CN108948576A - 一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，以质量份数计，各成分组成为：含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶15‑20份、聚氯乙烯树脂50‑60份、微晶纤维素5‑8份、环糊精5‑8份、硬脂酸聚乙二醇酯2‑5份、偏铝酸钠2‑5份、增韧剂1‑3份。本发明首次合成了含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶树脂，该树脂由于结构中含有亚磷酸酯结构，所述的聚氯乙烯薄膜寿命更长、透光性好、抗雾化性能好。

Description

一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯薄膜，尤其涉及一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

塑料薄膜在用于大棚栽培行业时，除了具备保温性能外，还需要具备良好的透光性，让大棚内的植物照射更多的阳光，以保证植物健康快速的成长。聚乙烯是由烯烃经聚合制得的一种热塑性树脂，主要分为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯三大类。在工业上，聚乙烯凭借其无毒无臭、化学稳定性相对较好、能耐大多数酸碱的侵蚀的特点，常用作薄膜制品。

但是现有的聚乙烯塑料薄膜透光性相对较差，会阻碍阳光照射进大棚内，进而阻碍大棚内植物的成长；而且现有聚乙烯薄膜的抗冲击性比较差，极易损坏，使用寿命比较短。

中国专利CN201110325347.X公开了一种改性聚乙烯薄膜材料，由包括以下重量份数的组分制成：聚乙烯树脂80-110份、光稳定剂0.4-0.8份、纳米粉体0.3-1.0份、抗氧剂0.1-0.8份、保温助剂5-10份、防雾滴剂3-6份、硅烷偶联剂0.3-1.0份、润滑剂1.5-2.0份、加工改性剂1-2份。本发明还公开了该改性聚乙烯薄膜材料的制备方法。该发明提供的改性聚乙烯薄膜具有透光率高、保温性好、物理机械性能高、耐候性能优异等优点，而且成本低廉，显著提高了塑料薄膜的综合性能。但由于该发明的耐紫外线性能稍差，其使用寿命相对较短，纳米粉体的加入也降低了透明性能。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜及其制备方法。

本发明采取以下技术方案，一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，以质量份数计，各成分组成为：含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶15-20份、聚氯乙烯树脂50-60份、微晶纤维素5-8份、环糊精5-8份、硬脂酸聚乙二醇酯2-5份、偏铝酸钠2-5份、增韧剂1-3份。

所述的增韧剂为聚丁二胺己二酸酰胺、聚对苯二甲酸己二胺酰胺、聚邻苯二酰胺中的至少一种。

所述的含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶，以质量份数计，制备步骤如下：将5-10份端乙烯基硅油、5-10份甲基乙烯基硅橡胶、15-25份低含氢硅油，20-30份稀释剂加入到反应釜中搅拌均匀，然后加入铂催化剂至铂浓度为20-80ppm，室温搅拌反应3-5h，然后加入3-5份亚磷酸三有机硅酯改性体、0.3-0.5份有机胺催化剂，继续搅拌3-5h，抽滤除去稀释剂，得到含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶。

所述的端乙烯基硅油的粘度为1000-2000mPa·s；所述的甲基乙烯基硅橡胶为市售110生胶；所述的低含氢硅油活泼氢的质量分数为0.2-0.6％，粘度为100-200mPa·s；所述的稀释剂为四氢呋喃、石油醚、乙酸乙酯、环己酮中的至少一种。

所述的铂催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液、铂-四氢呋喃络合物、铂-邻苯二甲酸二乙酯配位络合物中的至少一种。

所述的有机胺催化剂为己二胺、三-(二甲胺基甲基)苯酚、N,N-二甲基对甲苯胺中的至少一种。

所述的亚磷酸三有机硅酯改性体，具有以下结构(其中n＝4～10)：

所述的亚磷酸三有机硅酯改性体的制备方法为，以质量份数计，步骤如下：将60-80份有机硅线性体、20-30份非极性溶剂加入到装有分水器的反应釜中，然后加热至110-130℃，向反应釜中逐滴滴加20份亚磷酸三甲酯，1-2h滴加完毕，滴加完毕后继续回流反应5-8h，回流过程中通过分水器分离甲醇并称重，当分水器中甲醇达到质量分数为95％-98％后，蒸馏除去溶剂，得亚磷酸三有机硅酯改性体。

所述的有机硅线性体优选市售PMX-0156或WS62M牌号；所述的非极性溶剂为石油醚、丁醚、甲苯二甲苯中的至少一种。

所述的高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)混合：按配方组成将原料投入混合机混合，115-125℃中混合30min，得混合料；

(2)挤出过滤：将混合料送入密炼机，在150-165℃温度下进行密炼45-60min，通过二道二辊机开炼塑化，再进入单螺杆挤出机在150-160℃挤出过滤，得挤出料；

(3)压延：挤出料进入150-160℃温度的压延机，调整薄膜厚度进行压延，经过压延、冷却、再压延、冷却过程，即得所述的高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)首次合成了含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶(树脂)，该树脂由于结构中含有亚磷酸酯结构，所述的聚氯乙烯薄膜在受光热分解产生自由基后，亚磷酸酯可与之反应，增加了其光稳定性和热稳定性，所述薄膜寿命更长；所述的高透光性有机硅橡胶，透光性好，增加了所述聚氯乙烯薄膜的光利用率；

(2)本发明加入微晶纤维素、环糊精，提高了所述聚氯乙烯薄膜的透气性能、亲水性能，薄膜在使用过程中表面不易形成水滴、抗雾化性能好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜及其制备方法做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

实施例1

一种含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶A，以质量份数计，制备步骤如下：

将10份端乙烯基硅油(粘度为1000mPa·s)、10份甲基乙烯基硅橡胶、25份低含氢硅油(活泼氢的质量分数为0.2％，粘度为200mPa·s)，30份乙酸乙酯加入到反应釜中搅拌均匀，然后加入铂催化剂(铂-四氢呋喃络合物)至铂浓度为20ppm，室温搅拌反应3h，然后加入3份亚磷酸三有机硅酯改性体、0.3份三-(二甲胺基甲基)苯酚，继续搅拌3h，抽滤除去乙酸乙酯，得到含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶A。

其中，所述的亚磷酸三有机硅酯改性体，以质量份数计，制备步骤如下：将80份有机硅线性体WS62M、30份甲苯加入到装有分水器的反应釜中，然后加热至130℃，向反应釜中逐滴滴加20份亚磷酸三甲酯，1h滴加完毕，滴加完毕后继续回流反应5h，回流过程中通过分水器分离甲醇并称重，当分水器中甲醇达到质量分数为95％-98％后，蒸馏除去溶剂，得亚磷酸三有机硅酯改性体。

实施例2

一种含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶B，以质量份数计，制备步骤如下：

将5份端乙烯基硅油(粘度为2000mPa·s)、5份甲基乙烯基硅橡胶、15份低含氢硅油(活泼氢的质量分数为0.6％，粘度为100mPa·s)，20份四氢呋喃加入到反应釜中搅拌均匀，然后加入铂催化剂(铂-邻苯二甲酸二乙酯配位络合物)至铂浓度为80ppm，室温搅拌反应5h，然后加入5份亚磷酸三有机硅酯改性体、0.5份己二胺，继续搅拌5h，抽滤除去四氢呋喃，得到含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶B。

其中，所述的亚磷酸三有机硅酯改性体，以质量份数计，制备步骤如下：将60份有机硅线性体PMX-0156、20份丁醚加入到装有分水器的反应釜中，然后加热至110℃，向反应釜中逐滴滴加20份亚磷酸三甲酯，2h滴加完毕，滴加完毕后继续回流反应8h，回流过程中通过分水器分离甲醇并称重，当分水器中甲醇达到质量分数为95％-98％后，蒸馏除去溶剂，得亚磷酸三有机硅酯改性体。

实施例3

一种含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶C，以质量份数计，制备步骤如下：

将6份端乙烯基硅油(粘度为1300mPa·s)、8份甲基乙烯基硅橡胶、18份低含氢硅油(活泼氢的质量分数为0.3，粘度为140mPa·s)、27份石油醚加入到反应釜中搅拌均匀，然后加入铂催化剂(氯铂酸的异丙醇溶液)至铂浓度为60ppm，室温搅拌反应4h，然后加入4份亚磷酸三有机硅酯改性体、0.4份N,N-二甲基对甲苯胺，继续搅拌4h，抽滤除去石油醚，得到含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶C。

其中，所述的亚磷酸三有机硅酯改性体，以质量份数计，制备步骤如下：将66份有机硅线性体PMX-0156、24份石油醚加入到装有分水器的反应釜中，然后加热至119℃，向反应釜中逐滴滴加20份亚磷酸三甲酯，1.5h滴加完毕，滴加完毕后继续回流反应6.5h，回流过程中通过分水器分离甲醇并称重，当分水器中甲醇达到质量分数为95％-98％后，蒸馏除去溶剂，得亚磷酸三有机硅酯改性体。

实施例4

一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜X，其特征在于，以质量份数计，各成分组成为：含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶A17份、聚氯乙烯树脂54份、微晶纤维素7份、环糊精6份、硬脂酸聚乙二醇酯3份、偏铝酸钠4份、聚对苯二甲酸己二胺酰胺2份。

实施例5

一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜Y，其特征在于，以质量份数计，各成分组成为：含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶B20份、聚氯乙烯树脂60份、微晶纤维素5份、环糊精8份、硬脂酸聚乙二醇酯2份、偏铝酸钠5份、聚丁二胺己二酸酰胺1份。

实施例6

一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜Z，其特征在于，以质量份数计，各成分组成为：含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶C15份、聚氯乙烯树脂50份、微晶纤维素8份、环糊精5份、硬脂酸聚乙二醇酯5份、偏铝酸钠2份、聚邻苯二酰胺3份。

实施例4-6中一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，按照以下方法制备而得：

(1)混合：按配方组成将原料投入混合机混合，115-125℃中混合30min，得混合料；

(2)挤出过滤：将混合料送入密炼机，在150-165℃温度下进行密炼45-60min，通过二道二辊机开炼塑化，再进入单螺杆挤出机在150-160℃挤出过滤，得挤出料；

(3)压延：挤出料进入150-160℃温度的压延机，调整薄膜厚度进行压延，经过压延、冷却、再压延、冷却过程，即得所述的高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜。

实施例4-6中的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜与市售民用塑料大棚用抗雾化薄膜(对比例)，在相同条件下，性能测试结果如下表1：

表1：实施例4-6与对比例的参数与性能对比表

由表1可以看出，在与市售民用塑料大棚用抗雾化薄膜的厚度相当时，本发明具有更高的透明度、耐老化性能；且本发明的抗雾化性能较好。

尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，以质量份数计，各成分组成为：含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶15-20份、聚氯乙烯树脂50-60份、微晶纤维素5-8份、环糊精5-8份、硬脂酸聚乙二醇酯2-5份、偏铝酸钠2-5份、增韧剂1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，所述的增韧剂为聚丁二胺己二酸酰胺、聚对苯二甲酸己二胺酰胺、聚邻苯二酰胺中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，所述的含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶，以质量份数计，制备步骤如下：

将5-10份端乙烯基硅油、5-10份甲基乙烯基硅橡胶、15-25份低含氢硅油，20-30份稀释剂加入到反应釜中搅拌均匀，然后加入铂催化剂至铂浓度为20-80ppm，室温搅拌反应3-5h，然后加入3-5份亚磷酸三有机硅酯改性体、0.3-0.5份有机胺催化剂，继续搅拌3-5h，抽滤除去稀释剂，得到含亚磷酸酯结构的高透光性有机硅橡胶。

4.根据权利要求3所述的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，所述的端乙烯基硅油的粘度为1000-2000mPa·s；所述的甲基乙烯基硅橡胶为110生胶；所述的低含氢硅油活泼氢的质量分数为0.2-0.6％，粘度为100-200mPa·s；所述的稀释剂为四氢呋喃、石油醚、乙酸乙酯、环己酮中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，所述的铂催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液、铂-四氢呋喃络合物、铂-邻苯二甲酸二乙酯配位络合物中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，所述的有机胺催化剂为己二胺、三-(二甲胺基甲基)苯酚、N,N-二甲基对甲苯胺中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，所述的亚磷酸三有机硅酯改性体，具有以下结构,其中n＝4～10：

8.根据权利要求3所述的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，以重量份数计，所述的亚磷酸三有机硅酯改性体的制备步骤如下：将60-80份有机硅线性体、20-30份非极性溶剂加入到装有分水器的反应釜中，然后加热至110-130℃，向反应釜中逐滴滴加20份亚磷酸三甲酯，1-2h滴加完毕，滴加完毕后继续回流反应5-8h，回流过程中通过分水器分离甲醇并称重，当分水器中甲醇达到质量分数为95％-98％后，蒸馏除去溶剂，得亚磷酸三有机硅酯改性体。

9.根据权利要求8所述的一种高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜，其特征在于，所述的有机硅线性体为PMX-0156或WS62M；所述的非极性溶剂为石油醚、丁醚、甲苯、二甲苯中的至少一种。

10.一种如权利要求1所述的高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)混合：按配方组成将原料投入混合机混合，115-125℃中混合30min，得混合料；

(2)挤出过滤：将混合料送入密炼机，在150-165℃温度下进行密炼45-60min，通过二道二辊机开炼塑化，再进入单螺杆挤出机在150-160℃挤出过滤，得挤出料；

(3)压延：挤出料进入150-160℃温度的压延机，调整薄膜厚度进行压延，经过压延、冷却、再压延、冷却过程，即得所述的高透光耐热耐老化聚氯乙烯薄膜。