CN111454474A - 一种活性炭透气膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涉及透气膜技术领域，尤其涉及一种活性炭透气膜的制备方法，解决现有技术透气膜使用过程中不良气味通过透气孔散发至周边环境的问题，包括以下步骤：a.将聚乙烯、改性活性炭、抗氧剂、硬脂酸、润滑剂、成膜助剂进行预干燥，然后装入高速混合机内，搅拌至均匀；b.将混合均匀后的原料加入双螺杆挤出机，挤出分切造粒，制得活性炭透气膜专用料；c.将活性炭透气膜专用料、干燥剂送入配料室，搅拌混合均匀后输送到烘干室；d.干燥后的活性炭透气膜专用料经过流延机成膜，冷却、预热、二次单向拉伸、热定型、冷却定型、电晕处理、切边、收卷，即得活性炭透气膜。

Description

一种活性炭透气膜的制备方法
技术领域
本发明涉及透气膜技术领域，尤其涉及一种活性炭透气膜的制备方法。
背景技术
透气膜是一种具有微孔透气结构的复合塑料薄膜，其特点是在有机树脂基料中加入无机填料，二者共混制膜，再通过对膜层进行单向或双向拉伸，使有机树脂基料与填料微粒表面发生分离并在填料微粒之间产生相互连通的微孔道，从而形成微孔透气膜。微孔透气膜上的微孔允许气体通过，而直径大于微孔的液体不能通过，具有“透气不透水”的特性，广泛应用于个人护理用品、医疗卫生等领域，例如卫生巾、尿不湿、药用手套、医用手术服等。碳酸钙资源丰富、价格低廉、综合性能良好，是薄膜加工中使用最广泛、用量最大的无机填料。而聚乙烯(PE)原料来源丰富、易于加工成型、成膜效果好、手感舒适柔软，被广泛用于透气膜材料的有机树脂。
中国专利号：201610807650.6公开一种聚烯烃微孔透气膜，所述聚烯烃微孔透气膜由聚烯烃基材填充无机填料，经流延挤出、拉伸、热定型成膜工序制成，所述无机填料为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙和二氧化钛中的一种或几种的混合物；所述聚烯烃基材为茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯的混合物；所述茂金属聚乙烯的熔融指数为1～4g/10min，密度为0.918～0.927g/cm3，所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为1～4g/10min，密度为0.917～0.935g/cm3；所述茂金属聚乙烯和所述线性低密度聚乙烯按照质量比为3：2或4：1。该发明制备的透气膜基重范围在18～25gsm，水蒸气透过率可达8000g/m2·24h以上，首小时水蒸气透过率可达到1000g/m2·h，针对卫生用品的使用环境，可有效提升卫生用品的湿度调节能力，改善使用者的使用体验。现有的一次性卫生用品使用的透气膜材料，一味地考虑降低产品的基重，增加产品的透气性，而忽略了产品使用过程中不良气味通过透气孔散发至周边环境的问题。
发明内容
因此，针对以上内容，本发明提供一种活性炭透气膜的制备方法，解决现有技术透气膜使用过程中不良气味通过透气孔散发至周边环境的问题。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种活性炭透气膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)活性炭透气膜专用料的制备
a.将聚乙烯、改性活性炭、抗氧剂、硬脂酸、润滑剂、成膜助剂进行预干燥，然后装入高速混合机内，搅拌至均匀；
b.将混合均匀后的原料加入双螺杆挤出机，挤出分切造粒，制得活性炭透气膜专用料，其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是140-165℃、165-185℃、170-190℃、185-200℃、185-200℃、180-190℃；
(2)活性炭透气膜的制备
c.将上述活性炭透气膜专用料、干燥剂送入配料室搅拌混合，搅拌混合均匀后输送到烘干室，所述烘干室底部通入热空气，对活性炭透气膜专用料进行干燥，干燥2-5h；
d.上述干燥后的活性炭透气膜专用料经过流延机成膜，冷却、预热、二次单向拉伸、热定型、冷却定型、电晕处理、切边、收卷，即得活性炭透气膜。
进一步的改进是：所述步骤a中活性炭透气膜专用料包括以下重量份的原料：65-90份聚乙烯、40-80份改性活性炭、0.4-0.8份抗氧剂、0.9-1.5份硬脂酸、1-2份润滑剂、0.5-1份成膜助剂。
进一步的改进是：所述改性活性炭的粒度为D97＝1-10μm。
进一步的改进是：所述改性活性炭的制备步骤为：(1)将活性炭放入400-500℃的马弗炉内高温加热1-3h；(2)步骤(1)所得的活性炭内加入50％乙醇水溶液，超声分散20-40min，然后加热至60-80℃，再加入活性炭质量分数3％的偶联剂，搅拌40-80min，然后抽滤、烘干，得到改性活性炭，所述活性炭、乙醇水溶液的质量比为1：2-4。
进一步的改进是：所述润滑剂为聚乙烯蜡、N,N'-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙中的任意一种，所述成膜助剂为壳聚糖、十二碳醇酯中的任意一种，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-二(β-萘基)对苯二胺中的任意一种或两种以上以任意比混合而成。
进一步的改进是：所述流延机的料筒温度为180-240℃，模头温度为200-220℃。
进一步的改进是：所述步骤d中第一次拉伸比为0.8-1.5，第二次拉伸比为1.0-1.8。
进一步的改进是：所述步骤d中活性炭透气膜专用料经过吹塑机成膜，吹塑机机筒温度为200-240℃，口模温度为190-210℃，吹胀比为1.8-3.0。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
1、活性炭在400-500℃高温下加热，炭表面基团成为小分子脱离，活性炭比表面积的增大，使其对气体的吸附能力增强，使用过程中臭味性气体被吸附在活性炭微孔内，达到净化的作用。当温度超过500℃后，活性炭表面的含氧基团数和酸性基团数大量损失，使活性炭表面的总酸度减小,从而降低了活性炭吸附氨气等臭味气体的能力。高温加热后的活性炭再利用超声分散、偶联剂改性，克服活性炭填料与有机树脂聚乙烯之间在化学结构和物理形态上存在的显著差异性，制得的改性活性炭与有机树脂聚乙烯产生良好的相容性、分散性，在流延成膜或吹塑成膜后得到分布均匀、透气量大的透气膜，提高了透气膜材料的综合性能。
2、在活性炭透气膜专用料流延成膜或吹塑成膜前先进行干燥处理，包括加入干燥剂混合以及通入热空气烘干，使得活性炭透气膜专用料的含水量在0.1‰以下，防止流延成膜过程中因活性炭透气膜专用料含水量太高而造成生产出的透气膜表面破洞、粗糙不平整等问题。
3、聚乙烯为结晶性高聚物，若结晶度过高会容易造成透气膜产生收缩、影响透气膜的透明度，因此流延成膜或吹塑成膜后进行冷却处理，降低聚乙烯树脂的结晶度，使得透气膜收缩率小。
4、活性炭透气膜专用料流延成膜或吹塑成膜后进行拉伸，拉伸过程中聚乙烯基体与活性炭颗粒表面发生分离并在填料颗粒之间发展出相互连通的微孔道，二次单向拉伸可以形成更加均匀的微孔，提高透气膜产品水蒸气透过率。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。
实施例一
一种活性炭透气膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)活性炭透气膜专用料的制备
a.将65份聚乙烯、40份改性活性炭、0.4份三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、0.9份硬脂酸、1份聚乙烯蜡、0.5份壳聚糖进行预干燥，然后装入高速混合机内，搅拌至均匀；
所述改性活性炭的粒度为D97＝10μm，其制备步骤为：(1)将活性炭放入400℃的马弗炉内高温加热3h；(2)步骤(1)所得的活性炭内加入50％乙醇水溶液，超声分散20min，然后加热至60℃，再加入活性炭质量分数3％的硅烷偶联剂KH550，搅拌40min，然后抽滤、烘干，得到改性活性炭，所述活性炭、乙醇水溶液的质量比为1：2；
b.将混合均匀后的原料加入双螺杆挤出机，挤出分切造粒，制得活性炭透气膜专用料，其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是140℃、165℃、170℃、185℃、185-200℃、180-190℃；
(2)活性炭透气膜的制备
c.将上述活性炭透气膜专用料、干燥剂送入配料室搅拌混合，搅拌混合均匀后输送到烘干室，所述烘干室底部通入热空气，对活性炭透气膜专用料进行干燥，干燥2h；
d.上述干燥后的活性炭透气膜专用料经过流延机成膜，冷却、预热、二次单向拉伸、热定型、冷却定型、电晕处理、切边、收卷，即得活性炭透气膜，其中所述流延机的料筒温度为180℃，模头温度为200℃，第一次拉伸比为0.8，第二次拉伸比为1.0。
实施例二
一种活性炭透气膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)活性炭透气膜专用料的制备
a.将75份聚乙烯、60份改性活性炭、0.6份1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1.2份硬脂酸、1.5份N,N'-乙撑双硬脂酰胺、0.7份十二碳醇酯进行预干燥，然后装入高速混合机内，搅拌至均匀；
所述改性活性炭的粒度为D97＝6μm，其制备步骤为：(1)将活性炭放入450℃的马弗炉内高温加热2h；(2)步骤(1)所得的活性炭内加入50％乙醇水溶液，超声分散30min，然后加热至70℃，再加入活性炭质量分数3％的钛酸酯偶联剂KR-38S，搅拌60min，然后抽滤、烘干，得到改性活性炭，所述活性炭、乙醇水溶液的质量比为1：3；
b.将混合均匀后的原料加入双螺杆挤出机，挤出分切造粒，制得活性炭透气膜专用料，其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是155℃、175℃、180℃、190℃、190℃、185℃；
(2)活性炭透气膜的制备
c.将上述活性炭透气膜专用料、干燥剂送入配料室搅拌混合，搅拌混合均匀后输送到烘干室，所述烘干室底部通入热空气，对活性炭透气膜专用料进行干燥，干燥3h；
d.上述干燥后的活性炭透气膜专用料经过流延机成膜，冷却、预热、二次单向拉伸、热定型、冷却定型、电晕处理、切边、收卷，即得活性炭透气膜，其中所述流延机的料筒温度为200℃，模头温度为210℃，第一次拉伸比为1.2，第二次拉伸比为1.4。
实施例三
一种活性炭透气膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)活性炭透气膜专用料的制备
a.将90份聚乙烯、80份改性活性炭、0.8份β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1.5份硬脂酸、2份硬脂酸钙、1份壳聚糖进行预干燥，然后装入高速混合机内，搅拌至均匀；
所述改性活性炭的粒度为D97＝2μm，其制备步骤为：(1)将活性炭放入500℃的马弗炉内高温加热1h；(2)步骤(1)所得的活性炭内加入50％乙醇水溶液，超声分散40min，然后加热至80℃，再加入活性炭质量分数3％的硅烷偶联剂KH560，搅拌80min，然后抽滤、烘干，得到改性活性炭，所述活性炭、乙醇水溶液的质量比为1：4；
b.将混合均匀后的原料加入双螺杆挤出机，挤出分切造粒，制得活性炭透气膜专用料，其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是165℃、185℃、190℃、200℃、200℃、190℃；
(2)活性炭透气膜的制备
c.将上述活性炭透气膜专用料、干燥剂送入配料室搅拌混合，搅拌混合均匀后输送到烘干室，所述烘干室底部通入热空气，对活性炭透气膜专用料进行干燥，干燥5h；
d.上述干燥后的活性炭透气膜专用料经过吹塑机成膜，冷却、预热、二次单向拉伸、热定型、冷却定型、电晕处理、切边、收卷，即得活性炭透气膜，其中所述吹塑机机筒温度为200℃，口模温度为190℃，吹胀比为1.8，第一次拉伸比为1.5，第二次拉伸比为1.8。
性能测试
对实施例一至三制备得到的活性炭透气膜进行拉伸强度、水蒸气透过率方面测试，其中水蒸气透过率根据GB 1037-88《塑料薄膜和片材水蒸气性试验方法杯式法》进行测试；拉伸强度根据GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定》进行测试，结果见表1。
表1
Figure BDA0002466974710000081
由表1可以看出，本发明制备得到的活性炭透气膜具有优异的水蒸气透过率，其数值不低于6000g/(m2·24h)，还具有良好的拉伸强度。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (8)

1.一种活性炭透气膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)活性炭透气膜专用料的制备
a.将聚乙烯、改性活性炭、抗氧剂、硬脂酸、润滑剂、成膜助剂进行预干燥，然后装入高速混合机内，搅拌至均匀；
b.将混合均匀后的原料加入双螺杆挤出机，挤出分切造粒，制得活性炭透气膜专用料，其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是140-165℃、165-185℃、170-190℃、185-200℃、185-200℃、180-190℃；
(2)活性炭透气膜的制备
c.将上述活性炭透气膜专用料、干燥剂送入配料室搅拌混合，搅拌混合均匀后输送到烘干室，所述烘干室底部通入热空气，对活性炭透气膜专用料进行干燥，干燥2-5h；
d.上述干燥后的活性炭透气膜专用料经过流延机成膜，冷却、预热、二次单向拉伸、热定型、冷却定型、电晕处理、切边、收卷，即得活性炭透气膜。
2.根据权利要求1所述的一种活性炭透气膜的制备方法，其特征在于：所述步骤a中活性炭透气膜专用料包括以下重量份的原料：65-90份聚乙烯、40-80份改性活性炭、0.4-0.8份抗氧剂、0.9-1.5份硬脂酸、1-2份润滑剂、0.5-1份成膜助剂。
3.根据权利要求1所述的一种活性炭透气膜的制备方法，其特征在于：所述改性活性炭的粒度为D97＝1-10μm。
4.根据权利要求1所述的一种活性炭透气膜的制备方法，其特征在于：所述改性活性炭的制备步骤为：(1)将活性炭放入400-500℃的马弗炉内高温加热1-3h；(2)步骤(1)所得的活性炭内加入50％乙醇水溶液，超声分散20-40min，然后加热至60-80℃，再加入活性炭质量分数3％的偶联剂，搅拌40-80min，然后抽滤、烘干，得到改性活性炭，所述活性炭、乙醇水溶液的质量比为1：2-4。
5.根据权利要求1所述的一种活性炭透气膜的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、N,N'-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙中的任意一种，所述成膜助剂为壳聚糖、十二碳醇酯中的任意一种，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-二(β-萘基)对苯二胺中的任意一种或两种以上以任意比混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种活性炭透气膜的制备方法，其特征在于：所述流延机的料筒温度为180-240℃，模头温度为200-220℃。
7.根据权利要求1所述的一种活性炭透气膜的制备方法，其特征在于：所述步骤d中第一次拉伸比为0.8-1.5，第二次拉伸比为1.0-1.8。
8.根据权利要求1所述的一种活性炭透气膜的制备方法，其特征在于：所述步骤d中活性炭透气膜专用料经过吹塑机成膜，吹塑机机筒温度为200-240℃，口模温度为190-210℃，吹胀比为1.8-3.0。
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