CN111333891A - 一种高强度pp撕裂膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度PP撕裂膜的制备方法，包括如下步骤：第一步、按照如下重量份：改性聚丙烯60‑70份、玄武岩纤维18‑22份、聚烯烃弹性体4‑6份、马来酸酐接枝聚丙烯2‑3份、硅酮粉1.2‑1.5份、复合抗氧剂0.1‑0.2份称取各原料；第二步、共混造粒；第三步、吹膜。本发明通过采用改性聚丙烯作为PP撕裂膜基体，在聚丙烯分子链中引入苯环，能够提高聚丙烯的强度，通过对玄武岩进行改性后与马来酸酐接枝聚丙烯一同对膜进行增强，使得玄武岩纤维能够均匀分散于PP基体内，起到高效的增强作用；硅酮粉的辅配，不仅能够进一步提高无机填充物与PP基体的界面结合力，增强聚丙烯的加工性能，得到一种高强度的PP撕裂膜，能够提高撕裂膜的耐用性。

Description

一种高强度PP撕裂膜的制备方法
技术领域
本发明属于薄膜加工技术领域，具体是涉及一种高强度PP撕裂膜的制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等。其在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。以PP为原料制成的撕裂膜，具有很强的拉力强度，手感质地柔软，无毒无味无污染，外形美观大方，颜色鲜艳等优点，适用于捆扎打包。
专利号为CN201510147097.3的中国发明专利公开了一种PP撕裂膜及其制备方法，其原料按质量份数配比如下：PP100份，抗氧剂0.1-0.2份，聚乙二醇2-10份，PE4.5-6.5份，EBS20-60份，云母10-30份，纳米二氧化硅0.5-1份，硬脂酸铅0.1-0.5份，聚乙烯蜡1-2份，LDPE10-30份，一种制备所述的PP撕裂膜的方法，步骤为：第一步：按照质量份数配比称取PP、抗氧剂、聚乙二醇、PE、EBS、云母、纳米二氧化硅、硬脂酸铅、聚乙烯蜡和LDPE；第二步：将所有原料投入高速混合机中混合均匀；第三步：双螺杆挤出机挤出。该撕裂膜包含有多种原料，云母和纳米二氧化硅与PP基体存在相容性差的问题，进而影响撕裂膜的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度PP撕裂膜的制备方法，通过采用改性聚丙烯作为PP撕裂膜基体，在聚丙烯分子链中引入苯环，能够提高聚丙烯的强度，通过对玄武岩进行改性后与马来酸酐接枝聚丙烯一同对膜进行增强，使得玄武岩纤维能够均匀分散于PP基体内，起到高效的增强作用；硅酮粉的辅配，不仅能够进一步提高无机填充物与PP基体的界面结合力，而且能够增强聚丙烯的加工性能，得到一种高强度的PP撕裂膜，能够提高撕裂膜的耐用性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度PP撕裂膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步、按照如下重量份：改性聚丙烯60-70份、玄武岩纤维18-22份、聚烯烃弹性体4-6份、马来酸酐接枝聚丙烯2-3份、硅酮粉1.2-1.5份、复合抗氧剂0.1-0.2份称取各原料；
第二步、将改性聚丙烯、聚烯烃弹性体、硅酮粉和抗氧剂在高混机中充分混合搅拌4-5min制成预混料，再将预混料加入双螺杆挤出机主喂料口，随后在挤出机侧喂料口加入改性玄武岩纤维和马来酸酐接枝聚丙烯，通过熔融共混后，经水冷风干后进行造粒，挤出机长径比为44：1，挤出机机筒温度从主喂料口到模头1-12段温度范围为180-230℃；
第三步、将第二步得到的粒料在85℃下干燥4h，再经吹膜机吹膜，得到所述PP撕裂膜。
进一步地，所述复合抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168，二者的质量之比为1：2。
进一步地，所述改性聚丙烯由如下方法制备：
在反应釜中加入1kg去离子水、1.6-1.8g乳化剂、0.8-1g过硫酸钠、65-75g丙烯单体，将反应釜转移至水浴锅中，在55-60℃下进行预聚合反应30-40min，接着将反应釜移出水浴锅，自然冷却至室温，再依次加入加入0.3-0.4g乳化剂、0.4-0.5g过硫酸钠、10-14g苯乙烯、26-30g丙烯单体，将反应釜再次放入水浴锅中，在95-105℃下进行共聚合反应4-5h，反应结束后，加入100mL甲醇和100mL的饱和食盐水进行破乳，经过滤、水洗、干燥后，得到改性聚丙烯。
进一步地，所述改性玄武岩纤维由如下方法制备：
将玄武岩纤维与水以1g：50mL的比例混合,依次经超声波分散0.5h、机械搅拌8h以上,得到初步分散的浆料；将月桂酸放入烧杯中,加两到三倍量的无水乙醇将其溶解，将月桂酸-乙醇溶液倒入初步分散的浆料中,在80℃水浴条件下回流搅拌3-4h，反应完成后,经冷却、抽滤、洗涤后，放入60℃干燥箱内干燥8-10h，得到改性玄武岩纤维。
进一步地，所述月桂酸的加入量为玄武岩纤维质量的5％。
本发明的有益效果：
本发明采用改性聚丙烯作为薄膜基体，采用乳液聚合方式，在聚丙烯聚合过程中加入苯乙烯进行共聚反应，从而在PP分子链中引入苯环，刚性苯环的引入，能够有效提高聚丙烯的强度；
本发明在PP撕裂膜原料中加入了硅酮粉，将有机硅酮与聚丙烯共混时，无机填充剂以成核的结构包覆在有机硅酮里面，其分子间的作用力强于有机硅酮和无机填充剂，另一端是有机硅酮与聚丙烯结合嵌入PP分子链段结构中，在界面层具有承上启下的作用，不仅能够连接无机物，还能融合聚丙烯，从而促进其他填料和添加剂分散、润滑、增强增韧等共混改性；有机硅酮加入聚丙烯中，由于有机硅酮分子链之间的摩擦系数小，平均分散嵌入聚丙烯分子链中，减小了PP分子链段之间的摩擦和PP分子链段与加工设备之间的摩擦，提高了聚丙烯的滑动性，润滑作用增强，挤出性能得到提高，改进了聚丙烯流延膜的润滑性，使聚丙烯流延膜膜表面更加光滑，光泽度得到明显增加；
本发明采用改性玄武岩纤维对撕裂膜进行增强，玄武岩纤维表面的硅羟基能够与月桂酸分子上的羧基官能团发生反应，在纤维表面接枝上长的烷基链，从而在玄武岩纤维表面形成月桂酸分子的有机层，能够减小玄武岩纤维的团聚现象；此外，玄武岩纤维表面未反应完全的硅羟基也能与马来酸酐接枝聚丙烯分子上的酸酐集团反应，通过化学键合方式和分子间氢键作用提高玄武岩纤维与PP基体的界面强度；因此，改性玄武岩能够均匀分布于PP基体中，加上玄武岩纤维本身具有极高的力学性能，使得薄膜在受到外力作用时，能够有效传递应力，进而起到增强的作用；
本发明通过采用改性聚丙烯作为PP撕裂膜基体，在聚丙烯分子链中引入苯环，能够提高聚丙烯的强度，通过对玄武岩进行改性后与马来酸酐接枝聚丙烯一同对膜进行增强，使得玄武岩纤维能够均匀分散于PP基体内，起到高效的增强作用；硅酮粉的辅配，不仅能够进一步提高无机填充物与PP基体的界面结合力，而且能够增强聚丙烯的加工性能，得到一种高强度的PP撕裂膜，能够提高撕裂膜的耐用性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明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。
一种高强度PP撕裂膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步、按照如下重量份：改性聚丙烯60-70份、玄武岩纤维18-22份、聚烯烃弹性体4-6份、马来酸酐接枝聚丙烯2-3份、硅酮粉1.2-1.5份、复合抗氧剂0.1-0.2份称取各原料；
复合抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168，二者的质量之比为1：2；
第二步、将改性聚丙烯、聚烯烃弹性体、硅酮粉和抗氧剂在高混机中充分混合搅拌4-5min制成预混料，再将预混料加入双螺杆挤出机主喂料口，随后在挤出机侧喂料口加入改性玄武岩纤维和马来酸酐接枝聚丙烯，通过熔融共混后，经水冷风干后进行造粒，挤出机长径比为44：1，挤出机机筒温度从主喂料口到模头1-12段温度范围为180-230℃；
第三步、将第二步得到的粒料在85℃下干燥4h，再经吹膜机吹膜，得到所述PP撕裂膜；
改性聚丙烯由如下方法制备：
在反应釜中加入1kg去离子水、1.6-1.8g乳化剂、0.8-1g过硫酸钠、65-75g丙烯单体，将反应釜转移至水浴锅中，在55-60℃下进行预聚合反应30-40min，接着将反应釜移出水浴锅，自然冷却至室温，再依次加入加入0.3-0.4g乳化剂、0.4-0.5g过硫酸钠、10-14g苯乙烯、26-30g丙烯单体，将反应釜再次放入水浴锅中，在95-105℃下进行共聚合反应4-5h，反应结束后，加入100mL甲醇和100mL的饱和食盐水进行破乳，经过滤、水洗、干燥后，得到改性聚丙烯；
采用乳液聚合方式，在聚丙烯聚合过程中加入苯乙烯进行共聚反应，从而在PP分子链中引入苯环，刚性苯环的引入，能够有效提高聚丙烯的强度；
在PP撕裂膜原料中加入硅酮粉，将有机硅酮与聚丙烯共混时，无机填充剂以成核的结构包覆在有机硅酮里面，其分子间的作用力强于有机硅酮和无机填充剂，另一端是有机硅酮与聚丙烯结合嵌入PP分子链段结构中，在界面层具有承上启下的作用，不仅能够连接无机物，还能融合聚丙烯，从而促进其他填料和添加剂分散、润滑、增强增韧等共混改性；有机硅酮加入聚丙烯中，由于有机硅酮分子链之间的摩擦系数小，平均分散嵌入聚丙烯分子链中，减小了PP分子链段之间的摩擦和PP分子链段与加工设备之间的摩擦，提高了聚丙烯的滑动性，润滑作用增强，挤出性能得到提高，改进了聚丙烯流延膜的润滑性，使聚丙烯流延膜膜表面更加光滑，光泽度得到明显增加；
改性玄武岩纤维由如下方法制备：
将玄武岩纤维与水以1g：50mL的比例混合,依次经超声波分散0.5h、机械搅拌8h以上,得到初步分散的浆料；将月桂酸(月桂酸的加入量为玄武岩纤维质量的5％)放入烧杯中,加两到三倍量的无水乙醇将其溶解，将月桂酸-乙醇溶液倒入初步分散的浆料中,在80℃水浴条件下回流搅拌3-4h，反应完成后,经冷却、抽滤、洗涤后，放入60℃干燥箱内干燥8-10h，得到改性玄武岩纤维；
玄武岩纤维表面的硅羟基能够与月桂酸分子上的羧基官能团发生反应，在纤维表面接枝上长的烷基链，从而在玄武岩纤维表面形成月桂酸分子的有机层，能够减小玄武岩纤维的团聚现象；此外，玄武岩纤维表面未反应完全的硅羟基也能与马来酸酐接枝聚丙烯分子上的酸酐集团反应，通过化学键合方式和分子间氢键作用提高玄武岩纤维与PP基体的界面强度；因此，改性玄武岩能够均匀分布于PP基体中，加上玄武岩纤维本身具有极高的力学性能，使得薄膜在受到外力作用时，能够有效传递应力，进而起到增强的作用。
实施例1
一种高强度PP撕裂膜由如下步骤制成：
第一步、按照如下重量份：改性聚丙烯60份、玄武岩纤维18份、聚烯烃弹性体4份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、硅酮粉1.2份、复合抗氧剂0.1份称取各原料；
第二步、将改性聚丙烯、聚烯烃弹性体、硅酮粉和抗氧剂在高混机中充分混合搅拌4min制成预混料，再将预混料加入双螺杆挤出机主喂料口，随后在挤出机侧喂料口加入改性玄武岩纤维和马来酸酐接枝聚丙烯，通过熔融共混后，经水冷风干后进行造粒；
第三步、将第二步得到的粒料在85℃下干燥4h，再经吹膜机吹膜，得到所述PP撕裂膜。
实施例2
一种高强度PP撕裂膜由如下步骤制成：
第一步、按照如下重量份：改性聚丙烯65份、玄武岩纤维20份、聚烯烃弹性体5份、马来酸酐接枝聚丙烯2.5份、硅酮粉1.4份、复合抗氧剂0.15份称取各原料；
第二步、将改性聚丙烯、聚烯烃弹性体、硅酮粉和抗氧剂在高混机中充分混合搅拌4.5min制成预混料，再将预混料加入双螺杆挤出机主喂料口，随后在挤出机侧喂料口加入改性玄武岩纤维和马来酸酐接枝聚丙烯，通过熔融共混后，经水冷风干后进行造粒；
第三步、将第二步得到的粒料在85℃下干燥4h，再经吹膜机吹膜，得到所述PP撕裂膜。
实施例3
一种高强度PP撕裂膜由如下步骤制成：
第一步、按照如下重量份：改性聚丙烯70份、玄武岩纤维22份、聚烯烃弹性体6份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、硅酮粉1.5份、复合抗氧剂0.2份称取各原料；
第二步、将改性聚丙烯、聚烯烃弹性体、硅酮粉和抗氧剂在高混机中充分混合搅拌5min制成预混料，再将预混料加入双螺杆挤出机主喂料口，随后在挤出机侧喂料口加入改性玄武岩纤维和马来酸酐接枝聚丙烯，通过熔融共混后，经水冷风干后进行造粒；
第三步、将第二步得到的粒料在85℃下干燥4h，再经吹膜机吹膜，得到所述PP撕裂膜。
对比例1
将实施例1原料中的聚丙烯换成普通聚丙烯，其余原料及制备过程不变。
对比例2
将实施例1原料中的改性玄武岩纤维换成普通玄武岩纤维，其余原料及制备过程不变。
对实施例1-3和对比例1-2得到的撕裂膜进行如下性能测试，采用万能试验机对膜进行拉伸强度测试，
Figure BDA0002474072170000081
由上表可知，实施例1-3制得的撕裂膜的拉伸强度为15.4-15.7MPa，拉伸模量为640-662MPa，说明本发明制得的撕裂膜具有较高的拉伸性能，具有高强度；结合对比例1，说明聚丙烯经过共聚改性后，在分子链上引入苯环，能够有效提高聚丙烯的强度；结合对比例2，说明玄武岩纤维经过改性处理后能够均匀分布于PP基体中，充分发挥增强性能。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高强度PP撕裂膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、按照如下重量份：改性聚丙烯60-70份、玄武岩纤维18-22份、聚烯烃弹性体4-6份、马来酸酐接枝聚丙烯2-3份、硅酮粉1.2-1.5份、复合抗氧剂0.1-0.2份称取各原料；
第二步、将改性聚丙烯、聚烯烃弹性体、硅酮粉和抗氧剂在高混机中充分混合搅拌4-5min制成预混料，再将预混料加入双螺杆挤出机主喂料口，随后在挤出机侧喂料口加入改性玄武岩纤维和马来酸酐接枝聚丙烯，通过熔融共混后，经水冷风干后进行造粒，挤出机长径比为44：1，挤出机机筒温度从主喂料口到模头1-12段温度范围为180-230℃；
第三步、将第二步得到的粒料在85℃下干燥4h，再经吹膜机吹膜，得到所述PP撕裂膜。
2.根据权利要求1所述的一种高强度PP撕裂膜的制备方法，其特征在于，所述复合抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168，二者的质量之比为1：2。
3.根据权利要求1所述的一种高强度PP撕裂膜的制备方法，其特征在于，所述改性聚丙烯由如下方法制备：
在反应釜中加入1kg去离子水、1.6-1.8g乳化剂、0.8-1g过硫酸钠、65-75g丙烯单体，将反应釜转移至水浴锅中，在55-60℃下进行预聚合反应30-40min，接着将反应釜移出水浴锅，自然冷却至室温，再依次加入加入0.3-0.4g乳化剂、0.4-0.5g过硫酸钠、10-14g苯乙烯、26-30g丙烯单体，将反应釜再次放入水浴锅中，在95-105℃下进行共聚合反应4-5h，反应结束后，加入100mL甲醇和100mL的饱和食盐水进行破乳，经过滤、水洗、干燥后，得到改性聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的一种高强度PP撕裂膜的制备方法，其特征在于，所述改性玄武岩纤维由如下方法制备：
将玄武岩纤维与水以1g：50mL的比例混合,依次经超声波分散0.5h、机械搅拌8h以上,得到初步分散的浆料；将月桂酸放入烧杯中,加两到三倍量的无水乙醇将其溶解，将月桂酸-乙醇溶液倒入初步分散的浆料中,在80℃水浴条件下回流搅拌3-4h，反应完成后,经冷却、抽滤、洗涤后，放入60℃干燥箱内干燥8-10h，得到改性玄武岩纤维。
5.根据权利要求4所述的一种高强度PP撕裂膜的制备方法，其特征在于，所述月桂酸的加入量为玄武岩纤维质量的5％。
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