CN111040418B - 一种匀色高韧性塑料薄膜及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种匀色高韧性塑料薄膜，包括如下重量份的原料：疏水聚酰胺材料69‑76份、三硬脂酸甘油酯1‑3份、表面功能化染料5‑7份、抗氧剂1‑2份、增塑剂3‑4份。本发明的塑料薄膜是由疏水聚酰胺材料制备，由于疏水聚酰胺材料是由硅氧烷基间苯二异氰酸酯和乙二醇通过聚合制备，硅氧烷基间苯二异氰酸酯中含有硅氧烷键，在与乙二醇聚合后生成的产物中交叉含有大量的硅氧烷键，进而使得制备的聚酰胺材料表面均匀的含有大量的硅氧烷键，提高了聚酰胺材料的疏水性能，进而使得制备的聚酰胺塑料薄膜具有较高的疏水性，进而有效解决了现有的聚酰胺塑料薄膜对水蒸气的阻隔性较差，吸潮、透湿性较大的问题。

Description

一种匀色高韧性塑料薄膜及其制备工艺

技术领域

本发明属于塑料薄膜制备领域，涉及一种匀色高韧性塑料薄膜及其制备工艺。

背景技术

尼龙薄膜是一种非常坚韧的薄膜，透明性好，并具有良好的光泽，抗张强度、拉伸强度较高，还具有较好的耐热性、耐寒性、耐油性和耐有机溶剂性，耐磨性、耐穿刺性优良，且比较柔软，但是其对水蒸气的阻隔性较差，吸潮、透湿性较大。

无机颜料由于价格低廉，耐晒，耐热，耐候，耐溶剂性好，遮盖力强，被广泛应用于建筑建材、涂料油漆，塑料、油墨等行业，但是无机颜料与聚氨酯之间没有亲和力，进而造成其聚酰胺通过无机染料染色时染色困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种匀色高韧性塑料薄膜及其制备工艺，该塑料薄膜是由疏水聚酰胺材料制备，由于疏水聚酰胺材料是由硅氧烷基间苯二异氰酸酯和乙二醇通过聚合制备，硅氧烷基间苯二异氰酸酯中含有硅氧烷键，在与乙二醇聚合后生成的产物中交叉含有大量的硅氧烷键，进而使得制备的聚酰胺材料表面均匀的含有大量的硅氧烷键，提高了聚酰胺材料的疏水性能，进而使得制备的聚酰胺塑料薄膜具有较高的疏水性，进而有效解决了现有的聚酰胺塑料薄膜对水蒸气的阻隔性较差，吸潮、透湿性较大的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种匀色高韧性塑料薄膜，包括如下重量份的原料：

疏水聚酰胺材料69-76份、三硬脂酸甘油酯1-3份、表面功能化染料5-7份、抗氧剂1-2份、增塑剂3-4份；

其中疏水聚酰胺材料的具体制备过程如下：

步骤1，称取一定量的丙烯酰氯加入丙酮溶液中，然后向其中加入氯铂酸六水合物，混合均匀后向其中加入三甲氧基硅烷，升温至50℃回流反应2-3h，然后进行减压蒸馏得到硅氧烷基酰氯；其丙烯酰氯和三甲氧基硅烷按照物质的量之比为1：1.02-1.04的比例混合；

步骤2，将步骤1中制备的硅氧烷基酰氯加入反应釜中，然后向其中加入质量浓度为3％的硫酸溶液，同时向其中加入5-羟基间苯二甲酸，常温下搅拌反应14-15h，然后进行过滤洗涤烘干，得到硅氧烷基苯二酸；硅氧烷基酰氯和5-羟基间苯二甲酸按照物质的量之比为1：1的比例混合；

步骤3，将步骤2中制备的硅氧烷基苯二酸加入二氯亚砜溶液中，升温至60-70℃搅拌反应8-10h，然后进行减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到硅氧烷基苯二酰氯；同时每克硅氧烷基苯二酸中加入二氯亚砜溶液6-7mL；

步骤4，将步骤3中制备的硅氧烷基苯二酰氯加入氯仿溶液中搅拌溶解后加入反应釜中，控制反应釜的温度为8-12℃，然后向其中缓慢加入叠氮化钠，搅拌反应2-3h后缓慢升温至60-90℃，然后向反应容器中加入硅胶粉减压旋蒸至粉末状，然后再通过石油醚过柱得到硅氧烷基间苯二异氰酸酯；每克硅氧烷基苯二酰氯中加入叠氮化钠0.34-0.38g；

步骤5，将步骤4中制备的硅氧烷基间苯二异氰酸酯加入丙酮溶液中，然后向其中加入乙二醇溶液，升温至50-60℃搅拌反应4-5h，然后进行过滤洗涤烘干，得到疏水聚酰胺材料；每克硅氧烷基间苯二异氰酸酯中加入乙二醇溶液0.41-0.46g；由于硅氧烷基间苯二异氰酸酯中含有硅氧烷键，在与乙二醇聚合后生成的产物中交叉含有大量的硅氧烷键，进而使得制备的聚酰胺材料的疏水性能和耐热性能增强；

表面功能化染料的具体制备过程如下：

①称取一定量的1,4-丁二醇二缩水甘油醚和丙酮同时加入反应容器中，然后向其中加入3-氨丙基三甲氧硅烷，升温至60-70℃搅拌反应2-3h，然后减压蒸馏，得到改性剂,反应结构式如下；其中1,4-丁二醇二缩水甘油醚和3-氨丙基三甲氧硅烷按照物质的量之比为1：1的比例混合，1,4-丁二醇二缩水甘油醚两端均含有环氧基，3-氨丙基三甲氧硅烷与1,4-丁二醇二缩水甘油醚两端的环氧基团能够反应，进而使得制备的改性剂两端均含有硅氧烷键，同时由于1,4-丁二醇二缩水甘油醚的链长较长进而使得两个硅氧烷键的间距较大；

②称取一定量的无机染料加入反应釜中，然后向其中加入水中搅拌混合均匀，接着向反应釜中加入步骤①中制备的改性剂，升温至90-100℃回流反应8-10h，然后进行过滤洗涤烘干，得到表面功能化染料，其中每克无机染料中加入改性剂0.23-0.27g；由于无机染料的表面含有羟基，同时改性剂中含有大量的硅氧键，能够在水中水解生成Si-OH，其中的硅羟基能够与无机染料表面的羟基进行脱水缩合，进而使得改性剂包覆在无机颜料表面，由于改性剂两端均含有硅氧烷键，进而使得改性剂包覆后的无机染料表面负载有一层硅氧烷键，并且由于改性剂的链长较长，进而使得无机颜料表面伸出的硅氧烷键距离较远，进而降低了该硅氧烷键的空间内阻，便于其进行反应；

该匀色高韧性塑料薄膜的具体制备过程如下：

第一步，将疏水聚酰胺材料加入塑炼机中在150℃下熔融，然后向其中加入三硬脂酸甘油酯、表面功能化染料、抗氧剂和增塑剂恒温混炼3-4min；

第二步，然后熔融的材料挤出得到膜片，同时将膜片通过拉伸机进行拉伸定性，得到匀色高韧性塑料薄膜；由于疏水聚酰胺材料的分子链上含有大量的氧基硅烷键，同时表面功能化染料中含有大量的氧基硅烷键，两者在高温下进行缩合，进而使得表面功能化染料能够复合在疏水聚酰胺材料链上，同时由于表面功能化染料表面的伸出的硅氧烷键距离较远，空间位阻较小，进而使得表面功能化染料很容易与疏水聚酰胺材料反应。

本发明的有益效果：

1、本发明制备的塑料薄膜是由疏水聚酰胺材料制备，由于疏水聚酰胺材料是由硅氧烷基间苯二异氰酸酯和乙二醇通过聚合制备，硅氧烷基间苯二异氰酸酯中含有硅氧烷键，在与乙二醇聚合后生成的产物中交叉含有大量的硅氧烷键，进而使得制备的聚酰胺材料表面均匀的含有大量的硅氧烷键，提高了聚酰胺材料的疏水性能，进而使得制备的聚酰胺塑料薄膜具有较高的疏水性，进而有效解决了现有的聚酰胺塑料薄膜对水蒸气的阻隔性较差，吸潮、透湿性较大的问题。

2、本发明通过将无机染料进行改性，制备成表面功能化染料，然后再与疏水聚酰胺材料进行复合染色，由于疏水聚酰胺材料的分子链上含有大量的氧基硅烷键，同时表面功能化染料中含有大量的氧基硅烷键，两者在高温下进行缩合，进而使得表面功能化染料能够复合在疏水聚酰胺材料链上，同时由于表面功能化染料表面的伸出的硅氧烷键距离较远，空间位阻较小，进而使得表面功能化染料很容易与疏水聚酰胺材料反应，进而使得改性后的无机染料很容易对疏水聚酰胺材料进行染色，进而解决了无机颜料与聚氨酯之间没有亲和力，进而造成其聚酰胺通过无机染料染色时染色困难的问题。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

疏水聚酰胺材料的具体制备过程如下：

步骤1，称取1mol丙烯酰氯加入1L丙酮溶液中，然后向其中加入10g氯铂酸六水合物，混合均匀后向其中加入1.02mL三甲氧基硅烷，升温至50℃回流反应2-3h，然后进行减压蒸馏得到硅氧烷基酰氯；

步骤2，将1mol步骤1中制备的硅氧烷基酰氯加入反应釜中，然后向其中加入900mL质量浓度为3％的硫酸溶液，同时向其中加入1mol5-羟基间苯二甲酸，常温下搅拌反应14-15h，然后进行过滤洗涤烘干，得到硅氧烷基苯二酸；

步骤3，将100g步骤2中制备的硅氧烷基苯二酸加入600mL二氯亚砜溶液中，升温至60-70℃搅拌反应8-10h，然后进行减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到硅氧烷基苯二酰氯；

步骤4，将100g步骤3中制备的硅氧烷基苯二酰氯加入氯仿溶液中搅拌溶解后加入反应釜中，控制反应釜的温度为8-12℃，然后向其中缓慢加入34g叠氮化钠，搅拌反应2-3h后缓慢升温至60-90℃，然后向反应容器中加入硅胶粉减压旋蒸至粉末状，然后再通过石油醚过柱得到硅氧烷基间苯二异氰酸酯；

步骤5，将100g步骤4中制备的硅氧烷基间苯二异氰酸酯加入丙酮溶液中，然后向其中加入41g乙二醇溶液，升温至50-60℃搅拌反应4-5h，然后进行过滤洗涤烘干，得到疏水聚酰胺材料。

实施例2：

聚酰胺材料的具体制备过程如下：

步骤1，将100g间苯二甲酸加入600mL二氯亚砜溶液中，升温至60-70℃搅拌反应8-10h，然后进行减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到5-羟基间苯二甲酰氯；

步骤4，将100g步骤3中制备的间苯二甲酰氯加入氯仿溶液中搅拌溶解后加入反应釜中，控制反应釜的温度为8-12℃，然后向其中缓慢加入34g叠氮化钠，搅拌反应2-3h后缓慢升温至60-90℃，然后向反应容器中加入硅胶粉减压旋蒸至粉末状，然后再通过石油醚过柱得到间苯二异氰酸酯；

步骤5，将100g步骤4中制备的间苯二异氰酸酯加入丙酮溶液中，然后向其中加入41g乙二醇溶液，升温至50-60℃搅拌反应4-5h，然后进行过滤洗涤烘干，得到聚酰胺材料。

实施例3：

表面功能化染料的具体制备过程如下：

①称取1mol1,4-丁二醇二缩水甘油醚和1L丙酮同时加入反应容器中，然后向其中加入1mol3-氨丙基三甲氧硅烷，升温至60-70℃搅拌反应2-3h，然后减压蒸馏，得到改性剂,反应结构式如下；

②称取10g无机染料加入反应釜中，然后向其中加入100mL水中搅拌混合均匀，接着向反应釜中加入2.3g步骤①中制备的改性剂，升温至90-100℃回流反应8-10h，然后进行过滤洗涤烘干，得到表面功能化染料。

实施例4：

表面功能化染料的具体制备过程如下：

①称取1mol缩水二丙二醇和1L丙酮同时加入反应容器中，然后向其中加入1mol3-氨丙基三甲氧硅烷，升温至60-70℃搅拌反应2-3h，然后减压蒸馏，得到改性剂,反应结构式如下；

②称取10g无机染料加入反应釜中，然后向其中加入100mL水中搅拌混合均匀，接着向反应釜中加入2.3g步骤①中制备的改性剂，升温至90-100℃回流反应8-10h，然后进行过滤洗涤烘干，得到表面功能化染料。

实施例5：

表面功能化染料的具体制备过程如下：称取10g无机染料加入反应釜中，然后向其中加入100mL水中搅拌混合均匀，接着向反应釜中加入2.3g3-氨丙基三甲氧硅烷，升温至90-100℃回流反应8-10h，然后进行过滤洗涤烘干，得到表面功能化染料。

实施例6：

一种匀色高韧性塑料薄膜的具体制备过程如下：

第一步，将6.9kg实施例1制备的疏水聚酰胺材料加入塑炼机中在150℃下熔融，然后向其中加入0.1kg三硬脂酸甘油酯、0.5kg实施例3表面功能化染料、0.1kg抗氧剂和0.3kg增塑剂恒温混炼3-4min；

第二步，然后熔融的材料挤出得到膜片，同时将膜片通过拉伸机进行拉伸定性，得到匀色高韧性塑料薄膜。

实施例7：

一种匀色高韧性塑料薄膜的具体制备过程如下：

第一步，将6.9kg实施例2制备的聚酰胺材料加入塑炼机中在150℃下熔融，然后向其中加入0.1kg三硬脂酸甘油酯、实施例3表面功能化染料、0.1kg抗氧剂和0.3kg增塑剂恒温混炼3-4min；

第二步，然后熔融的材料挤出得到膜片，同时将膜片通过拉伸机进行拉伸定性，得到匀色高韧性塑料薄膜。

实施例8：

一种匀色高韧性塑料薄膜的具体制备过程如下：

第一步，将6.9kg实施例1制备的疏水聚酰胺材料加入塑炼机中在150℃下熔融，然后向其中加入0.1kg三硬脂酸甘油酯、0.5kg实施例4制备的表面功能化染料、0.1kg抗氧剂和0.3kg增塑剂恒温混炼3-4min；

第二步，然后熔融的材料挤出得到膜片，同时将膜片通过拉伸机进行拉伸定性，得到匀色高韧性塑料薄膜。

实施例9：

一种匀色高韧性塑料薄膜的具体制备过程如下：

第一步，将6.9kg实施例1制备的疏水聚酰胺材料加入塑炼机中在150℃下熔融，然后向其中加入0.1kg三硬脂酸甘油酯、0.5kg实施例5制备的表面功能化染料、0.1kg抗氧剂和0.3kg增塑剂恒温混炼3-4min；

第二步，然后熔融的材料挤出得到膜片，同时将膜片通过拉伸机进行拉伸定性，得到匀色高韧性塑料薄膜。

实施例10：

观察实施例6-9中制备的匀色高韧性塑料薄膜的颜色状态，结果如表1所示；

表1实施例6-9中制备的匀色高韧性塑料薄膜的颜色状态

由表1可知，实施例6中制备的物料薄膜颜色均匀浓郁，无色差，由于制备的疏水聚酰胺材料的分子链上含有大量的氧基硅烷键，同时表面功能化染料中含有大量的氧基硅烷键，两者在高温下进行缩合，进而使得表面功能化染料能够复合在疏水聚酰胺材料链上，同时由于表面功能化染料表面的伸出的硅氧烷键距离较远，空间位阻较小，进而使得表面功能化染料很容易与疏水聚酰胺材料反应，进而使得颜料容易上色，染色均匀，实施例7中由于制备的聚酰胺材料中不含有硅氧键，进而使得其不能与表面功能化染料进行反应，造成物料的染色性能降低，同时实施例8中由于制备的表面功能化染料表面接枝的伸出的硅氧烷键距离较小，空间位阻较大，影响其与聚酰胺材料之间的反应，影响聚酰胺材料的染色效果，同时实施例9中由于表面功能化染料制备过程中使用3-氨丙基三甲氧硅烷对其表面进行改性，改性后的染料中硅氧烷键复合在染料表面，而染料表面伸出的功能基团为氨基，进而造成染料表面的硅氧烷键与聚酰胺材料之间空间位阻增大，进而影响其染色。

实施例11：

将实施例6-9中制备的匀色高韧性塑料薄膜分别剪取5cm×5cm大小在烘箱中烘至恒重，然后称其重量标记为M0,接枝将烘干后的塑料薄膜加入水中浸泡30-40min，捞出后用吸水纸吸取表面多于的水分，接着称重标记为M1,然后计算塑料薄膜的吸水率P＝(M1-M0)/MO×100％,计算结果如表2所示；

表2实施例6-9中制备的匀色高韧性塑料薄膜的吸水率测定结果

由表2可知，实施例6、实施例8和实施例9中制备的塑料薄膜均具有较高的吸水性能，由于塑料薄膜是由硅氧烷基间苯二异氰酸酯和乙二醇通过聚合制备，硅氧烷基间苯二异氰酸酯中含有硅氧烷键，在与乙二醇聚合后生成的产物中交叉含有大量的硅氧烷键，进而使得制备的聚酰胺材料表面均匀的含有大量的硅氧烷键，提高了聚酰胺材料的疏水性能，进而使得制备的聚酰胺塑料薄膜具有较高的疏水性，而实施例7中使用的间苯二异氰酸酯中没有硅氧烷键，制备的材料具有较高吸水性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种匀色高韧性塑料薄膜，其特征在于，包括如下重量份的原料：

疏水材料69-76份、三硬脂酸甘油酯1-3份、表面功能化染料5-7份、抗氧剂1-2份、增塑剂3-4份；

疏水材料的具体制备过程如下：

步骤1，称取一定量的丙烯酰氯加入丙酮溶液中，然后向其中加入氯铂酸六水合物，混合均匀后向其中加入三甲氧基硅烷，升温至50℃回流反应2-3h，然后进行减压蒸馏得到硅氧烷基酰氯；

步骤2，将步骤1中制备的硅氧烷基酰氯加入反应釜中，然后向其中加入质量浓度为3％的硫酸溶液，同时向其中加入5-羟基间苯二甲酸，常温下搅拌反应14-15h，然后进行过滤洗涤烘干，得到硅氧烷基苯二酸；

步骤3，将步骤2中制备的硅氧烷基苯二酸加入二氯亚砜溶液中，升温至60-70℃搅拌反应8-10h，然后进行减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到硅氧烷基苯二酰氯；

步骤4，将步骤3中制备的硅氧烷基苯二酰氯加入氯仿溶液中搅拌溶解后加入反应釜中，控制反应釜的温度为8-12℃，然后向其中缓慢加入叠氮化钠，搅拌反应2-3h后缓慢升温至60-90℃，然后向反应容器中加入硅胶粉减压旋蒸至粉末状，然后再通过石油醚过柱得到硅氧烷基间苯二异氰酸酯；

步骤5，将步骤4中制备的硅氧烷基间苯二异氰酸酯加入丙酮溶液中，然后向其中加入乙二醇溶液，升温至50-60℃搅拌反应4-5h，然后进行过滤洗涤烘干，得到疏水材料；

表面功能化染料的具体制备过程如下：

①称取一定量的1,4-丁二醇二缩水甘油醚和丙酮同时加入反应容器中，然后向其中加入3-氨丙基三甲氧硅烷，升温至60-70℃搅拌反应2-3h，然后减压蒸馏，得到改性剂,反应结构式如下；

②称取一定量的无机染料加入反应釜中，然后向其中加入水搅拌混合均匀，接着向反应釜中加入步骤①中制备的改性剂，升温至90-100℃回流反应8-10h，然后进行过滤洗涤烘干，得到表面功能化染料。

2.根据权利要求1所述的一种匀色高韧性塑料薄膜，其特征在于，1,4-丁二醇二缩水甘油醚和3-氨丙基三甲氧硅烷按照物质的量之比为1：1的比例混合。

3.根据权利要求1所述的一种匀色高韧性塑料薄膜，其特征在于，每克无机染料中加入改性剂0.23-0.27g。

4.根据权利要求1所述的一种匀色高韧性塑料薄膜，其特征在于，步骤1中丙烯酰氯和三甲氧基硅烷按照物质的量之比为1：1.02-1.04的比例混合。

5.根据权利要求1所述的一种匀色高韧性塑料薄膜，其特征在于，步骤2中硅氧烷基酰氯和5-羟基间苯二甲酸按照物质的量之比为1：1的比例混合。

6.根据权利要求1所述的一种匀色高韧性塑料薄膜，其特征在于，步骤4中每克硅氧烷基苯二酰氯中加入叠氮化钠0.34-0.38g。

7.根据权利要求1所述的一种匀色高韧性塑料薄膜，其特征在于，步骤5中每克硅氧烷基间苯二异氰酸酯中加入乙二醇溶液0.41-0.46g。

8.根据权利要求1所述的一种匀色高韧性塑料薄膜，其特征在于，匀色高韧性塑料薄膜的具体制备过程如下：

第一步，将疏水材料加入塑炼机中在150℃下熔融，然后向其中加入三硬脂酸甘油酯、表面功能化染料、抗氧剂和增塑剂恒温混炼3-4min；

第二步，然后熔融的材料挤出得到膜片，同时将膜片通过拉伸机进行拉伸定型 ，得到匀色高韧性塑料薄膜。