薄膜的制备方法:将所述的各原料进行混合,然后进行共挤拉伸制得。
实施例3
一种抗粘连母粒,包括如下重量份的原料:
其中,所述抗粘连微球为核壳结构微球,核壳结构微球的核为纳米抗粘连剂,壳为聚丙烯腈碳纤维。
其中,所述抗粘连微球的制备方法包括如下步骤:(1)、取一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶解所述聚丙烯腈,形成聚丙烯腈溶液;(2)、将所述纳米抗粘连剂加入至步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液中,并进行超声分散,即得到前驱体溶液;(3)、将步骤(2)得到的前驱体溶液进行静电喷雾,即得到所述的聚丙烯腈纤维微球;(4)、将步骤(3)得到的聚丙烯腈纤维微球进行预氧化,然后置于惰性气体氛围中升温碳化,即得到所述的抗粘连微球。
其中,所述抗粘连微球的粒径为166μm,BET比表面积为49m2/g。
其中,所述静电喷雾的喷雾电压为35kV,喷雾温度为30℃。
其中,预氧化温度为300℃,预氧化时间为3.5h;碳化温度为1200℃,碳化时间为3h。
其中,所述纳米抗粘连剂由纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米滑石粉按重量比2:1:1的比例混合组成,所述纳米二氧化硅的粒径为28nm,所述纳米碳酸钙的粒径为40nm,所述纳米滑石粉的粒径为136nm。
其中,所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量百分比浓度为30%,所述纳米抗粘连剂与丙烯腈溶液的质量比为1:16。
其中,所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
其中,所述光稳定剂为聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯。
其中,所述紫外线吸收剂为2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑。
优选地,所述基体树脂为PETG树脂。
本发明还提供了所述的一种抗粘连母粒的制备方法:按配比称取各原料进行混合,然后进行共挤造粒,即得到所述抗粘连母粒。
本发明还提供了一种PETG薄膜,其由89wt%PETG树脂、1wt%加工助剂和10wt%所述的一种抗粘连母粒组成,所述PETG薄膜的厚度为50μm。
本发明还提供了所述的一种PETG薄膜的制备方法:将所述的各原料进行混合,然后进行共挤拉伸制得。
实施例4
一种抗粘连母粒,包括如下重量份的原料:
其中,所述抗粘连微球为核壳结构微球,核壳结构微球的核为纳米抗粘连剂,壳为聚丙烯腈碳纤维。
其中,所述抗粘连微球的制备方法包括如下步骤:(1)、取一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶解所述聚丙烯腈,形成聚丙烯腈溶液;(2)、将所述纳米抗粘连剂加入至步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液中,并进行超声分散,即得到前驱体溶液;(3)、将步骤(2)得到的前驱体溶液进行静电喷雾,即得到所述的聚丙烯腈纤维微球;(4)、将步骤(3)得到的聚丙烯腈纤维微球进行预氧化,然后置于惰性气体氛围中升温碳化,即得到所述的抗粘连微球。
其中,所述抗粘连微球的粒径为92μm,BET比表面积为64m2/g。
其中,所述静电喷雾的喷雾电压为20kV,喷雾温度为23℃。
其中,预氧化温度为225℃,预氧化时间为3.5h;碳化温度为1050℃,碳化时间为1.5h。
其中,所述纳米抗粘连剂由纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米滑石粉按重量比4:3:3的比例混合组成,所述纳米二氧化硅的粒径为24nm,所述纳米碳酸钙的粒径为36nm,所述纳米滑石粉的粒径为126nm。
其中,所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量百分比浓度为23%,所述纳米抗粘连剂与丙烯腈溶液的质量比为1:13。
其中,所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比2:1的比例组成。
其中,所述光稳定剂由双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯按重量比1:1的比例混合组成。
其中,所述紫外线吸收剂由2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑按重量比1:1的比例混合组成。
优选地,所述基体树脂为PETG树脂。
本发明还提供了所述的一种抗粘连母粒的制备方法:按配比称取各原料进行混合,然后进行共挤造粒,即得到所述抗粘连母粒。
本发明还提供了一种PETG薄膜,其由89wt%PETG树脂、1wt%加工助剂和10wt%所述的一种抗粘连母粒组成,所述PETG薄膜的厚度为50μm。
本发明还提供了所述的一种PETG薄膜的制备方法:将所述的各原料进行混合,然后进行共挤拉伸制得。
实施例5
一种抗粘连母粒,包括如下重量份的原料:
其中,所述抗粘连微球为核壳结构微球,核壳结构微球的核为纳米抗粘连剂,壳为聚丙烯腈碳纤维。
其中,所述抗粘连微球的制备方法包括如下步骤:(1)、取一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶解所述聚丙烯腈,形成聚丙烯腈溶液;(2)、将所述纳米抗粘连剂加入至步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液中,并进行超声分散,即得到前驱体溶液;(3)、将步骤(2)得到的前驱体溶液进行静电喷雾,即得到所述的聚丙烯腈纤维微球;(4)、将步骤(3)得到的聚丙烯腈纤维微球进行预氧化,然后置于惰性气体氛围中升温碳化,即得到所述的抗粘连微球。
其中,所述抗粘连微球的粒径为12.4μm,平均孔径为33.4nm,孔容为11.35mL/g。
其中,所述静电喷雾的喷雾电压为30kV,喷雾温度为28℃。
其中,预氧化温度为275℃,预氧化时间为2.5h;碳化温度为1150℃,碳化时间为2.5h。
其中,所述纳米抗粘连剂由纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米滑石粉按重量比6:1:1的比例混合组成,所述纳米二氧化硅的粒径为26nm,所述纳米碳酸钙的粒径为38nm,所述纳米滑石粉的粒径为132nm。
其中,所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量百分比浓度为27%,所述纳米抗粘连剂与丙烯腈溶液的质量比为1:15。
其中,所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
其中,所述光稳定剂由双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯按重量比1:1的比例混合组成。
其中,所述紫外线吸收剂由2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑按重量比1:1的比例混合组成。
优选地,所述基体树脂为PETG树脂。
本发明还提供了所述的一种抗粘连母粒的制备方法:按配比称取各原料进行混合,然后进行共挤造粒,即得到所述抗粘连母粒。
本发明还提供了一种PETG薄膜,其由89wt%PETG树脂、1wt%加工助剂和10wt%所述的一种抗粘连母粒组成,所述PETG薄膜的厚度为50μm。
本发明还提供了所述的一种PETG薄膜的制备方法:将所述的各原料进行混合,然后进行共挤拉伸制得。
本发明实施例1-5的PETG薄膜具有优良的抗粘连性,对实施例1-5的PETG薄膜进行性能检测,结果如下表:
由上表可知,利用本发明抗粘连母粒进行共混改性后的PETG薄膜不仅具有优良的抗粘连性,力学性能如拉伸强度、断裂伸长率等均有很大的提升,并且还能维持较高的光透过率。
上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。