CN111471260A - 一种抗菌型pvc薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌型PVC薄膜，由如下重量份的原料制成：改性PVC树脂60‑70份、增塑剂12‑15份、填料8‑10份、偶联剂2‑3份、热稳定剂2‑3份、环氧大豆油1‑2份；本发明还公开了该PVC薄膜的制备方法。本发明通过对聚氯乙烯进行接枝改性，不仅能够赋予聚氯乙烯优良的抗菌性能，并且还具有抗菌持久性；此外，改性后的PVC的疏水性能和柔韧性均得到了改善；再通过填料和偶联剂的增强，使薄膜具有良好的拉伸性能；制得的PVC薄膜不仅具备优良、持久的抗菌性能，而且具有良好的力学性能，具有广泛的应用空间。

Description

一种抗菌型PVC薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于PVC薄膜技术领域，具体地，涉及一种抗菌型PVC薄膜及其制备方法。
背景技术
PVC薄膜主要成份为聚氯乙烯，另有加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等。这种表面膜的最上层是漆，中间的主要成分是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂。PVC薄膜也是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。PVC薄膜的全球使用量在各种合成材料中高居第二。在可以生产三维表面膜的材料中，PVC是最适合的材料。采用聚氯乙烯制成的PVC薄膜，在抗菌性能上仍有所欠缺，人们越来越注重包装材料的抗菌性，因此，赋予PVC薄膜良好的抗菌性能，可以在包装领域具有更广泛的应用。
专利号为CN201410071523.5的中国发明专利公开了一种具备抗菌作用的PVC薄膜及其制备方法，按重量份数，所述薄膜由以下原料制成：PVC胶片100～200份、改性松香树脂20～50份、抗菌剂2～10份、VAE乳液20～50份、助剂5～15份，其中，抗菌剂为有机抗菌剂三嗪类防霉剂与吡啶类抗菌剂复合而成的复合抗菌剂三嗪类抗菌剂。该申请通过抗菌剂的共混，能够在一定程度上提高PVC薄膜的抗菌性能，但是采用共混改性工艺具有性能稳定性较差，使用寿命较短等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌型PVC薄膜及其制备方法，通过对聚氯乙烯进行接枝改性，不仅能够赋予聚氯乙烯优良的抗菌性能，并且还具有抗菌持久性；此外，改性后的PVC的疏水性能和柔韧性均得到了改善；再通过填料和偶联剂的增强，使薄膜具有良好的拉伸性能；制得的PVC薄膜不仅具备优良、持久的抗菌性能，而且具有良好的力学性能，具有广泛的应用空间。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种抗菌型PVC薄膜，由如下重量份的原料制成：改性PVC树脂60-70份、增塑剂12-15份、填料8-10份、偶联剂2-3份、热稳定剂2-3份、环氧大豆油1-2份；
所述抗菌型PVC薄膜由如下方法制备：
第一步、按照重量份数称取各原料，一同投入高速混合机中进行高速搅拌混合，混合温度为90-100℃，混合时间为2-3h，搅拌速度为300-400r/min；
第二步、将第一步得到的混合料进行预结晶和干燥操作，预结晶和干燥温度控制在200-210℃，干燥时间控制在1-3h；
第三步、将第二步得到的混合料投入双螺杆机进行进一步的熔融共混，熔融温度控制在260-280℃，螺杆转速为1500-1600r/min，搅拌时间控制在3-5h；
第四步、将第三步熔融好的混合料经挤出机挤出得到片材，再进行分步拉伸片材或同时双向拉伸片材，得到抗菌型PVC薄膜。
进一步地，所述填料为碳酸钙、白炭黑、硫酸钡的混合物，碳酸钙、白炭黑、硫酸钡的质量比为10:4-5:2-3，填料为粉末物质，粒径为80-100um。
进一步地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯和己二酸二辛酯，二者的质量之比为1:0.6-0.7。
进一步地，所述改性PVC树脂由如下方法制备：
S1、在四口烧瓶中加入12-15g聚氯乙烯、0.8-1.0g的引发剂BPO和100-120mL的1,2-二氯乙烷溶剂，搅拌混合均匀；
S2、将5.6-6.0g的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体缓慢滴加进反应体系，通氮气保护，恒温水浴加热，于温度条件下搅拌反应4-5h；
S3、反应结束，滴加70-80mL甲醇将树脂从溶剂中慢慢析出，真空抽滤，粗产物先用甲醇洗涤后再用蒸馏水洗涤3-4次，放入80℃烘箱中干燥6-7h，得到改性PVC树脂。
一种抗菌型PVC薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、按照重量份数称取各原料，一同投入高速混合机中进行高速搅拌混合，混合温度为90-100℃，混合时间为2-3h，搅拌速度为300-400r/min；
第二步、将第一步得到的混合料进行预结晶和干燥操作，预结晶和干燥温度控制在200-210℃，干燥时间控制在1-3h；
第三步、将第二步得到的混合料投入双螺杆机进行进一步的熔融共混，熔融温度控制在260-280℃，螺杆转速为1500-1600r/min，搅拌时间控制在3-5h；
第四步、将第三步熔融好的混合料经挤出机挤出得到片材，再进行分步拉伸片材或同时双向拉伸片材，得到抗菌型PVC薄膜。
本发明的有益效果：
本发明采用改性聚氯乙烯树脂作为薄膜的基体物质，用不饱和季铵盐通过自由基接枝反应，将不饱和季铵盐接枝到PVC侧链，制备出含有季铵盐侧链的改性PVC树脂，季铵盐本身是一种良好的抗菌剂，将其引入PVC分子链能够赋予PVC树脂良好的抗菌性能，此外，季铵盐是通过化学键合的方式与PVC分子链结合的，具有极高的耐溶剂或耐迁移特性，能够使PVC具备持久的抗菌性能；并且，引入的季铵盐是亲水性物质，能够改善PVC薄膜的疏水性质，可以实现表面自清洁作用；再者，侧链上季铵盐的引入，能够加强PVC链之间的相互作用，提高链的柔性，进而提高薄膜的柔韧性；
本发明通过对聚氯乙烯进行接枝改性，不仅能够赋予聚氯乙烯优良的抗菌性能，并且还具有抗菌持久性；此外，改性后的PVC的疏水性能和柔韧性均得到了改善；再通过填料和偶联剂的增强，使薄膜具有良好的拉伸性能；制得的PVC薄膜不仅具备优良、持久的抗菌性能，而且具有良好的力学性能，具有广泛的应用空间。
具体实施方式
下面将结合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。
一种抗菌型PVC薄膜，由如下重量份的原料制成：改性PVC树脂60-70份、增塑剂12-15份、填料8-10份、偶联剂2-3份、热稳定剂2-3份、环氧大豆油1-2份；
填料为碳酸钙、白炭黑、硫酸钡的混合物，碳酸钙、白炭黑、硫酸钡的质量比为10:4-5:2-3，填料为粉末物质，粒径为80-100um；
增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯和己二酸二辛酯，二者的质量之比为1:0.6-0.7；
热稳定剂为钡锌类稳定剂；
改性PVC树脂由如下方法制备：
S1、在四口烧瓶中加入12-15g聚氯乙烯(PVC)、0.8-1.0g的引发剂BPO和100-120mL的1,2-二氯乙烷溶剂，搅拌混合均匀；
S2、将5.6-6.0g的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体缓慢滴加进反应体系，通氮气保护，恒温水浴加热，于温度条件下搅拌反应4-5h；
S3、反应结束，滴加70-80mL甲醇将树脂从溶剂中慢慢析出，真空抽滤，粗产物先用甲醇洗涤后再用蒸馏水洗涤3-4次，放入80℃烘箱中干燥6-7h，得到改性PVC树脂；
用不饱和季铵盐通过自由基接枝反应，将不饱和季铵盐接枝到PVC侧链，制备出含有季铵盐侧链的改性PVC树脂，季铵盐本身是一种良好的抗菌剂，将其引入PVC分子链能够赋予PVC树脂良好的抗菌性能，此外，季铵盐是通过化学键合的方式与PVC分子链结合的，具有极高的耐溶剂或耐迁移特性，能够使PVC具备持久的抗菌性能；并且，引入的季铵盐是亲水性物质，能够改善PVC薄膜的疏水性质，可以实现表面自清洁作用；再者，侧链上季铵盐的引入，能够加强PVC链之间的相互作用，提高链的柔性，进而提高薄膜的柔韧性；
该PVC薄膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步、按照重量份数称取各原料，一同投入高速混合机中进行高速搅拌混合，混合温度为90-100℃，混合时间为2-3h，搅拌速度为300-400r/min；
第二步、将第一步得到的混合料进行预结晶和干燥操作，预结晶和干燥温度控制在200-210℃，干燥时间控制在1-3h；
第三步、将第二步得到的混合料投入双螺杆机进行进一步的熔融共混，熔融温度控制在260-280℃，螺杆转速为1500-1600r/min，搅拌时间控制在3-5h；
第四步、将第三步熔融好的混合料经挤出机挤出得到片材，再进行分步拉伸片材或同时双向拉伸片材，得到PVC薄膜。
实施例1
一种抗菌型PVC薄膜，由如下重量份的原料制成：改性PVC树脂60份、增塑剂12份、填料8份、偶联剂2份、热稳定剂2份、环氧大豆油1份；
该PVC薄膜由如下步骤制成：
第一步、按照重量份数称取各原料，一同投入高速混合机中进行高速搅拌混合，混合温度为90℃，混合时间为2h，搅拌速度为300r/min；
第二步、将第一步得到的混合料进行预结晶和干燥操作，预结晶和干燥温度控制在200℃，干燥时间控制在1h；
第三步、将第二步得到的混合料投入双螺杆机进行进一步的熔融共混，熔融温度控制在260℃，螺杆转速为1500r/min，搅拌时间控制在3h；
第四步、将第三步熔融好的混合料经挤出机挤出得到片材，再进行分步拉伸片材或同时双向拉伸片材，得到PVC薄膜。
实施例2
一种抗菌型PVC薄膜，由如下重量份的原料制成：改性PVC树脂65份、增塑剂13.5份、填料9份、偶联剂2.5份、热稳定剂2.5份、环氧大豆油1.5份；
该PVC薄膜由如下步骤制成：
第一步、按照重量份数称取各原料，一同投入高速混合机中进行高速搅拌混合，混合温度为95℃，混合时间为2.5h，搅拌速度为350r/min；
第二步、将第一步得到的混合料进行预结晶和干燥操作，预结晶和干燥温度控制在205℃，干燥时间控制在2h；
第三步、将第二步得到的混合料投入双螺杆机进行进一步的熔融共混，熔融温度控制在270℃，螺杆转速为1600r/min，搅拌时间控制在4h；
第四步、将第三步熔融好的混合料经挤出机挤出得到片材，再进行分步拉伸片材或同时双向拉伸片材，得到PVC薄膜。
实施例3
一种抗菌型PVC薄膜，由如下重量份的原料制成：改性PVC树脂70份、增塑剂15份、填料10份、偶联剂3份、热稳定剂3份、环氧大豆油2份；
该PVC薄膜由如下步骤制成：
第一步、按照重量份数称取各原料，一同投入高速混合机中进行高速搅拌混合，混合温度为100℃，混合时间为3h，搅拌速度为400r/min；
第二步、将第一步得到的混合料进行预结晶和干燥操作，预结晶和干燥温度控制在210℃，干燥时间控制在3h；
第三步、将第二步得到的混合料投入双螺杆机进行进一步的熔融共混，熔融温度控制在280℃，螺杆转速为1600r/min，搅拌时间控制在5h；
第四步、将第三步熔融好的混合料经挤出机挤出得到片材，再进行分步拉伸片材或同时双向拉伸片材，得到PVC薄膜。
对比例
PVC树脂制得的薄膜。
对实施例1-3和对比例制得的PVC薄膜做如下性能测试：按照GB/T 13022-1991方法测试薄膜力学性能；测试薄膜的水接触角；按照GB/T 31402-2015方法测试薄膜的抑菌性能，测试结果如下表所示：
Figure BDA0002514154020000071
由上表可知，实施例1-3制得的PVC薄膜的拉伸强度为2.7-2.8N，说明本发明制得的薄膜在填料的增强下，能够保持原有的拉伸强度；实施例1-3制得的PVC薄膜的断裂伸长率为250-252％，相较于对比例，具有显著的提升，说明PVC经过改性后，能够显著提升薄膜的柔韧性；实施例1-3制得的薄膜的水接触角为62-64°，说明PVC经过改性处理后，能够显著改善亲水性能；实施例1-3制得的PVC薄膜对金黄色葡萄球菌的抗菌率为99.5-99.8％，说明本发明制得的薄膜具有优异的抗菌性能。
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)

1.一种抗菌型PVC薄膜，其特征在于，由如下重量份的原料制成：改性PVC树脂60-70份、增塑剂12-15份、填料8-10份、偶联剂2-3份、热稳定剂2-3份、环氧大豆油1-2份；
所述抗菌型PVC薄膜由如下方法制备：
第一步、按照重量份数称取各原料，一同投入高速混合机中进行高速搅拌混合，混合温度为90-100℃，混合时间为2-3h，搅拌速度为300-400r/min；
第二步、将第一步得到的混合料进行预结晶和干燥操作，预结晶和干燥温度控制在200-210℃，干燥时间控制在1-3h；
第三步、将第二步得到的混合料投入双螺杆机进行进一步的熔融共混，熔融温度控制在260-280℃，螺杆转速为1500-1600r/min，搅拌时间控制在3-5h；
第四步、将第三步熔融好的混合料经挤出机挤出得到片材，再进行分步拉伸片材或同时双向拉伸片材，得到抗菌型PVC薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌型PVC薄膜，其特征在于，所述填料为碳酸钙、白炭黑、硫酸钡的混合物，碳酸钙、白炭黑、硫酸钡的质量比为10:4-5:2-3，填料为粉末物质，粒径为80-100um。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌型PVC薄膜，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯和己二酸二辛酯，二者的质量之比为1:0.6-0.7。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌型PVC薄膜，其特征在于，所述改性PVC树脂由如下方法制备：
S1、在四口烧瓶中加入12-15g聚氯乙烯、0.8-1.0g的引发剂BPO和100-120mL的1,2-二氯乙烷溶剂，搅拌混合均匀；
S2、将5.6-6.0g的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体缓慢滴加进反应体系，通氮气保护，恒温水浴加热，于温度条件下搅拌反应4-5h；
S3、反应结束，滴加70-80mL甲醇将树脂从溶剂中慢慢析出，真空抽滤，粗产物先用甲醇洗涤后再用蒸馏水洗涤3-4次，放入80℃烘箱中干燥6-7h，得到改性PVC树脂。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌型PVC薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、按照重量份数称取各原料，一同投入高速混合机中进行高速搅拌混合，混合温度为90-100℃，混合时间为2-3h，搅拌速度为300-400r/min；
第二步、将第一步得到的混合料进行预结晶和干燥操作，预结晶和干燥温度控制在200-210℃，干燥时间控制在1-3h；
第三步、将第二步得到的混合料投入双螺杆机进行进一步的熔融共混，熔融温度控制在260-280℃，螺杆转速为1500-1600r/min，搅拌时间控制在3-5h；
第四步、将第三步熔融好的混合料经挤出机挤出得到片材，再进行分步拉伸片材或同时双向拉伸片材，得到抗菌型PVC薄膜。
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