CN108359175A - 一种缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法 - Google Patents

一种缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括制备负载缓蚀剂粉体、造粒流延制备厚片和拉伸成膜步骤；其中，第一气相缓蚀剂中包含胺类缓蚀剂；按重量份数计聚丙烯薄膜混合原料包含聚丙烯母料95～98份、负载缓蚀剂粉体1～7份、爽滑剂0.4～1.0份、分散剂0.2～1.2份、抗氧剂0.3～1.0份、第二气相缓蚀剂0.5～5份；挤出造粒温度为210～230℃。该缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜填充有负载缓蚀剂粉体，厚片拉伸处理后薄膜中的粉体表面介孔暴露，小分子的胺类缓蚀剂具有较大的初始汽化速率，介孔的存在控制缓蚀剂的后续释放速率，有助于延长防锈期。

Description

一种缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及防锈薄膜技术领域，具体涉及一种缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法。
背景技术
气相防锈薄膜是将现代薄膜技术与气相防锈（VCI）技术结合，传统的气相防锈薄膜采用喷涂法在薄膜表面形成防锈膜，后改进为以PE树脂与VCI经特殊工艺共混共挤吹塑而成。使用防锈膜将被防锈物品包装密封后，膜体内的防锈气体因子升华挥发出，扩散吸附至被防锈物品表面，形成单分子厚的致密保护膜层，隔绝诱发锈蚀的各种因素与被防锈物品表面的接触，从而有效防止锈蚀的产生。
第一气相缓蚀剂包括低分子量胺类、亚硝酸辛酸二环己胺和脂肪酸辛酸二环己胺盐、可气化的氨基酸烷基酯和唑类吗啉类等杂环化合物。已知的气相防锈薄膜如CN103756273A、CN102702596A、CN101717015A、CN1343740A、CN 102875870 A、CN 103694554A所述的，其中的第一气相缓蚀剂多采用4-(N，N-二正丁基 )-胺甲基吗啉、钼酸铵、亚硝酸辛酸二环己胺、亚硝酸钠、苯甲酸单乙醇、乌洛托品、苯三唑、2-（2’- 羟基 -5’-甲基苯基）苯并三氮唑、苯甲酸钠、含吗啉单元的二元胺型和钨酸盐中的一种或者两种以上的组合。低分子量胺类由于挥发度大，太高的挥发性意味着缓蚀剂的耗量大，使其应用受到了极大的限制。如何将胺类缓蚀剂应用于气相缓蚀薄膜上，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜，将胺类缓蚀剂负载到具有介孔的微粉中，缠绕拉伸过程中微粉空穴暴露，胺类缓蚀剂具有较大的初始汽化速率，介孔的存在控制缓蚀剂的后续释放速率，有助于延长防锈期。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将第一气相缓蚀剂负载到具有介孔的微粉中，干燥，制得负载缓蚀剂粉体；
S2：将负载缓蚀剂粉体混入聚丙烯薄膜混合原料中，将混合物料通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，干燥，然后流延成厚片；
S3：利用双向拉伸设备对片材进行纵向和横向的拉伸处理，制得 BOPP 薄膜；
其中，第一气相缓蚀剂中包含胺类缓蚀剂；按重量份数计聚丙烯薄膜混合原料包含聚丙烯母料95～98份、负载缓蚀剂粉体1～7份、爽滑剂0.4～1.0份、分散剂0.2～1.2份、抗氧剂0.3～1.0份、第二气相缓蚀剂0.5～5份；挤出造粒温度为210～230℃。
挤出造粒和拉伸定型过程中均需要加热材料，为了减少薄膜生产过程中微粉中缓蚀剂的逸出，优选的技术方案为，胺类缓蚀剂的沸点高于240℃。
优选的技术方案为，第一气相缓蚀剂为选自三乙烯基四胺和辛酸二环己胺中的至少一种。
优选的技术方案为，第一气相缓蚀剂由三乙烯基四胺和水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂混合而成，第一气相缓蚀剂中水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂的重量百分比为0.01～0.5%。吸水后的微粉中水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂的量过大则容易导致微粉介孔堵塞，不利于胺的扩散和进一步水分的吸收。
进一步的，负载缓蚀剂粉体的制备过程为：常温常压下将水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂和胺类缓蚀剂按照配比溶解在乙醇中，搅拌均匀得混合溶液，将微粉置于混合溶液中，超声20～30min，在空气中干燥。
优选的技术方案为，微粉为介孔二氧化硅和/或介孔二氧化钛。 介孔孔径均一，发达有序，三维贯通的介孔结构利于胺的持续扩散，介孔二氧化钛还有助于加快薄膜在使用后的光催化降解，减少白色污染。
为了增加薄膜的初始气相缓蚀剂释放量，快速在被包覆物体表面生成致密的缓蚀剂单分子膜，优选的技术方案为，第二气相缓蚀剂为选自苯甲酸单乙醇胺和乌洛托品中的至少一种。
优选的技术方案为，第一气相缓蚀剂与乙醇的重量百分比为1：（5～10）。混合后的胺溶液具有合适的粘度，有利于胺在介孔材料中的负载。
优选的技术方案为，拉伸处理中的热定型温度为225～235℃。热定型温度过高，则会导致聚丙烯结晶度过高，特别是微粉与聚丙烯荠菜表面空隙过大，冷却过程中会导致材料的剥离，薄膜脆性添加，开裂伸长率变小。
本发明的优点和有益效果在于：
该缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜填充有负载缓蚀剂粉体，厚片拉伸处理后薄膜中的粉体表面介孔暴露，由于介孔对于极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，因此吸湿和胺缓释同时进行，胺类缓蚀剂具有较大的初始释放速率，随着薄膜使用时间的延长，由于吸湿后水中氢键的作用，胺释放速率减缓，使薄膜对于钢铁尤其是硅钢材质具有较长的防锈期。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
具有介孔的微粉
微粉不与负载物质发生反应，包括但不限于常见的沸石粉、介孔二氧化硅、介孔二氧化钛。介孔的孔径为2～50nm。
水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂
水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂的作用不仅在于增加负载率，还在于胺具有吸湿性，水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂调节吸湿后介孔中的胺的分散性，保证胺具有稳定的持续扩散速率。水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂包括但不限于现有技术中的羟乙基咪唑啉季铵盐、环烷基咪唑啉季铵盐。
爽滑剂、分散剂、抗氧剂
爽滑剂、分散剂、抗氧剂为BOPP中常用的助剂组分，常用的爽滑剂包括但不限于芥酸酰胺、硅酮、油酸酰胺、十八烷酰胺；分散剂包括但不限于聚乙烯醇、聚丙烯蜡、棕榈蜡；抗氧剂包括但不限于168、1010。另外，BOPP中的助剂还包括抗静电剂、增稠剂等其他功能助剂。
实施例(简称S，下同)
实施例1-3
缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法包括以下步骤：
S1：将第一气相缓蚀剂负载到具有介孔的微粉中，干燥，制得负载缓蚀剂粉体；
S2：将负载缓蚀剂粉体混入聚丙烯薄膜混合原料中，将混合物料通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，干燥，然后流延成厚片；
S3：利用双向拉伸设备对片材进行纵向和横向的拉伸处理，制得 BOPP 薄膜；
其中，第一气相缓蚀剂中包含胺类缓蚀剂；按重量份数计聚丙烯薄膜混合原料组成见下表：
实施例 聚丙烯母料/份 负载缓蚀剂粉体/份 爽滑剂/份 分散剂/份 抗氧剂/份 第二气相缓蚀剂/份
1 95 7 0.1 1.2 0.1 5
2 98 1 0.4 0.2 0.3 0.5
3 96 4 0.25 0.7 0.2 2.5
实施例1中爽滑剂为芥酸酰胺，分散剂为聚乙烯醇，抗氧剂为抗氧剂1010。实施例1-3中胺类采用二乙烯基三胺。挤出造粒温度为210～230℃，拉伸处理中的热定型温度为225～235℃；纵向拉伸倍数6，横向拉伸倍数7.5；热定型冷却温度25～35℃。
常温常压下将水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂和胺类缓蚀剂按照配比溶解在乙醇中，搅拌均匀得混合溶液，将介孔沸石置于混合溶液中，超声20～30min，在空气中干燥，其中，第一气相缓蚀剂与乙醇的重量百分比为1：20；实施例1第二气相缓蚀剂为苹果酸吗啉，实施例2第二气相缓蚀剂为乌洛托品，实施例3第二气相缓蚀剂为苯甲酸单乙醇胺。
实施例4-5
实施例4和5与实施例3的区别在于，第一气相缓蚀剂仅包含胺类缓蚀剂，实施例4第一气相缓蚀剂采用辛酸二环己胺，实施例5第一气相缓蚀剂采用辛酸二环己胺和三乙烯基四胺1:1等重混合。辛酸二环己胺和三乙烯基四胺的沸点均大于240℃。
实施例6-8
实施例6-7与实施例3的区别在于，第一气相缓蚀剂由三乙烯基四胺和水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂混合而成，第一气相缓蚀剂中水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂的重量百分比分别为0.01%、0.5%、1%。
实施例9-10
第一气相缓蚀剂与乙醇的重量百分比分别为1：5和1:10。
实施例11-12
实施例11微粉为介孔二氧化硅，实施例12微粉为介孔二氧化硅和介孔二氧化钛5:1混合而成。
对比例
对比例1中不含有第二气相缓蚀剂，仅含有负载缓蚀剂粉体；
实施例2中不含有负载缓蚀剂粉体，仅含有第二气相缓蚀剂；
其他组分重量份数同实施例3。
按照JB/T6067-1992气相防锈塑料薄膜对实施例和对比例试样进行气相防锈甄别试验（t:50±2℃，RH:≥95%）、湿热试验（t:49±1℃，RH:L＞95%）和气相缓蚀能力试验（t:40±1℃，RH:≥95%），硅钢片防锈性能评价结果如下：
上表结果表明，薄膜中自由的缓蚀剂和负载缓蚀剂粉体同时存在时，试验周期较长，仅含有负载缓蚀剂粉体不足以快速生成致密的防锈膜；介孔材料为小分子的胺提供了缓释的通道，表现为甄别试验和湿热试验的周期较长。
拉伸处理中的热定型温度可略降低，升高不利于保证双向拉伸膜的强度和防锈期。
上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将第一气相缓蚀剂负载到具有介孔的微粉中，干燥，制得负载缓蚀剂粉体；
S2：将负载缓蚀剂粉体混入聚丙烯薄膜混合原料中，将混合物料通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，干燥，然后流延成厚片；
S3：利用双向拉伸设备对片材进行纵向和横向的拉伸处理，制得 BOPP 薄膜；
其中，第一气相缓蚀剂中包含胺类缓蚀剂；按重量份数计聚丙烯薄膜混合原料包含聚丙烯母料95～98份、负载缓蚀剂粉体1～7份、爽滑剂0.4～1.0份、分散剂0.2～1.2份、抗氧剂0.3～1.0份、第二气相缓蚀剂0.5～5份；挤出造粒温度为210～230℃。
2.根据权利要求1所述的缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，胺类缓蚀剂的沸点高于240℃。
3.根据权利要求2所述的缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，第一气相缓蚀剂为选自三乙烯基四胺和辛酸二环己胺中的至少一种，介孔的孔径为20～50nm。
4.根据权利要求3所述的缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，第一气相缓蚀剂由三乙烯基四胺和水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂混合而成，第一气相缓蚀剂中水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂的重量百分比为0.01～0.5%。
5.根据权利要求4所述的缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，负载缓蚀剂粉体的制备过程为：常温常压下将水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂和胺类缓蚀剂按照配比溶解在乙醇中，搅拌均匀得混合溶液，将微粉置于混合溶液中，超声20～30min，在空气中干燥。
6.根据权利要求1所述的缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，微粉为介孔二氧化硅和/或介孔二氧化钛。
7.根据权利要求1所述的缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，第二气相缓蚀剂为选自苯甲酸单乙醇胺和乌洛托品中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，第一气相缓蚀剂与乙醇的重量百分比为1：（5～10）。
9.根据权利要求3所述的缓释型气相防锈拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，拉伸处理中的热定型温度为225～235℃。
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