CN109808270B - 一种阻燃性抗静电尼龙薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及尼龙薄膜技术领域，特别涉及一种阻燃性抗静电尼龙薄膜及其制备方法。阻燃性抗静电尼龙薄膜，依次包括上表层、中间层和下表层；在上表层和下表层表面至少一面涂覆有抗静电剂涂层；其中，按照质量百分比，上表层包括62％‑84％的尼龙，1％‑18％的添加剂，15％‑20％阻燃母料；芯层包括47％‑69％的尼龙，1％‑18％的添加剂，30％‑35％阻燃母料；下表层包括62％‑84％的尼龙，1％‑18％的添加剂，15％‑20％阻燃母料。本发明提供的阻燃性抗静电尼龙薄膜，通过在双向拉伸尼龙薄膜中引入抗静电涂层，且采用阻燃母料作为上、下表层，能够使双向拉伸尼龙薄膜产品在保证良好阻燃性能的基础上，具有优异的抗静电效果，能够满足生产包装使用，具有重要的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙薄膜技术领域，特别涉及一种阻燃性抗静电尼龙薄膜及其制备方法。
背景技术
双向拉伸尼龙薄膜（BOPA）具有拉伸强度大，优异的抗穿刺性，且气体阻隔性、耐针孔性、透明性、印刷性等方面的性能优良等特点，可满足人们对包装材料高阻隔性、高强度、高透明度、薄型化、轻量化以及极宽的温度使用范围(-60℃~150℃)的要求，因此被广泛地应用于食品包装，特别是油性食品包装、冷冻食品包装、液体调味品包装以及耐蒸煮食品包装等，或医药、化妆品和机械电子等一般工业包装领域。
随着经济的发展，BOPA薄膜在其它新领域的用途也被不断开发出来，如锂电用铝塑封装膜、电子产品包装、袋被服真空收纳袋、部分粮食产品的包装等。双向拉伸尼龙薄膜在加工摩擦过程中极易产生并积累静电，使得尼龙薄膜容易吸附周围空气中的尘土、杂质，从而影响薄膜的外观。而且，在后续的印刷、复合等加工过程中接触到有机溶剂等易燃物质时，静电的存在极易引起火灾。尼龙薄膜用于电子产品等的包装时，静电的存在容易损坏微电子部件，进而影响电子产品的使用，严重时，可能会引起火灾。因此，提高双向拉伸尼龙薄膜的抗静电能力和阻燃性能，有利扩宽尼龙薄膜在电子产品包装等领域的应用。此外，现有的阻燃材料中存在阻燃剂用量较高的问题，一旦阻燃剂用量高，不仅造成成本上的浪费，还将影响产品的其它机械性能。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种阻燃性抗静电尼龙薄膜，依次包括上表层、芯层和下表层；所述在上表层和下表层表面至少一面涂覆有抗静电剂涂层；
其中，按照质量百分比，所述上表层包括62%-84%的尼龙，1%-18%的添加剂，15%-20%阻燃母料；所述芯层包括47%-69%的尼龙，1%-18%的添加剂，30%-35%阻燃母料；所述下表层包括62%-84%的尼龙，1%-18%的添加剂，15%-20%阻燃母料。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述阻燃母料由尼龙和阻燃剂组成，所述阻燃剂占总阻燃母料总质量的5%-10%。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述阻燃剂的制备方法为：
步骤a、将二丁基醋酸锡、乙酸乙酯、聚乙烯醇、二甲基甲基磷酸酯按照0.5：2：4：1.5比例在120℃-150℃下混合搅拌1-2h，形成混合物M1；
步骤b、在1.5Mpa-2Mpa的压力环境下，控制温度为60℃-70℃，并加入混合物M1质量10%-40%的碳酸氢钠粉末，混合搅拌1-3h，形成混合物M2；
步骤c、将混合物M2冷却干燥后，粉碎，过滤，制成直径为0.01-1.2微米的粉末；
步骤d、将乙酸乙酯、双环季戊四醇二磷酸盐和硅烷偶联剂IPTS置于100℃-120℃下混合搅拌15-30min，冷却温度为60℃-70℃，于1.0 Mpa -1.5Mpa的压力环境下加入步骤c制备的粉末，混合搅拌20-40min，在经过滤、洗涤干燥，即得到阻燃剂。
本发明通过以上方法制备的阻燃剂，通过在碳酸氢钠为内核的试剂中包覆壳层，再在壳层接枝双环季戊四醇二磷酸盐，形成的阻燃剂能够具有二次阻燃的作用，当接枝层和壳层受到破坏后，内核的碳酸氢钠可释放出二氧化碳，从而达到二次阻燃的效果。本发明制备的阻燃剂能够大大减少阻燃剂的使用量，防止因为阻燃剂使用过多，而影响产品的加工性能和机械性能，具有显著的阻燃作用。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述的芯层厚度为10-15μm，所述上表层和下表层厚度为2-3μm,所述抗静电涂层厚度为0.1-3μm。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述抗静电剂涂层为水性聚氨酯抗静电涂层，固含量为10%-20%。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述尼龙为尼龙6、尼龙66、尼龙510、尼龙610、尼龙612、尼龙6/66共聚物、尼龙66/6共聚物、尼龙1010，尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙MXD-6、PA9T、PA6T中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述上表层和下表层的动摩擦系数小于4.5，且至少有一面采用电晕处理，使表面张力达到50-56 mN/m。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述添加剂选自开口剂、爽滑剂、热稳定剂、抗氧化剂、耐冲击性改良剂中的一种或至少两种组合。
本发明还提供一种如上任意所述阻燃性抗静电尼龙薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤a、将所述上表层、芯层和下表层的原料分别按配方比例进行混合，再分别在三台挤出机中剪切塑化成熔体，并经过过滤网过滤后，使熔体通过T型模头共挤出成薄片；
步骤b、采用高压气刀将上述薄片贴附至表面温度为15℃～35℃的激冷辊骤冷成铸片；
步骤c、将所述铸片通过40～70℃水槽中进行调湿处理，调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干，并进行横纵向同步拉伸；
步骤d、将拉伸后的薄膜在高温下进行热定型处理，并至少对薄膜的一个表层进行电晕处理，然后收卷，分切成成品；
步骤e、在上述制备的尼龙薄膜的电晕面上涂覆一层水性聚氨酯抗静电液，并经烘箱干燥、收卷，然后在50℃的条件下熟化24H后得到阻燃抗静电尼龙膜。
在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤c中，进行横纵向同步拉伸时，采用磁悬浮线性电机进行横纵向同步拉伸，其中拉伸温度为120～190℃，拉伸倍率为2.6×2.6～3.3×3.3。
本发明提供的阻燃性抗静电尼龙薄膜，通过在双向拉伸尼龙薄膜中引入抗静电涂层，且采用阻燃母料作为上、下表层，能够使双向拉伸尼龙薄膜产品在具备良好阻燃性能的基础上，具有优异的抗静电效果，能够满足生产包装使用，具有重要的实际应用价值。
此外，本发明通过对阻燃剂的改性，能够大大降低薄膜中阻燃剂的使用量，还能保证薄膜的机械性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的阻燃性抗静电尼龙薄膜的结构示意图。
附图标记：
| 10上表层 | 20芯层 | 30下表层 |
| 11抗静电剂涂层 |
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种阻燃性抗静电尼龙薄膜，如图1所示，依次包括上表层10、芯层20和下表层30；所述在上表层10和下表层20表面至少一面涂覆有抗静电剂涂层11，图1为在上表层10设置了抗静电剂涂层11，根据具体需要，可以在下表层20或上表层10和下表层20同时设置抗静电剂涂层11。
其中，按照质量百分比，所述上表层包括62%-84%的尼龙，1%-18%的添加剂，15%-20%阻燃母料；所述芯层包括47%-69%的尼龙，1%-18%的添加剂，30%-35%阻燃母料；所述下表层包括62%-84%的尼龙，1%-18%的添加剂，15%-20%阻燃母料。
进一步地，所述的芯层厚度为10-15μm，所述上表层和下表层厚度为2-3μm,所述抗静电涂层厚度为0.1-3μm。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述抗静电剂涂层为水性聚氨酯抗静电涂层，固含量为10%-20%。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述尼龙为尼龙6、尼龙66、尼龙510、尼龙610、尼龙612、尼龙6/66共聚物、尼龙66/6共聚物、尼龙1010，尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙MXD-6、PA9T、PA6T中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述上表层和下表层的动摩擦系数小于4.5，且至少有一面采用电晕处理，使表面张力达到50-56 mN/m。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述添加剂选自开口剂、爽滑剂、热稳定剂、抗氧化剂、耐冲击性改良剂中的一种或至少两种组合。
本发明提供如表1所示具体实施例（按照质量百分比计算%）
表1
其中，实施例和对比例中上、下表层中的添加剂为爽滑剂，芯层中的添加剂为耐冲击性改良剂；
实施例1-3中阻燃母料为92%尼龙66/6和8%的阻燃剂混合而成，其中阻燃剂的制备方法为：将二丁基醋酸锡、乙酸乙酯、聚乙烯醇、二甲基甲基磷酸酯按照0.5：2：4：1.5比例在120℃下混合搅拌1-2h，形成混合物M1；在1.5Mpa的压力环境下，控制温度为60℃-70℃，并加入混合物M1质量30%的碳酸氢钠粉末，混合搅拌3h，形成混合物M2；将混合物M2冷却干燥后，粉碎，过滤，制成直径为0.01-1.2微米的粉末；将乙酸乙酯、双环季戊四醇二磷酸盐和硅烷偶联剂IPTS置于100℃-120℃下混合搅拌20min，冷却温度为60℃-70℃，于1.0 Mpa的压力环境下加入制备的粉末，混合搅拌30min，在经过滤、洗涤干燥即得到阻燃剂。
实施例1-3中的抗静电剂涂层为水性聚氨酯抗静电涂层，固含量为15%-20%。
对比例1中的阻燃剂为92%尼龙66/6和8%三氧化二锑阻燃剂；对比例2阻燃剂为70%尼龙66/6和30%三氧化二锑阻燃剂；对比例3为92%尼龙66/6和8%磷酸甲苯-二苯酯阻燃剂；对比例4为70%尼龙66/6和30%磷酸甲苯-二苯酯阻燃剂。
对比例1-4中的抗静电涂层为非离子型抗静电剂脂肪酸多元醇酯。
按照表1中配比，提供以下实施例和对比例的薄膜制备方法：
实施例1
步骤a、将所述上表层、芯层和下表层的原料分别按配方比例进行混合，再分别在三台挤出机中剪切塑化成熔体，并经过过滤网过滤后，使熔体通过T型模头共挤出成薄片；
步骤b、采用高压气刀将上述薄片贴附至表面温度为15℃的激冷辊骤冷成铸片；
步骤c、将所述铸片通过40℃水槽中进行调湿处理，调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干，并进行横纵向同步拉伸，采用磁悬浮线性电机同步拉伸技术进行横纵向同步拉伸，其中拉伸温度为120℃，拉伸倍率为2.6×2.6。
步骤d、将拉伸后的薄膜在高温下进行热定型处理，并至少对薄膜的一个表层进行电晕处理，然后收卷，分切成成品；
步骤e、在上述制备的尼龙薄膜的电晕面上涂覆一层水性聚氨酯抗静电液，并经烘箱干燥、收卷，然后在50℃的条件下熟化24H后得到阻燃抗静电尼龙膜。
实施例2
步骤a、将所述上表层、芯层和下表层的原料分别按配方比例进行混合，再分别在三台挤出机中剪切塑化成熔体，并经过过滤网过滤后，使熔体通过T型模头共挤出成薄片；
步骤b、采用高压气刀将上述薄片贴附至表面温度为35℃的激冷辊骤冷成铸片；
步骤c、将所述铸片通过70℃水槽中进行调湿处理，调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干，并进行横纵向同步拉伸，采用磁悬浮线性电机同步拉伸技术进行横纵向同步拉伸，其中拉伸温度为190℃，拉伸倍率为3.3×3.3。
步骤d、将拉伸后的薄膜在高温下进行热定型处理，并至少对薄膜的一个表层进行电晕处理，然后收卷，分切成成品；
步骤e、在上述制备的尼龙薄膜的电晕面上涂覆一层水性聚氨酯抗静电液，并经烘箱干燥、收卷，然后在50℃的条件下熟化24H后得到阻燃抗静电尼龙膜。
实施例3
步骤a、将所述上表层、芯层和下表层的原料分别按配方比例进行混合，再分别在三台挤出机中剪切塑化成熔体，并经过过滤网过滤后，使熔体通过T型模头共挤出成薄片；
步骤b、经过高压气刀将上述薄片贴附至表面温度为35℃的激冷辊骤冷成铸片；
步骤c、将所述铸片通过70℃水槽中进行调湿处理，调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干，并进行横纵向同步拉伸，采用磁悬浮线性电机同步拉伸技术进行横纵向同步拉伸，其中拉伸温度为190℃，拉伸倍率为3.0×3.0。
步骤d、将拉伸后的薄膜在高温下进行热定型处理，并至少对薄膜的一个表层进行电晕处理，然后收卷，分切成成品；
步骤e、在上述制备的尼龙薄膜的电晕面上涂覆一层水性聚氨酯抗静电液，并经烘箱干燥、收卷，然后在50℃的条件下熟化24H后得到阻燃抗静电尼龙膜。
对比例1、2、3和4与实施例1的制备方法一致。
将上述实施例和对比例制备得到的薄膜进行以下测试，其中，拉伸性能：按照GB/T1040.3-2006标准测试;垂直燃烧：按ANSL-UL94-2009 标准测试;表面电阻采用GB/T1410－2006标准测试测试结果如下表所示：
表2
通过上表可以看出：根据本发明实施例一至三所制备的阻燃抗静电尼龙薄膜与对比例相比，其阻燃性和力学性能较好，表面电阻可达106Ω，抗静电效果更佳优异。
尽管本文中较多的使用了诸如上表层、芯层、下表层、抗静电剂涂层等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种阻燃性抗静电尼龙薄膜，其特征在于：依次包括上表层、芯层和下表层；所述在上表层和下表层表面至少一面涂覆有抗静电剂涂层；
其中，按照质量百分比，所述上表层包括62%-84%的尼龙，1%-18%的添加剂，15%-20%阻燃母料；所述芯层包括47%-69%的尼龙，1%-18%的添加剂，30%-35%阻燃母料；所述下表层包括62%-84%的尼龙，1%-18%的添加剂，15%-20%阻燃母料;
所述阻燃母料由尼龙和阻燃剂组成，所述阻燃剂占总阻燃母料总质量的5%-10%;
所述阻燃剂的制备方法为：
步骤a、将二丁基醋酸锡、乙酸乙酯、聚乙烯醇、二甲基甲基磷酸酯按照0.5：2：4：1.5比例在120℃-150℃下混合搅拌1-2h，形成混合物M1；
步骤b、在1.5Mpa-2Mpa的压力环境下，控制温度为60℃-70℃，并加入混合物M1质量10%-40%的碳酸氢钠粉末，混合搅拌1-3h，形成混合物M2；
步骤c、将混合物M2冷却干燥后，粉碎，过滤，制成直径为0.01-1.2微米的粉末；
步骤d、将乙酸乙酯、双环季戊四醇二磷酸盐和硅烷偶联剂IPTS置于100℃-120℃下混合搅拌15-30min，冷却温度为60℃-70℃，于1.0 Mpa -1.5Mpa的压力环境下加入步骤c制备的粉末，混合搅拌20-40min，在经过滤、洗涤干燥后即得到阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的阻燃性抗静电尼龙薄膜，其特征在于：所述的芯层厚度为10-15μm，所述上表层和下表层厚度为2-3μm,所述抗静电涂层厚度为0.1-3μm。
3.根据权利要求1所述的阻燃性抗静电尼龙薄膜，其特征在于：所述抗静电剂涂层为水性聚氨酯抗静电涂层，固含量为10%-20%。
4.根据权利要求1所述的阻燃性抗静电尼龙薄膜，其特征在于：所述尼龙为尼龙6、尼龙66、尼龙510、尼龙610、尼龙612、尼龙6/66共聚物、尼龙66/6共聚物、尼龙1010，尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙MXD-6、PA9T、PA6T中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的阻燃性抗静电尼龙薄膜，其特征在于：所述上表层和下表层的动摩擦系数小于4.5，且至少有一面采用电晕处理，使表面张力达到50-56 mN/m。
6.根据权利要求1所述的阻燃性抗静电尼龙薄膜，其特征在于：所述添加剂选自开口剂、爽滑剂、热稳定剂、抗氧化剂、耐冲击性改良剂中的一种或至少两种组合。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述阻燃性抗静电尼龙薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、将所述上表层、芯层和下表层的原料分别按配方比例进行混合，再分别在三台挤出机中剪切塑化成熔体，并经过过滤网过滤后，使熔体通过T型模头共挤出成薄片；
步骤b、采用高压气刀将上述薄片贴附至表面温度为15℃～35℃的激冷辊骤冷成铸片；
步骤c、将所述铸片通过40～70℃水槽中进行调湿处理，调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干，并进行横纵向同步拉伸；
步骤d、将拉伸后的薄膜在高温下进行热定型处理，并至少对薄膜的一个表层进行电晕处理，然后收卷，分切成成品；
步骤e、在上述制备的尼龙薄膜的电晕面上涂覆一层水性聚氨酯抗静电液，并经烘箱干燥、收卷，然后在50℃的条件下熟化24H后得到阻燃抗静电尼龙膜。
8.根据权利要求7所述的阻燃性抗静电尼龙薄膜的制备方法，其特征在于：
步骤c中，进行横纵向同步拉伸时，采用磁悬浮线性电机进行横纵向同步拉伸，其中拉伸温度为120～190℃，拉伸倍率为2.6×2.6～3.3×3.3。
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