CN110746688B - 一种防水透气膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防水透气膜，以聚丙烯作为基材，同时添加了改性分子筛以及各种助剂反应制得；通过用改性剂对分子筛进行改性，改性剂为2‑(3，4‑环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2‑全氟丙氧基全氟丙基三氟乙烯基醚和1，3‑二氟‑5‑[2‑(三甲基硅烷基)乙炔基]苯的混合物，从而提高了分子筛与聚丙烯之间的联结作用；添加了调节剂，调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10‑环氧‑1，5‑环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，在这些物质的共同作用下，能够大大提高改性分子筛在聚丙烯的分散性；最终制得的防水透气膜不仅具有较强的防水透气性，其透湿量较大；同时还具有较大的拉伸强度和断裂伸长率，经过紫外线长时间的照射后，依然具有较强的拉伸强度和断裂伸长率。

Description

一种防水透气膜
技术领域
本发明涉及膜技术领域，更具体的说是涉及一种防水透气膜。
背景技术
随着经济的发展以及产业结构的调整，各行业对塑料薄膜的市场需求不断上升；其中由于防水透气膜具有能有效阻止水通过，而允许气体通过的功效，而备受各行业的偏爱。防水透气膜是一种新型的高分子防水材料，它具有十分广泛的应用范围，主要被应用于建筑、电子、化工医疗设备以及食品包装等领域。目前市场上的防水透气膜质量参差不齐，但大多数的防水透气膜的防水透气性能很一般，还远远无法达到实际生产生活的要求；并且这些防水透气膜的拉伸强度较低，这些缺陷的存在大大限制了防水透气膜的发展。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种防水透气膜，该膜不仅具有较强的防水透气性能，同时还具有较大的拉伸强度。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种防水透气膜，包括下列重量份物质组成：
聚丙烯80-90份；
改性分子筛10-15份；
调节剂3-5份；
增塑剂1-2份；
防老剂1-2份。
作为本发明的进一步改进，所述改性分子筛包括下列重量份物质组成：
第一分子筛10份；
改性剂1-2份；
所述改性剂为2-(3，4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-全氟丙氧基全氟丙基三氟乙烯基醚和1，3-二氟-5-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]苯的混合物，其质量比为2∶1∶1。
作为本发明的进一步改进，所述第一分子筛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将模板剂加入到去离子水中，在温度为40-50℃，转速为300-400rad/min的条件下搅拌混合1h，形成第一混合液；接着加入6mol/L的盐酸，将第一混合液pH调节至2-4，继续搅拌混合2h；
步骤二：向第一混合液加入铝源，继续搅拌2h；然后向第一反应液中加入硅源，继续搅拌混合24h，形成第二混合液；
步骤三：将第二混合液倒入反应釜中，接着将反应釜放置在温度为120-140℃下静置晶化，晶化时间为48h；然后取出反应釜，对第二混合液进行过滤干燥处理，最后在温度为60-80℃的条件下焙烧5h，得到第一分子筛。
作为本发明的进一步改进，所述模板剂为聚乙二醇聚丙三醇聚乙二醇三嵌段聚合物，该聚合物的数均分子量为5000-6000；
所述铝源为偏铝酸钠和偏磷酸铝的混合物，其质量比为1∶1；
所述硅源为正硅酸乙酯。
作为本发明的进一步改进，所述改性分子筛的制备方法，包括以下步骤：
S1：根据设定的重量份配备原料，将改性剂和第一分子筛依次加入到装有乙醇水溶液的反应容器中搅拌混合，形成混合液；
S2：将混合液放入温度为80℃的水浴锅中搅拌蒸干，然后在120℃下干燥12h；最后在550-600℃下焙烧3-5h，升温速率为10℃/min，制得改性分子筛。
作为本发明的进一步改进，所述调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10-环氧-1，5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，其质量比为2∶1∶1。
作为本发明的进一步改进，所述防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2’2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，其质量比为3：1。
作为本发明的进一步改进，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
作为本发明的进一步改进，所述防水透气膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：根据设定的重量份配备原料，先将聚丙烯、调节剂和增塑剂搅拌混合，混合均匀后，再加入改性分子筛和防老剂继续搅拌混合，形成第一混合物；接着将第一混合物放入加入双螺杆挤出机中挤出，得到塑料粒子；料筒温度为一区180℃，二190℃，三区205℃，三区215℃，四区225℃，五区235℃；
步骤二：将塑料粒子于240-270℃进行挤出流延制成厚度3～20S的塑料膜；
步骤三：将塑料膜在双向拉伸机上进行5-6倍面积拉伸，制成防水透气膜。
本发明的有益效果：通过以聚丙烯作为基材，同时添加了改性分子筛以及各种助剂反应制得；聚丙烯是由丙烯进行加聚反应而成的聚合物，其链段中不含有亲水性(极性)基团，因此具有相对较好的疏水性；分子筛是一种人工合成的水合硅铝酸盐材料，分子筛上具有许多均匀的孔道，便于气体透过，能够大大提高膜的透气性能；作为本发明的关键，首先通过模板法自制了一种分子筛，该分子筛上具有均匀的孔隙，便于气体通过，同时具有较强的水热稳定性；为了提高与聚丙烯之间的联结作用，本发明用改性剂对分子筛进行改性，改性剂为2-(3，4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-全氟丙氧基全氟丙基三氟乙烯基醚和1，3-二氟-5-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]苯的混合物；在这些物质的协同作用下，大大提高了分子筛与聚丙烯之间的联结作用，从而使得制得防水透气膜具有较强的防水透气性能，同时进一步提高了防水透气膜的力学性能，具有较大的拉伸强度和断裂伸长率；为了使得改性分子筛在聚丙烯中分散更加均匀，本发明中添加了调节剂，调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10-环氧-1，5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，在这些物质的共同作用下，能够大大提高改性分子筛在聚丙烯的分散性，进一步提高防水透气膜整体的防水透气性和力学性能。
此外，本发明中还添加了防老剂，防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2’2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，在这两种物质的共同作用下，能够大大提高防水透气膜的抗老化性，该膜经过紫外线长时间的照射后，依然具有较强的拉伸强度和断裂伸长率。
最终制得的防水透气膜不仅具有较强的防水透气性，其透湿量较大；同时还具有较大的拉伸强度和断裂伸长率，经过紫外线长时间的照射后，依然具有较强的拉伸强度和断裂伸长率。
具体实施方式
实施例1
制备分子筛，包括以下步骤：
步骤一：将4g模板剂加入到100g去离子水中，在温度为45℃，转速为300-400rad/min的条件下搅拌混合1h，形成第一混合液；接着加入6mol/L的盐酸，将第一混合液pH调节至2-4，继续搅拌混合2h；
步骤二：向第一混合液加入3g铝源，继续搅拌2h；然后向第一反应液中加入9g硅源，继续搅拌混合24h，形成第二混合液；
步骤三：将第二混合液倒入反应釜中，接着将反应釜放置在温度为130℃下静置晶化，晶化时间为48h；然后取出反应釜，对第二混合液进行过滤干燥处理，最后在温度为70℃的条件下焙烧5h，得到第一分子筛。
所述模板剂为聚乙二醇聚丙三醇聚乙二醇三嵌段聚合物，该聚合物的数均分子量为5000-6000；
所述铝源为偏铝酸钠和偏磷酸铝的混合物，其质量比为1∶1；
所述硅源为正硅酸乙酯。
实施例2
所述改性分子筛，包括下列重量份物质组成：
第一分子筛10份；
改性剂1份；
所述第一分子筛由实施例1制得；
所述改性剂为2-(3，4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-全氟丙氧基全氟丙基三氟乙烯基醚和1，3-二氟-5-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]苯的混合物，其质量比为2∶1∶1。所述改性剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：根据设定的重量份配备原料，将1g改性剂和10g第一分子筛依次加入到装有100ml乙醇水溶液(其中乙醇与水的体积比为1∶3)的反应容器中搅拌混合，形成混合液；
S2：将混合液放入温度为80℃的水浴锅中搅拌蒸干，然后在120℃下干燥12h；最后在580℃下焙烧4h，升温速率为10℃/min，制得改性分子筛。
实施例3
一种防水透气膜，包括下列重量份物质组成：
聚丙烯85份；
改性分子筛13份；
调节剂4份；
增塑剂1份；
防老剂1份。
所述改性分子筛由实施例2制得；
所述调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10-环氧-1，5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，其质量比为2∶1∶1。
所述防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2’2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，其质量比为3∶1。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述防水透气膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：根据设定的重量份配备原料，先将聚丙烯、调节剂和增塑剂搅拌混合，混合均匀后，再加入改性分子筛和防老剂继续搅拌混合，形成第一混合物；接着将第一混合物放入加入双螺杆挤出机中挤出，得到塑料粒子；料筒温度为一区180℃，二190℃，三区205℃，三区215℃，四区225℃，五区235℃；
步骤二：将塑料粒子于260℃进行挤出流延制成厚度10S的塑料膜；
步骤三：将塑料膜在双向拉伸机上进行5.5倍面积拉伸，制成防水透气膜。
实施例4
一种防水透气膜，包括下列重量份物质组成：
聚丙烯90份；
改性分子筛10份；
调节剂3份；
增塑剂2份；
防老剂1份。
所述改性分子筛由实施例2制得；
所述调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10-环氧-1，5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，其质量比为2∶1∶1。
所述防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2’2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，其质量比为3∶1。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述防水透气膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：根据设定的重量份配备原料，先将聚丙烯、调节剂和增塑剂搅拌混合，混合均匀后，再加入改性分子筛和防老剂继续搅拌混合，形成第一混合物；接着将第一混合物放入加入双螺杆挤出机中挤出，得到塑料粒子；料筒温度为一区180℃，二190℃，三区205℃，三区215℃，四区225℃，五区235℃；
步骤二：将塑料粒子于260℃进行挤出流延制成厚度10S的塑料膜；
步骤三：将塑料膜在双向拉伸机上进行5.5倍面积拉伸，制成防水透气膜。
实施例5
一种防水透气膜，包括下列重量份物质组成：
聚丙烯80份；
改性分子筛15份；
调节剂5份；
增塑剂1份；
防老剂1份。
所述改性分子筛由实施例2制得；
所述调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10-环氧-1，5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，其质量比为2∶1∶1。
所述防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2’2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，其质量比为3∶1。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述防水透气膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：根据设定的重量份配备原料，先将聚丙烯、调节剂和增塑剂搅拌混合，混合均匀后，再加入改性分子筛和防老剂继续搅拌混合，形成第一混合物；接着将第一混合物放入加入双螺杆挤出机中挤出，得到塑料粒子；料筒温度为一区180℃，二190℃，三区205℃，三区215℃，四区225℃，五区235℃；
步骤二：将塑料粒子于260℃进行挤出流延制成厚度10S的塑料膜；
步骤三：将塑料膜在双向拉伸机上进行5.5倍面积拉伸，制成防水透气膜。
对比例1
一种防水透气膜，包括下列重量份物质组成：
聚丙烯85份；
调节剂4份；
增塑剂1份；
防老剂1份。
所述调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10-环氧-1，5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，其质量比为2∶1∶1。
所述防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2’2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，其质量比为3∶1。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述防水透气膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：根据设定的重量份配备原料，先将聚丙烯、调节剂和增塑剂搅拌混合，混合均匀后，再加入防老剂继续搅拌混合，形成第一混合物；接着将第一混合物放入加入双螺杆挤出机中挤出，得到塑料粒子；料筒温度为一区180℃，二190℃，三区205℃，三区215℃，四区225℃，五区235℃；
步骤二：将塑料粒子于260℃进行挤出流延制成厚度10S的塑料膜；
步骤三：将塑料膜在双向拉伸机上进行5.5倍面积拉伸，制成防水透气膜。
对比例2
一种防水透气膜，包括下列重量份物质组成：
聚丙烯85份；
第一分子筛13份；
调节剂4份；
增塑剂1份；
防老剂1份。
所述第一分子筛由实施例1制得；
所述调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10-环氧-1，5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，其质量比为2∶1∶1。
所述防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2’2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，其质量比为3∶1。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述防水透气膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：根据设定的重量份配备原料，先将聚丙烯、调节剂和增塑剂搅拌混合，混合均匀后，再加入第一分子筛和防老剂继续搅拌混合，形成第一混合物；接着将第一混合物放入加入双螺杆挤出机中挤出，得到塑料粒子；料筒温度为一区180℃，二190℃，三区205℃，三区215℃，四区225℃，五区235℃；
步骤二：将塑料粒子于260℃进行挤出流延制成厚度10S的塑料膜；
步骤三：将塑料膜在双向拉伸机上进行5.5倍面积拉伸，制成防水透气膜。
性能测试
对实施例3-5和对比例1-2制得的试样进行各项性能检测
接触角大小测试
将待测样品粘贴在载玻片上，每个样品各取5个不同位置，将去离子水滴于薄膜表面5s后保存图片，计算其度数，取平均值；
试样 接触角/°
实施例3 103.6
实施例4 99.5
实施例5 99.1
对比例1 53.3
对比例2 77.1
由上表可知，本发明制成的防水透气膜的接触角大于90°，从而说明了本发明的防水透气膜具有较强的疏水性能，其防水性能较强。
用透湿量测试仪对试样进行透湿量检查，性能如下：
试样 透湿量(g/m2*24h)
实施例3 4500
实施例4 4200
实施例5 3700
对比例1 1200
对比例2 1900
由上表可知，说明了本发明制成的防水透气膜具有较强的透气性能。
力学性能测试
按照GB/T1040-2006，将膜制成标准的哑铃样条，以100mm/min的速度拉伸，测定试样的拉伸强度和断裂伸长率。
试样 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％
实施例3 127.5 35.2
实施例4 119.1 31.7
实施例5 115.6 29.6
对比例1 32.4 7.1
对比例2 58.3 10.2
将试样在紫外灯下照射120后，再进行力学性能测试；
试样 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％
实施例3 122.3 32.6
实施例4 115.7 30.1
实施例5 110.4 26.5
对比例1 28.9 6.5
对比例2 47.6 8.7
由上表可知，本发明制得的防水透气膜具有较强的力学性能，其拉伸强度和断裂伸长率都较大；再经过紫外线长时间的照射后，依然具有较大的拉伸强度和断裂伸长率，完全能够满足人们日常生产生活的需求。
本发明的一种防水透气膜，是以聚丙烯作为基材，同时添加了改性分子筛以及各种助剂反应制得；聚丙烯是由丙烯进行加聚反应而成的聚合物，其链段中不含有亲水性(极性)基团，因此具有相对较好的疏水性；分子筛是一种人工合成的水合硅铝酸盐材料，分子筛上具有许多均匀的孔道，便于气体透过，能够大大提高膜的透气性能；但由于分子筛为无机组分，而聚丙烯是有机组分，如果只是将两者进行简单的混合，存在很多缺陷，例如无机组分与有机组分之间的联结不够紧密，相容性较差；另一方面是无机组分容易在聚丙烯中出现聚集，分散不够均匀等；作为本发明的关键，首先通过模板法自制了一种分子筛，该分子筛上具有均匀的孔隙，便于气体通过，同时具有较强的水热稳定性；为了提高与聚丙烯之间的联结作用，本发明用改性剂对分子筛进行改性，改性剂为2-(3，4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-全氟丙氧基全氟丙基三氟乙烯基醚和1，3-二氟-5-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]苯的混合物；在这些物质的协同作用下，大大提高了分子筛与聚丙烯之间的联结作用，从而使得制得防水透气膜具有较强的防水透气性能，同时进一步提高了防水透气膜的力学性能，具有较大的拉伸强度和断裂伸长率；为了使得改性分子筛在聚丙烯中分散更加均匀，本发明中添加了调节剂，调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9，10-环氧-1，5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，在这些物质的共同作用下，能够大大提高改性分子筛在聚丙烯的分散性，进一步提高防水透气膜整体的防水透气性和力学性能。
此外，本发明中还添加了防老剂，防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2’2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，在这两种物质的共同作用下，能够大大提高防水透气膜的抗老化性，该膜经过紫外线长时间的照射后，依然具有较强的拉伸强度和断裂伸长率。
最终制得的防水透气膜不仅具有较强的防水透气性，其透湿量较大；同时还具有较大的拉伸强度和断裂伸长率，经过紫外线长时间的照射后，依然具有较强的拉伸强度和断裂伸长率，能够满足日常生产生活的需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种防水透气膜，其特征在于：包括下列重量份物质组成：
聚丙烯80-90份；
改性分子筛10-15份；
调节剂3-5份；
增塑剂1-2份；
防老剂1-2份；
所述改性分子筛包括下列重量份物质组成：
第一分子筛10份；
改性剂1-2份；
所述改性剂为2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-全氟丙氧基全氟丙基三氟乙烯基醚和1,3-二氟-5-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]苯的混合物，其质量比为2:1:1；
所述第一分子筛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将模板剂加入到去离子水中，在温度为40-50℃，转速为300-400rad/min的条件下搅拌混合1h，形成第一混合液；接着加入6mol/L的盐酸，将第一混合液pH调节至2-4，继续搅拌混合2h；
步骤二：向第一混合液加入铝源，继续搅拌2h；然后向第一反应液中加入硅源，继续搅拌混合24h，形成第二混合液；
步骤三：将第二混合液倒入反应釜中，接着将反应釜放置在温度为120-140℃下静置晶化，晶化时间为48h；然后取出反应釜，对第二混合液进行过滤干燥处理，最后在温度为60-80℃的条件下焙烧 5h，得到第一分子筛；
所述模板剂为聚乙二醇聚丙三醇聚乙二醇三嵌段聚合物，该聚合物的数均分子量为5000-6000；
所述铝源为偏铝酸钠和偏磷酸铝的混合物，其质量比为1:1；
所述硅源为正硅酸乙酯；
所述改性分子筛的制备方法，包括以下步骤：
S1：根据设定的重量份配备原料，将改性剂和第一分子筛依次加入到装有乙醇水溶液的反应容器中搅拌混合，形成混合液；
S2：将混合液放入温度为80℃的水浴锅中搅拌蒸干，然后在120℃下干燥12h；最后在550-600℃下焙烧3-5h，升温速率为10℃/min，制得改性分子筛；
所述调节剂为二甲基顺丁烯二酸酐、9,10-环氧-1,5-环十二烷二烯和松香甘油酯的混合物，其质量比为2:1:1；
所述防老剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和2'2-草酰胺基-双-[乙基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)]丙酸酯的混合物，其质量比为3:1。
2.根据权利要求1所述的一种防水透气膜，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
3.根据权利要求2所述的一种防水透气膜，其特征在于： 所述防水透气膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：根据设定的重量份配备原料，先将聚丙烯、调节剂和增塑剂搅拌混合，混合均匀后，再加入改性分子筛和防老剂继续搅拌混合，形成第一混合物；接着将第一混合物放入加入双螺杆挤出机中挤出，得到塑料粒子；料筒温度为一区180℃，二190℃，三区205℃，三区215℃，四区225℃，五区235℃；
步骤二：将塑料粒子于240-270℃进行挤出流延制成厚度3～20S的塑料膜；
步骤三：将塑料膜在双向拉伸机上进行5-6倍面积拉伸，制成防水透气膜。
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