CN111117508A - 一种超低表面能的聚乙烯保护膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超低表面能的聚乙烯保护膜及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。该聚乙烯保护膜，包括依次层叠设置的涂胶层、基膜层、中间层和防粘层；所述涂胶层由聚丙烯酸酯压敏胶或橡胶型压敏胶制成；所述基膜层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物；所述中间层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯；所述防粘层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、改性母粒；所述改性母粒由以下重量百分比的原料制备而成：有机硅树脂1％‑10％，聚乙烯89％‑98％，引发剂0.05％‑0.5％，抗氧剂0.05％‑1％。本发明的保护膜，无需电晕处理，且具有超低表面能，防粘层不会发生迁移。

Description

一种超低表面能的聚乙烯保护膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种超低表面能的聚乙烯保护膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯保护膜是一类用于保护材料表面的聚乙烯压敏胶粘带，可以防止加工、运输、储存及使用过程中材料表面被划伤、污染及腐蚀等，聚乙烯保护膜是目前表面保护膜中使用量最大的品种。在将压敏胶涂于聚乙烯基材的涂胶面之前，通常需要对背面进行电晕处理并涂覆防粘层，以降低压敏胶与基材背面的黏合力，便于在使用过程中PE保护膜的解卷和展开。但是，该工艺操作繁琐，延长了产品生产周期，不利于工业化生产，而且，储存过程中防粘层会逐渐迁移到压敏胶层，从而使产品粘合力下降，影响产品质量。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供超低表面能的聚乙烯保护膜，无需电晕处理，且具有超低表面能，防粘层不会发生迁移。
一种超低表面能的聚乙烯保护膜，包括依次叠层设置的涂胶层、基膜层、中间层和防粘层；
所述涂胶层为聚丙烯酸酯压敏胶或橡胶型压敏胶；
所述基膜层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物；
所述中间层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯；
所述防粘层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、改性母粒；
所述改性母粒由以下重量百分比的原料制备而成：
Figure BDA0002341762400000011
上述聚乙烯保护膜，基膜层采用低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物制备而成，一方面赋予保护膜优良的力学性能，另一方面乙烯-醋酸乙烯共聚物的加入，能够使涂胶层与基膜层牢固地结合在一起，显著提高保护膜涂胶层的附着力，避免残胶；中间层采用低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和茂金属线性低密度聚乙烯制备而成，提高保护膜的强度，茂金属线性低密度聚乙烯的加入可以减少聚乙烯的用量，降低薄膜的厚度；防粘层采用低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和改性母粒制备而成，改性母粒中包含丰富的有机硅基团，减弱了聚乙烯材料的表面能，降低了聚乙烯材料的表面张力，赋予保护膜优良的防粘性能，且不会发生小分子迁移的现象。
在其中一个实施例中，所述低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯的熔体流动指数均为1.7-2.8g/10min。以上聚乙烯融指相近，材料的复合效果更好。
在其中一个实施例中，所述基膜层由以下重量百分比的原料制备而成：
低密度聚乙烯 5％-20％，
线性低密度聚乙烯 45％-75％，
乙烯-醋酸乙烯共聚物 15％-40％。
在其中一个实施例中，所述中间层由以下重量百分比的原料制备而成：
低密度聚乙烯 1％-10％，
高密度聚乙烯 30％-49％，
茂金属线性低密度聚乙烯 50％-69％。
在其中一个实施例中，所述防粘层由以下重量百分比的原料制备而成：
低密度聚乙烯 50％-80％，
线性低密度聚乙烯 10％-30％，
改性母粒 5％-30％。
在其中一个实施例中，所述机硅树脂选自：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-异丁烯酰丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
在其中一个实施例中，所述聚乙烯选自：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或两种。
在其中一个实施例中，所述引发剂选自：过氧化苯甲酰、1,3-二特丁基过氧化二异丙苯、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁烷、叔丁基过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)乙炔、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或两种以上。
在其中一个实施例中，所述抗氧剂选自：对苯二胺、二芳基仲胺、醛胺、酮胺、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三壬基苯酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、丙酸异辛酯醇、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上。
在其中一个实施例中，所述改性母粒通过以下方法制备得到：将有机硅树脂、聚乙烯、引发剂、抗氧剂置于混合机中混合，熔融挤出，冷却，造粒，干燥，即得功性母粒。
在其中一个实施例中，所述改性母粒的制备方法具体为：将有机硅树脂、聚乙烯、引发剂、抗氧剂置于混合机中混合10-15min，再置于双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各段温度为170-190℃，挤出后冷却至20～30℃，经造粒机造粒，干燥，即得功性母粒。
本发明一方面还提供一种上述聚乙烯保护膜的制备方法，包括以下步骤：分别将基膜层、中间层、防粘层的原料混合，塑化，挤出，吹胀成型，冷却，牵引，收卷，得原膜，在基膜层的外表面涂覆涂胶层，即得超低表面能的聚乙烯保护膜。
本发明的制备方法，无需电晕处理，简化了工艺流程，制备得到的聚乙烯保护膜能长时间保持超低表面能，有利于解卷和展开。
在其中一个实施例中，所述基膜层、中间层、防粘层的制备分别在三个挤出机中进行，挤出机温度分别为130-170℃、135-175℃、150-190℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的聚乙烯保护膜，基膜层采用低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物制备而成，一方面赋予保护膜优良的力学性能，另一方面乙烯-醋酸乙烯共聚物的加入，能够使涂胶层与基膜层牢固地结合在一起，显著提高保护膜涂胶层的附着力，避免残胶；中间层采用低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和茂金属线性低密度聚乙烯制备而成，提高保护膜的强度，茂金属线性低密度聚乙烯的加入可以减少聚乙烯的用量，降低薄膜的厚度；防粘层采用低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和改性母粒制备而成，改性母粒中包含丰富的有机硅基团，减弱了聚乙烯材料的表面能，降低了聚乙烯材料的表面张力，赋予保护膜优良的防粘性能，且不会发生小分子迁移的现象。
本发明的制备方法，无需电晕处理，简化了工艺流程，制备得到的聚乙烯保护膜能长时间保持超低表面能，有利于解卷和展开。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合较佳的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
在以下实施例中，低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯的熔体流动指数均为1.7-2.8g/10min。
实施例1
一种超低表面能的聚乙烯保护膜，包括依次叠层设置的涂胶层、基膜层、中间层和防粘层，该聚乙烯保护膜通过以下方法制备得到：
(1)制备改性母粒：将5公斤乙烯基三乙氧基硅烷、93公斤低密度聚乙烯、1公斤线性低密度聚乙烯、0.5公斤1,3-二特丁基过氧化二异丙苯、0.5公斤二芳基仲胺投入到混合机中高速混合10min，然后置于双螺杆挤出机中，螺杆的各段温度为170-190℃，经熔融混合均匀后挤出，冷却至室温后，经造粒机造粒，干燥，即制得改性母粒。
(2)制备聚乙烯保护膜：将基膜层、中间层、防粘层的原料分别混合后，分别置于三个挤出机中，塑化挤出，基膜层、中间层、防粘层的挤出机温度分别为150-180℃、135-175℃、150-190℃，吹胀成型，冷却，牵引，收卷，制得原膜，在基膜层的外表面涂覆聚丙烯酸酯压敏胶形成涂胶层，即得。
其中，基膜层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯10％、线性低密度聚乙烯60％、乙烯-醋酸乙烯酯30％；
中间层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯10％、高密度聚乙烯40％、茂金属线性低密度聚乙烯50％；
防粘层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯75％、线性低密度聚乙烯15％、改性母粒10％。
实施例2
一种超低表面能的聚乙烯保护膜，包括依次叠层设置的涂胶层、基膜层、中间层和防粘层，该聚乙烯保护膜通过以下方法制备得到：
(1)制备改性母粒：将4公斤乙烯基三甲氧基硅烷、95公斤低密度聚乙烯、0.2公斤过氧化二异丙苯、0.8公斤对苯二胺投入到混合机中高速混合15min，然后置于双螺杆挤出机中，螺杆的各段温度为170-190℃，经熔融混合均匀后挤出，冷却至室温后，经造粒机造粒，干燥，即制得改性母粒。
(2)制备聚乙烯保护膜：将基膜层、中间层、防粘层的原料分别混合后，分别置于三个挤出机中，塑化挤出，基膜层、中间层、防粘层的挤出机温度分别为150-180℃、135-175℃、150-190℃，吹胀成型，冷却，牵引，收卷，制得原膜，在基膜层的外表面涂覆聚丙烯酸酯压敏胶形成涂胶层，即得。
其中，基膜层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯15％、线性低密度聚乙烯65％、乙烯-醋酸乙烯酯20％；
中间层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯10％、高密度聚乙烯40％、茂金属线性低密度聚乙烯50％；
防粘层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯50％、线性低密度聚乙烯30％、改性母粒20％。
实施例3
一种超低表面能的聚乙烯保护膜，包括依次叠层设置的涂胶层、基膜层、中间层和防粘层，该聚乙烯保护膜通过以下方法制备得到：
(1)制备改性母粒：将2公斤乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、4公斤3-异丁烯酰丙基三甲氧基硅烷、93公斤低密度聚乙烯、0.1公斤过氧化二特丁烷、0.9公斤硫代二丙酸二月桂酯投入到混合机中高速混合12min，然后置于双螺杆挤出机中，螺杆的各段温度为170-190℃，经熔融混合均匀后挤出，冷却至室温后，经造粒机造粒，干燥，即制得改性母粒。
(2)制备聚乙烯保护膜：将基膜层、中间层、防粘层的原料分别混合后，分别置于三个挤出机中，塑化挤出，基膜层、中间层、防粘层的挤出机温度分别为150-180℃、135-175℃、150-190℃，吹胀成型，冷却，牵引，收卷，制得原膜，在基膜层的外表面涂覆橡胶型压敏胶形成涂胶层，即得。
其中，基膜层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯15％、线性低密度聚乙烯70％、乙烯-醋酸乙烯酯15％；
中间层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯1％、高密度聚乙烯45％、茂金属线性低密度聚乙烯54％；
防粘层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯70％、线性低密度聚乙烯25％、改性母粒5％。
对比例1
一种聚乙烯保护膜，包括依次叠层设置的涂胶层、基膜内层、基膜中间层、基膜外层和防粘层，该聚乙烯保护膜通过以下方法制备得到：
将基膜内层、基膜中间层、基膜外层的原料分别混合后，分别置于三个挤出机中，塑化挤出，基膜内层、基膜中间层、基膜外层的挤出机温度均为130-175℃，吹胀成型，冷却，牵引，收卷，制得原膜，在基膜内层的外表面涂覆橡胶型压敏胶形成涂胶层，在基膜外层的外表面涂覆防粘剂形成防粘层，即得。
其中，基膜内层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯10％、线性低密度聚乙烯60％、乙烯-醋酸乙烯酯30％；
基膜中间层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯10％、高密度聚乙烯40％、茂金属线性低密度聚乙烯50％；
基膜外层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯75％、线性低密度聚乙烯25％。
对比例2
一种聚乙烯保护膜，包括依次叠层设置的涂胶层、基膜内层、基膜中间层、基膜外层和防粘层，该聚乙烯保护膜通过以下方法制备得到：
将基膜内层、基膜中间层、基膜外层的原料分别混合后，分别置于三个挤出机中，塑化挤出，基膜内层、基膜中间层、基膜外层的挤出机温度均为130-175℃，吹胀成型，冷却，牵引，收卷，制得原膜，在基膜内层的外表面涂覆聚丙烯酸酯压敏胶形成涂胶层，在基膜外层的外表面涂覆防粘剂形成防粘层，即得。
其中，基膜内层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯20％、线性低密度聚乙烯80％；
基膜中间层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯10％、高密度聚乙烯40％、茂金属线性低密度聚乙烯50％；
基膜外层包括以下重量百分比的原料：低密度聚乙烯75％、线性低密度聚乙烯25％。
对比例3
一种聚乙烯保护膜，与实施例1的区别在于，制备改性母粒时，用甲基丙烯酸十八烷基酯代替乙烯基三甲氧基硅烷。
实验例
对实施例和对比例的聚乙烯保护膜进行性能测试，测试方法如下：
(1)接触角测试：用接触角测试仪测试去离子水在膜表面的接触角，将针管内吸入液体，固定在操作架上，涂布膜放置在样品台上，滴加液滴，测试液滴与界面角度。通过测定去离子水在膜表面的接触角，反应聚乙烯保护膜表面能的变化。
(2)残留粘结率测试：将180°剥离强度为100g/25mm的压敏胶保护膜用一定的压力均匀地贴在聚乙烯薄膜的防粘层上，在规定条件下放置一段时间后，将压敏胶保护膜从防粘层上剥离，然后立即粘贴在标准被粘试件中测试180°剥离强度。通过后剥离强度值与初始剥离强度值的比值，定量反映防粘层转移的程度。
(3)力学性能测试：力学性能测试根据GB/T1040.3-06方法进行测定。
(4)附着力测试：采用漆膜划格器，按标准GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》来进行测试，将PE保护膜置于水平桌面上，用划格器在其表面垂直的划两次，形成一百个小方块，用透明胶带粘结三次，观察薄膜表面破坏程度。附着力等级划分如表1所示。
表1附着力等级
分级 胶膜情况
0 无一格脱落，且切割线光滑，无起皮现象
1 切割十字叉处只有少量涂层脱落，但受影响的交叉切割面积小于5％
2 切割十字叉处和切割线边缘有涂层脱落，脱落5％-15％
3 涂层沿切割边缘部分脱落或以大碎片脱落，脱落15％-35％
4 沿切割边缘大碎片脱落，有些方格全部脱落，脱落35％-65％
5 脱落程度超过4级的
以上各测试结果如下表2所示：
表2性能测试结果
Figure BDA0002341762400000061
注：以上各保护膜厚度均为50μm。
从以上结果可知，实施例和对照例的接触角均大于110°以上，聚乙烯未改性时其接触角一般为100°左右，说明做了防粘处理后，保护膜的接触角均增大，即表面能降低。但是，实施例的保护膜在放置7天后，其残留粘结率仍保持在90％以上，而对比例保护膜的残留粘结率大大减少，当残留粘结率为90％以上时，可以认为防粘层无转移，可见本发明实施例的保护膜的防粘层基本无转移。整体而言，实施例的附着力相比于对比例更好。此外，实施例的力学性能均符合保护膜的使用要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超低表面能的聚乙烯保护膜，其特征在于，包括依次叠层设置的涂胶层、基膜层、中间层和防粘层；
所述涂胶层由聚丙烯酸酯压敏胶或橡胶型压敏胶制成；
所述基膜层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物；
所述中间层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯；
所述防粘层由以下原料制备而成：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、改性母粒；
所述改性母粒由以下重量百分比的原料制备而成：
Figure FDA0002341762390000011
2.根据权利要求1所述的聚乙烯保护膜，其特征在于，所述基膜层由以下重量百分比的原料制备而成：
低密度聚乙烯 5％-20％，
线性低密度聚乙烯 45％-75％，
乙烯-醋酸乙烯共聚物 15％-40％。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯保护膜，其特征在于，所述中间层由以下重量百分比的原料制备而成：
低密度聚乙烯 1％-10％，
高密度聚乙烯 30％-49％，
茂金属线性低密度聚乙烯 50％-69％。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯保护膜，其特征在于，所述防粘层由以下重量百分比的原料制备而成：
低密度聚乙烯 50％-80％，
线性低密度聚乙烯 10％-30％，
改性母粒 5％-30％。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯保护膜，其特征在于，所述机硅树脂选自：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-异丁烯酰丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯保护膜，其特征在于，所述聚乙烯选自：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或两种；所述引发剂选自：过氧化苯甲酰、1,3-二特丁基过氧化二异丙苯、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁烷、叔丁基过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)乙炔、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或两种以上；所述抗氧剂选自：对苯二胺、二芳基仲胺、醛胺、酮胺、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三壬基苯酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、丙酸异辛酯醇、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上。
7.根据权利要求2～6任一项所述的聚乙烯保护膜，其特征在于，所述改性母粒通过以下方法制备得到：将有机硅树脂、聚乙烯、引发剂、抗氧剂置于混合机中混合，熔融挤出，冷却，造粒，干燥，即得功性母粒。
8.根据权利要求7所述的聚乙烯保护膜，其特征在于，所述改性母粒的制备方法具体为：将有机硅树脂、聚乙烯、引发剂、抗氧剂置于混合机中混合10-15min，再置于双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各段温度为170-190℃，挤出后冷却至20～30℃，经造粒机造粒，干燥，即得功性母粒。
9.一种权利要求1～8任一项所述的聚乙烯保护膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：分别将基膜层、中间层、防粘层的原料混合，塑化，挤出，吹胀成型，冷却，牵引，收卷，得原膜，在基膜层的外表面涂覆涂胶层，即得超低表面能的聚乙烯保护膜。
10.根据权利要求9所述的聚乙烯保护膜的制备方法，其特征在于，制备所述基膜层、中间层、防粘层时，分别在三个挤出机中进行，挤出机温度分别为130-170℃、135-175℃、150-190℃。
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