CN111138986A - 耐高温静电膜及其制备方法和应用 - Google Patents

耐高温静电膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐高温静电膜及其制备方法和应用，属于高分子耐温材料技术领域。该静电膜，包括依次叠层设置的粘性层、基材层和背胶层，所述静电膜由以下原料制备而成：所述粘性层包括以下重量份比的原料：PP填料1份；POE或SEBS5‑15份；基材层包括以下重量份比的原料：PP填料1份；低密度聚乙烯或茂金属聚乙烯4‑6份；背胶层包括以下重量份比的原料：PP填料1份；低密度聚乙烯3‑10份；且所述粘性层、基材层和背胶层分别占所述静电膜总量的1‑10％，40‑60％，35‑55％。本发明的耐高温静电膜，具有优异的耐高温功能，能够克服由于PE基材的热软化问题导致吸塑过程中所发生的不良现象。

Description

耐高温静电膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子耐温材料技术领域，特别是涉及一种耐高温静电膜及其制备方法和应用。
背景技术
在现有的热压成型工艺中，以PC/PPMA板件最为使用广泛，这对于保护膜行业来说，不啻于是一种挑战，尤其对于PC板件在高达160-220℃高温的热压成型中，普通的PE基材保护膜是很难保证高温软化后出现脱胶、翘边、边折、鼓泡等现象。要解决膜材的耐高温问题，一方面要求提高膜材本身的挺度及硬度，保证膜材在受到持续高温状态或高温退火的状态下，缓解亦或解决PE的热变形所带来的翘边、边折、鼓泡等现象，另一方面要解决胶粘层由于高温所出现的胶层不稳，与基材层的结合力不足所造成的脱胶现象。
目前，市面大多的耐温型静电膜基本由耐温粘性物料、耐温型基材层以及LDPE背胶层组成。由于大部分耐温型基材层由LDPE+HDPE(LLDPE)的组合，而挤出螺杆的温度一般都处于190-200℃，这导致了膜材生产过程中，极为容易出现膜材内部出现残余应力，这导致了膜材在后续的热冲压或高温吸塑条件下，出现膜材破裂或出现类似“鲨鱼皮”溶胶现象。另外市面的背胶层一般都做磨砂处理，因为大多数磨砂物料都有不少的填料组成，具备一定的耐温功能。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种耐高温静电膜及其制备方法和应用，该静电膜可用于热吸塑工艺中，利用静电膜具有优异的耐高温功能，能够克服由于PE基材的热软化问题导致吸塑过程中所发生的不良现象。
一种耐高温静电膜，包括依次叠层设置的粘性层、基材层和背胶层，所述静电膜由以下原料制备而成：
所述粘性层包括以下重量份比的原料：
PP填料 1份
POE或SEBS 5-15份
基材层包括以下重量份比的原料：
PP填料 1份
低密度聚乙烯或茂金属聚乙烯 4-6份
背胶层包括以下重量份比的原料：
PP填料 1份
低密度聚乙烯 3-10份
且所述粘性层、基材层和背胶层分别占所述静电膜总量的1-10％，40-60％，35-55％。
本发明人在前期调研和预试中发现，常规耐高温静电膜所使用的材料一般包括为耐温粘性物料、耐温型基材层材料以及LDPE(低密度聚乙烯)背胶层材料。其中，耐温粘性物料提供吸附作用力，由于使用的温度较高，一般粘力克数不会太高，如果在高温的使用时间越长，需要相应地把粘力降低，以免高温所造成的过度粘合；耐温型基材层材料以及背胶层材料通常采用的是低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯等。
上述耐高温静电膜,添加了低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯的膜材，耐温的具体表现在80-120℃，然而在PMMA/PC吸塑板件中，所贴附的耐温膜材的耐温温度一般介于150-180℃之间，由此看来，添加了低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯的耐温膜材并不完全适用于吸塑工艺。我们通过一系列的试验可知，在膜材的基性层和背胶层添加PP填料，在提高膜材自身挺度的同时，也有效地提高了膜材的耐温温度上限。另外，PP填料的加工性能与PE将近，物料添加量占比为10-30％。PP填料能够有效避免背胶层掺入磨砂耐温材料所带来的的问题，由于磨砂耐温物料中一般含有大量的无机小分子材料，如碳酸钙、白炭黑、钛白粉等等，影响膜面的光洁度同时，也容易造成后期膜材的光老化。因此，在上述前期研究基础上，本发明通过特定的原料与PP填料配合组成粘胶层、基材层和背胶层，使送的静电膜具有优异的耐高温性能。
可以理解的，上述PP填料选用耐温PP，如韩华公司的CS-PP系列等，具有较好的耐温性能及加工性能。
一种紫外光固化喷墨中性墨水所述粘性层由8-10:1的SEBS:PP填料组成。
一种紫外光固化喷墨中性墨水所述基材层由4-5:1的茂金属聚乙烯：PP填料组成。
一种紫外光固化喷墨中性墨水所述背胶层由4-9:1的低密度聚乙烯：PP填料组成。
一种紫外光固化喷墨中性墨水所述所述粘性层、基材层和背胶层分别占所述静电膜总量的2.5-7.5％，45-55％，40-50％。
本发明还公开了上述的耐高温静电膜的制备方法，按配方量称取原料混合，采用三层共挤出螺杆，通过吹塑工艺制备。
在其中一个实施例中，控制粘性层的吹塑工艺温度为180-185℃，基材层的吹塑工艺温度为182-188℃，背胶层的吹塑工艺温度为182-188℃。
在其中一个实施例中，控制粘性层的螺杆压力≤30MPA，基材层的螺杆压力≤35MPA，背胶层的螺杆压力≤30MPA。
本发明还公开了上述的耐高温静电膜在热吸塑工艺中的应用。
在其中一个实施例中，以所述粘性层与被贴物进行表面接触而贴附使用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的耐高温静电膜，具有优异的耐高温功能，能够克服由于PE基材的热软化问题导致吸塑过程中所发生的不良现象。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照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。
以下实施例所用原料均为市售购得，其中：
PP填料，聚丙烯填料，韩国韩华公司的CSPP，TP-001；
POE，乙烯-辛烯共聚物，SABIC公司，360/370；
SEBS，丁二烯链段加氢再与苯乙烯单体嵌段共聚的产物，美国科腾聚合物公司，SEBS6666；
LDPE，低密度聚乙烯，中海壳牌，LDPE2420H；
LLDP，线性低密度聚乙烯，埃克森美孚公司，201LLDPE；
HDPE，高密度聚乙烯，埃克森美孚公司，108HTA；
MLLDPE，茂金属聚乙烯，埃克森美孚公司，2010MA；
以下实施例中静电膜制备均采用吹塑工艺，由三层共挤出螺杆进行生产，本发明的的材料在180-195℃的温度区间加工最佳，生产膜材时，应根据现场生产情况进行工艺的调整，务必要保证膜材在成膜之时，螺杆的压力不宜超过30MPA以上，当发现边皱、膜泡不稳，应当适当地降低加工温度区间。
以下对耐高温静电膜选材和配比进行筛选。
1、粘性层(外层)材料的选择及配比试验。
将基材层固定选用LDPE:PP填料＝4:1(占总静电膜的50％)，背胶层固定选用LDPE(占总静电膜的45％)，耐温板材统一选用黑色的PMMA板材。按照下表调整粘性层材料及配比，进行耐温性能考察。
表1.粘性层粘力和耐温情况考察
Figure BDA0002341829010000031
Figure BDA0002341829010000041
注：粘力单位为：gf/25mm，304标准钢板。
由上述表格可知，第一组的POE+PP填料使用时，在80-110℃时，有一定的耐温效果，但温度上升到120℃以上的情况后，板材上会有大量的气泡产生，同时由于粘力较低，靠边的气泡有向外排气的趋向，导致排气过程中，边上膜材“卷起”导致有缩边现象出现；第二三组在80-130℃都有较为不错的耐温效果，但是到150-180℃后，由于板材发生变形，膜材受到变形力的影响，导致变形的部位有大量的气泡及打皱现象产生。
另外，在开卷情况中，第三组中的POE+SEBS+PP填料是三组试验组中开卷最为困难。在膜材生产后7-14天内进行开卷，我们发现第三组的开卷性能是三组中最差的。另外，第三组在生产的过程中容易出现水纹及螺杆堵料的现象，由此我们推断，第三组并不适合车间批量生产。
从上述结果综合来看，第二组中SEBS和PP有一定耐温效果，在实际生产应用中发现撕膜断膜的现象基本消除，除了小部分的气泡外，板材使用情况基本符合客户使用。在后续的配比更换中，我们调整粘性，加大膜材自身的排气效果，达到了消除客户在使用中的气泡现象。
2、基材层(中层)材料的选择及配比试验。
将粘性层固定选用SEBS:PP填料＝9:1(占总静电膜的5％)，背胶层固定选用LDPE(占总静电膜的45％)，耐温板材统一选用黑色的PMMA板材。按照下表调整粘性层材料及配比，进行耐温性能考察。
表2.基材层生产和耐温情况考察(LDPE+LLDPE)
Figure BDA0002341829010000042
由上可知，基材层LDPE+LLDPE的组合，对耐温的效果影响不大，主要还是由于LDPE与LLDPE的热软化温度过于接近，导致耐温效果无明显提升。
表3.基材层生产和耐温情况考察(LDPE+HDPE)
Figure BDA0002341829010000043
Figure BDA0002341829010000051
由上可知，基材层LDPE+HDPE的组合，加入HDPE后，在80-100℃的耐温效果显著，随着HDPE的含量增加，耐温的效果逐渐凸显，直到120-130℃，由于板材开始发生变形，第一二组(LDPE：HDPE＝1:1和1：2)才发生了破膜的现象。由此看来，HDPE有不错的耐温效果，不过由于HDPE的加工性能较差，膜材生产的温度需达到180-195℃，膜材生产收卷时容易有气泡、边皱、厚薄不均等现象，并非适宜材料。
表4.基材层生产和耐温情况考察(LDPE+MLLDPE)
Figure BDA0002341829010000052
由上可知，基材层LDPE+MLLDPE的组合，加入茂金属聚乙烯后，膜材生产情况达到了改善，不过耐温的情况并没有达到显著的提升。
表5.基材层生产和耐温情况考察(LDPE+耐温PP)
Figure BDA0002341829010000053
由上可知，基材层LDPE+耐温PP填料的组合，加入耐温PP填料后，耐温得到了较为明显的提升，不过随着耐温PP填料的含量增加，生产难度加大，中层螺杆的压力增加，使得滤网容易受到过高的压力影响导致穿网。其次，耐温PP填料的含量增加，导致中层堵料的风险加剧，膜材的厚薄无法得到较好的调整。
另外，LDPE在高达150℃的放置下，由于自身的软化温度在78-85℃之间，过高的使用温度导致膜材变脆，容易发生撕断膜的现象。
表6.基材层生产和耐温情况考察(MLLDPE+耐温PP)
Figure BDA0002341829010000061
由上可知，基材层MLLDPE+耐温PP填料的组合，用MLLDPE来替换LDPE，在保证耐温性的同时，由于茂金属聚乙烯可以提供足够的断裂伸长率，可以缓膜材的在过高使用温度后的撕断膜现象，取得了非常好的效果。且将MLLDPE：耐温PP填料控制在4-5:1，具有较好的加工性能。
3、背胶层(内层)材料的选择及配比试验。
将粘性层固定选用SEBS:PP填料＝9:1(占总静电膜的5％)，基材层固定选用MLLDPE:耐温PP填料＝4:1(占总静电膜的50％)，耐温板材统一选用黑色的PMMA板材。按照下表调整粘性层材料及配比，进行耐温性能考察。
表7.背胶层生产和耐温情况考察(LDPE+LLDPE)
Figure BDA0002341829010000062
Figure BDA0002341829010000071
上述结果说明，在背胶层中加入耐温PP填料，可以提高产品性能，不过耐温PP填料不宜添加过多，由此我们多次的试验证明，在背胶层加入10-20％耐温PP填料最佳。但耐温PP填料超过20％，生产的难度逐步上升，膜材强度增加，同时生产工艺温度也要同步上升直至200℃，不适合进行批量生产。
实施例1
一种耐高温静电膜，采用以下原料和工艺制备得到。
表8.静电膜工艺和配比
配比 占比(％) 工艺温度 螺杆压力
粘性层(外层) 耐温SEBS：耐温PP填料＝9:1 5％ 180-185℃ ≤30
基材层(中层) MLLDPE：耐温PP填料＝9:1 50％ 182-188℃ ≤35
背胶层(内层) LDPE：耐温PP填料＝4:1 45％ 182-188℃ ≤30
备注：粘力要求在100-150gf/25mm(304标准钢板测试)
上述配比和工艺制备得到的静电膜，可满足热吸塑工艺温度80-120℃的要求，且满足吸塑深度在3-5cm，吸塑时长不超过5min。
实施例2
一种耐高温静电膜，采用以下原料和工艺制备得到。
表9.静电膜工艺和配比
配比 占比(％) 工艺温度 螺杆压力
粘性层(外层) 耐温POE：耐温PP填料＝9:1 6-8％ 180-185℃ ≤30
基材层(中层) MLLDPE：耐温PP填料＝8:2 50％ 182-188℃ ≤35
背胶层(内层) LDPE：耐温PP填料＝9:1 42-44％ 182-188℃ ≤30
备注：粘力要求在12-15gf/25mm(304标准钢板测试)
上述配比和工艺制备得到的静电膜，可满足热吸塑工艺温度120-150℃的要求，且满足吸塑深度在3-5cm，吸塑时长不超过5min。
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)

1.一种耐高温静电膜，其特征在于，包括依次叠层设置的粘性层、基材层和背胶层，所述静电膜由以下原料制备而成：
所述粘性层包括以下重量份比的原料：
PP填料 1份
POE或SEBS 5-15份
基材层包括以下重量份比的原料：
PP填料 1份
低密度聚乙烯或茂金属聚乙烯 4-6份
背胶层包括以下重量份比的原料：
PP填料 1份
低密度聚乙烯 3-10份
且所述粘性层、基材层和背胶层分别占所述静电膜总量的1-10％，40-60％，35-55％。
2.根据权利要求1所述的耐高温静电膜，其特征在于，所述粘性层由重量份比为8-10:1的SEBS:PP填料组成。
3.根据权利要求1所述的耐高温静电膜，其特征在于，所述基材层由由重量份比4-5:1的茂金属聚乙烯：PP填料组成。
4.根据权利要求1所述的耐高温静电膜，其特征在于，所述背胶层由由重量份比4-9:1的低密度聚乙烯：PP填料组成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的耐高温静电膜，其特征在于，所述所述粘性层、基材层和背胶层分别占所述静电膜总量的2.5-7.5％，45-55％，40-50％。
6.权利要求1-5任一项所述的耐高温静电膜的制备方法，其特征在于，按配方量称取原料混合，采用三层共挤出螺杆，通过吹塑工艺制备。
7.根据权利要求6所述的耐高温静电膜的制备方法，其特征在于，控制粘性层的吹塑工艺温度为180-185℃，基材层的吹塑工艺温度为182-188℃，背胶层的吹塑工艺温度为182-188℃。
8.根据权利要求7所述的耐高温静电膜的制备方法，其特征在于，控制粘性层的螺杆压力≤30MPA，基材层的螺杆压力≤35MPA，背胶层的螺杆压力≤30MPA。
9.权利要求1-5任一项所述的耐高温静电膜在热吸塑工艺中的应用。
10.根据权利要求9所述的耐高温静电膜在热吸塑工艺中的应用，其特征在于，以所述粘性层与被贴物进行表面接触而贴附使用。
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Title
陈昌杰: "功能性薄膜之三——表面保护膜", 《塑料包装》 *

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