CN112123907A - 一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材 - Google Patents
一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及塑料技术领域，公开了一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材。包括聚氯乙烯薄膜层、覆盖于聚氯乙烯薄膜层上方的第一聚丙烯薄膜层和覆盖于聚氯乙烯薄膜层下方的第二聚丙烯薄膜层，所述聚氯乙烯薄膜层与第一聚丙烯薄膜层之间夹设有第一聚四氟乙烯薄膜层，所述聚氯乙烯薄膜层与第二聚丙烯薄膜层之间夹设有第二聚四氟乙烯薄膜层。本发明聚氯乙烯片材在使用过程中不仅具有较高的强度，在强外力作用下不容易破裂，而且片材表面具有优良的耐刮擦性能，从而保持聚氯乙烯片材外观的美观。
Description
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，尤其是涉及一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是我国第一、世界第二大通用型合成树脂材料，具有优异的难燃性、制品透明性、电绝缘性、耐化学腐蚀性、可加工性以及价格低廉的优点。聚氯乙烯塑料是由聚氯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物，在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、塑料瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。聚氯乙烯可以分为软聚氯乙烯和硬聚氯乙烯，软聚氯乙烯一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软聚氯乙烯中含有柔软剂，容易变脆，不易保存，所以使用范围受到限制，硬聚氯乙烯中不含柔软剂，依次柔软性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间因此具有很大的开发价值。但是现有的聚氯乙烯片材在使用过程中PVC片材表面容易发生刮擦而产生刮痕，影响聚氯乙烯片材的美观，另外聚氯乙烯片材在使用过程中在外力作用下容易出现破裂，缩短聚氯乙烯片材的使用寿命。
发明内容
本发明是为了克服以上现有技术问题，本发明提供一种高强度复合聚氯乙烯塑料片材。本发明聚氯乙烯片材在使用过程中不仅具有较高的强度，在强外力作用下不容易破裂，而且片材表面具有优良的耐刮擦性能，从而保持聚氯乙烯片材外观的美观。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材，包括聚氯乙烯薄膜层、覆盖于聚氯乙烯薄膜层上方的第一聚丙烯薄膜层和覆盖于聚氯乙烯薄膜层下方的第二聚丙烯薄膜层，所述聚氯乙烯薄膜层与第一聚丙烯薄膜层之间夹设有第一聚四氟乙烯薄膜层，所述聚氯乙烯薄膜层与第二聚丙烯薄膜层之间夹设有第二聚四氟乙烯薄膜层。
现有的聚氯乙烯片材在使用过程中PVC片材表面容易发生刮擦而产生刮痕，影响聚氯乙烯片材的美观，另外聚氯乙烯片材在使用过程中在外力作用下容易出现破裂，缩短聚氯乙烯片材的使用寿命。本发明分别通过在聚氯乙烯薄膜的上表面和下表面依次覆盖聚四氟乙烯薄膜和聚丙烯薄膜，聚四氟乙烯薄膜层具有优良的抗冲击性能，防止片材在外力冲击下发生破裂，聚丙烯薄膜能够起到对聚氯乙烯片材的增强作用，将聚四氟乙烯薄膜的抗冲击保护作用与聚丙烯增强作用结合，从而提高聚氯乙烯片材的力学强度，使其在外力作用下不易发生破裂，延长聚氯乙烯片材的使用寿命。另外本发明聚氯乙烯片材的外侧两面覆盖有聚丙烯薄膜，使用的聚丙烯薄膜具有优良的耐磨、耐刮擦性能，避免聚氯乙烯片材发生刮擦产生刮痕影响片材的美观。
作为优选，所述聚氯乙烯薄膜层与第一聚四氟乙烯薄膜层之间通过第一胶粘层粘结；所述聚氯乙烯薄膜层与第二聚四氟乙烯薄膜层之间通过第二胶粘层粘结。
作为优选，所述第一聚丙烯薄膜层与第一聚四氟乙烯薄膜层之间通过第三胶粘层粘结；所述第二聚丙烯薄膜层与第二聚四氟乙烯薄膜层之间通过第四胶粘层粘结。
作为优选，所述第一聚丙烯薄膜层下表面分散设置有第一凸起部，所述第一凸起部嵌入第三胶粘层内部。
作为优选，所述第二聚丙烯薄膜层上表面分散设置有第二凸起部，所述第二凸起部嵌入第四胶粘层内部。
本发明通过在第一聚丙烯薄膜层下表面分散设置第一凸起部，并将第一凸起部嵌入第三胶粘层内部；在第二聚丙烯薄膜层上表面分散设置第二凸起部，将第二凸起部嵌入第四胶粘层内部，上述凸起部嵌入胶粘层内部，增强聚丙烯薄膜与聚四氟乙烯薄膜层之间的粘结强度和抗撕裂性能，防止聚丙烯薄膜层脱离聚氯乙烯片材。
作为优选，所述第一聚丙烯薄膜层和第二聚丙烯薄膜层由硅灰石改性聚丙烯复合材料制备而成；所述硅灰石改性聚丙烯复合材料包括按重量份计的下述组分：聚丙烯70-80份，金属有机框架硅灰石复合粒子10-20份，有机磷酸盐类成核剂0.2-0.5份，抗氧剂0.1-0.3份，光稳定剂0.1-0.3份。
作为优选，所述金属有机框架硅灰石复合粒子的制备方法包括以下步骤：
将硅灰石加入盐酸溶液中浸泡，经过抽滤、水洗后置于烘箱中烘干，得到经过盐酸处理的硅灰石；将环氧基硅烷偶联剂加入乙醇与水的混合溶液中，搅拌混合均匀，调节体系pH至3-5，将经过盐酸处理的硅灰石加入上述混合溶液中，水浴加热至50-60℃，搅拌反应1-3h，经过抽滤、洗涤、干燥，得到硅烷偶联剂改性硅灰石；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解配制成羧甲基壳聚糖溶液，将硅烷偶联剂改性硅灰石加入羧甲基壳聚糖溶液中，然后加入四氯化锡催化剂，水浴加热至70-80℃，搅拌反应2-5h，经过抽滤、洗涤、干燥，得到预处理硅灰石；将六水合硝酸锌加入甲醇溶液中搅拌溶解得到硝酸锌溶液，将预处理硅灰石和碳酸氢钠加入硝酸锌溶液中超声震荡分散均匀，得到悬浮液；将2-甲基咪唑加入甲醇溶液中搅拌溶解得到2-甲基咪唑溶液，将2-甲基咪唑溶液加入悬浮液中混合搅拌2-5h，抽滤，置于烘箱中在60-70℃下干燥1-3h，得到金属有机框架硅灰石复合粒子。
本发明通过在聚丙烯中添加针状硅灰石，硅灰石作为聚丙烯塑料的填料和功能助剂，降低原料成本的同时，提高聚丙烯塑料的耐刮擦性能够和力学强度。由于聚丙烯为有机高分子，而硅灰石使无机粒子，两者相容性和界面结合能力较差，硅灰石在聚丙烯塑料中分散不均，降低硅灰石对聚丙烯塑料力学性能的改善。对此本发明对硅灰石进行改性处理，利用锌离子与2-甲基咪唑通过自组装合成金属有机框架纳米颗粒，其具有大量有机配体或团簇组装形成的分子内孔，表面呈现多孔结构，金属有机框架纳米颗粒沉积结合在针状硅灰石表面制备得到金属有机框架硅灰石复合粒子，金属有机框架纳米颗粒使针状硅灰石表面有机化，从而提高硅灰石与聚丙烯之间的相容性，提高硅灰石在聚丙烯中的分散性能，进而提高硅灰石对聚丙烯塑料的力学性能改善，提高聚丙烯塑料的耐刮擦和力学强度。另一方面，结合在硅灰石表面的金属有机框架粒子为多孔结构，在将聚丙烯与金属有机框架硅灰石复合粒子共混熔融过程中聚丙烯分子链扩散进入金属有机框架硅灰石复合粒子的多孔结构中，从而提高聚丙烯与硅灰石之间的结合作用力，进而提高聚丙烯塑料的力学强度。实验中研究发现在锌离子与2-甲基咪唑通过自组装合成金属有机框架纳米颗粒过程中添加碳酸氢钠，碳酸氢钠后续遇热生成二氧化碳气体溢出，从而提高金属有机框架纳米颗粒表面的孔径大小，有利于聚丙烯分子链扩散进入金属有机框架硅灰石复合粒子的多孔结构内部，而未经过添加碳酸氢钠组装合成的金属有机框架纳米颗粒由于表面孔径较小，聚丙烯分子链扩散进入金属有机框架硅灰石复合粒子多孔结构内部较为困难，因此对提高聚丙烯塑料的力学强度有限。
本发明在后续聚丙烯塑料复合材料的制备过程中将聚丙烯与金属有机框架硅灰石复合粒子混合料加入螺杆挤出机熔融混合过程中，实验发现在高温熔融加压混合条件下硅灰石表面结合的金属有机框架纳米粒子大量从硅灰石表面脱落，影响硅灰石对聚丙烯塑料力学性能的改善。因此，本发明进一步对硅灰石进行预处理以提高聚丙烯塑料的耐刮擦性能和力学强度，先通过盐酸对针状硅灰石表面进行酸蚀处理，得到表面具有凹坑形貌的硅灰石，然后将环氧基硅烷偶联剂接枝到硅灰石表面，使硅灰石表面负载环氧基团，再利用硅灰石表面的环氧基团与羧甲基壳聚糖分子上的羟基发生开环反应，从而将羧甲基壳聚糖接枝在硅灰石表面。锌离子与2-甲基咪唑通过自组装合成金属有机框架纳米颗粒沉积结合在针状硅灰石表面的凹坑内部，且硅灰石表面接枝的羧甲基壳聚糖分子中的羧基与金属有机框架纳米颗粒上锌离子之间的静电相互作用形成配位键，从而将金属有机框架纳米颗粒稳定结合在针状硅灰石表面，避免聚丙烯与针状硅灰石熔融共混过程中，硅灰石表面结合的金属有机框架纳米颗粒从硅灰石表面脱落，进而提高硅灰石对聚丙烯塑料耐刮擦性能和力学性能的改善。
因此，本发明具有如下有益效果：发明分别通过在聚氯乙烯薄膜的上表面和下表面依次覆盖聚四氟乙烯薄膜和聚丙烯薄膜起到对聚氯乙烯薄膜的保护作用，防止聚氯乙烯薄膜发生刮擦产生刮痕；提高聚氯乙烯片材的力学强度，避免在使用过程中外力作用下发生破裂。
附图说明
图1是本发明聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材的一种结构示意图。
图2是本发明第一聚丙烯薄膜层的结构示意图。
图3是本发明第二聚丙烯薄膜层的结构示意图。
附图标记
聚氯乙烯薄膜层1、第一聚丙烯薄膜层2、第二聚丙烯薄膜层3、第一聚四氟乙烯薄膜层4、第二聚四氟乙烯薄膜层5、第一胶粘层6、第二胶粘层7、第三胶粘层8、第四胶粘层9、第一凸起部21、第二凸起部31。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
如图1为聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材的结构示意图，包括聚氯乙烯薄膜层1、覆盖于聚氯乙烯薄膜层上方的第一聚丙烯薄膜层2和覆盖于聚氯乙烯薄膜层下方的第二聚丙烯薄膜层3，所述聚氯乙烯薄膜层与第一聚丙烯薄膜层之间夹设有第一聚四氟乙烯薄膜层4，所述聚氯乙烯薄膜层与第一聚四氟乙烯薄膜层之间通过第一胶粘层6粘结；所述第一聚丙烯薄膜层与第一聚四氟乙烯薄膜层之间通过第三胶粘层8粘结，如图2为第一聚丙烯薄膜层的结构示意图，所述第一聚丙烯薄膜层下表面分散设置有第一凸起部21，所述第一凸起部嵌入第三胶粘层内部；所述聚氯乙烯薄膜层与第二聚丙烯薄膜层之间夹设有第二聚四氟乙烯薄膜层5，所述聚氯乙烯薄膜层与第二聚四氟乙烯薄膜层之间通过第二胶粘层7粘结；所述第二聚丙烯薄膜层与第二聚四氟乙烯薄膜层之间通过第四胶粘层9粘结，图3为第二聚丙烯薄膜层的结构示意图，所述第二聚丙烯薄膜层上表面分散设置有第二凸起部31，所述第二凸起部嵌入第四胶粘层内部。
所述第一聚丙烯薄膜层和第二聚丙烯薄膜层由硅灰石改性聚丙烯复合材料制备而成；所述硅灰石改性聚丙烯复合材料包括按重量份计的下述组分：聚丙烯73份，金属有机框架硅灰石复合粒子18份，有机磷酸盐类成核剂NA-71 0.3份，抗氧剂1010 0.15份，光稳定剂944 0.15份。
金属有机框架硅灰石复合粒子的制备方法包括以下步骤：
将硅灰石加入质量浓度为0.8％的盐酸溶液中浸泡20min，经过抽滤、水洗后置于烘箱中烘干，得到经过盐酸处理的硅灰石；将乙醇与水按照体积比10:1混合均匀得到乙醇与水的混合溶液，将环氧基硅烷偶联剂KH-560按照质量比1:30的比例加入乙醇与水的混合溶液中，搅拌混合均匀，调节体系pH至5，将经过盐酸处理的硅灰石加入上述混合溶液中，经过盐酸处理的硅灰石与环氧基硅烷偶联剂的混合质量比为1:0.4，水浴加热至60℃，搅拌反应1h，经过抽滤、洗涤、干燥，得到硅烷偶联剂改性硅灰石；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解配制成羧甲基壳聚糖溶液，将硅烷偶联剂改性硅灰石加入羧甲基壳聚糖溶液中，硅烷偶联剂改性硅灰石与羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.8，然后加入四氯化锡催化剂，四氯化锡添加量为羧甲基壳聚糖质量的5％，水浴加热至75℃，搅拌反应4h，经过抽滤、洗涤、干燥，得到预处理硅灰石；
将六水合硝酸锌加入甲醇溶液中搅拌溶解得到硝酸锌溶液，将上述预处理硅灰石和碳酸氢钠加入硝酸锌溶液中超声震荡分散均匀，硅灰石与六水合硝酸锌的质量比为1:0.5，碳酸氢钠添加量为六水合硝酸锌质量的7％，得到悬浮液；将2-甲基咪唑加入甲醇溶液中搅拌溶解得到2-甲基咪唑溶液，将2-甲基咪唑溶液加入悬浮液中混合搅拌4h，六水合硝酸锌与2-甲基咪唑的混合质量比为1:7，抽滤，置于烘箱中在70℃下干燥1h，得到金属有机框架硅灰石复合粒子。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于将金属有机框架硅灰石复合粒子替换为硅灰石。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于金属有机框架硅灰石复合粒子的制备过程中未添加碳酸氢钠。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于硅灰石没有经过预处理。
硅灰石改性聚丙烯复合材料性能检测：
1.力学性能测试
通过注塑成型制备拉伸和冲击试样品条，将样品条存在在23±1℃的环境中调节48h，根据GB/T1040标准在万能材料试验机上将每种试样采用5根哑铃状拉伸样条进行拉伸试验，拉伸速率控制在100mm/min，按照GB/T1843标准，制取尺寸大小为L×W×H＝80×10×4mm的冲击样品条，在冲击试验机上将每种试样的9根冲击样品条进行冲击试验。
2.耐刮擦性能测试
将聚丙烯复合材料制成刮擦样板，将刮擦样板先经过色差仪测试刮擦前颜色明暗色差绝对值L1，再经过十字刮擦仪按照十字划格刮擦，刮擦试验按照通用标准PV3952进行，载荷为10N，刮擦锥尖直径为1mm，刮擦移动速率为500mm/min，将刮擦完成的样板再次经过色差仪测量刮擦后的颜色明暗色差绝对值L2，将前后两次的值相减取决定值，ΔL＝(L1-L2),色差值ΔL的数值越小表明聚丙烯塑料的耐刮擦性能越好。
由以上测试结果可以得到实施例1中制备得到聚丙烯材料相对于对比例1-3具有更好的机械强度和耐刮擦性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材，其特征在于，包括聚氯乙烯薄膜层（1）、覆盖于聚氯乙烯薄膜层上方的第一聚丙烯薄膜层（2）和覆盖于聚氯乙烯薄膜层下方的第二聚丙烯薄膜层（3），所述聚氯乙烯薄膜层与第一聚丙烯薄膜层之间夹设有第一聚四氟乙烯薄膜层（4），所述聚氯乙烯薄膜层与第二聚丙烯薄膜层之间夹设有第二聚四氟乙烯薄膜层（5）。
2.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材，其特征在于，所述聚氯乙烯薄膜层与第一聚四氟乙烯薄膜层之间通过第一胶粘层（6）粘结；所述聚氯乙烯薄膜层与第二聚四氟乙烯薄膜层之间通过第二胶粘层（7）粘结。
3.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材，其特征在于，所述第一聚丙烯薄膜层与第一聚四氟乙烯薄膜层之间通过第三胶粘层（8）粘结；所述第二聚丙烯薄膜层与第二聚四氟乙烯薄膜层之间通过第四胶粘层（9）粘结。
4.根据权利要求3所述的一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材，其特征在于，所述第一聚丙烯薄膜层下表面分散设置有第一凸起部（21），所述第一凸起部嵌入第三胶粘层内部。
5.根据权利要求3所述的一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材，其特征在于，所述第二聚丙烯薄膜层上表面分散设置有第二凸起部（31），所述第二凸起部嵌入第四胶粘层内部。
6.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材，其特征在于，所述第一聚丙烯薄膜层和第二聚丙烯薄膜层由硅灰石改性聚丙烯复合材料制备而成；所述硅灰石改性聚丙烯复合材料包括按重量份计的下述组分：聚丙烯70-80份，金属有机框架硅灰石复合粒子10-20份，有机磷酸盐类成核剂0.2-0.5份，抗氧剂0.1-0.3份，光稳定剂0.1-0.3份。
7.根据权利要求6所述的一种聚四氟乙烯/聚丙烯薄膜复合聚氯乙烯塑料片材，其特征在于，所述金属有机框架硅灰石复合粒子的制备方法包括以下步骤：
将硅灰石加入盐酸溶液中浸泡，经过抽滤、水洗后置于烘箱中烘干，得到经过盐酸处理的硅灰石；将环氧基硅烷偶联剂加入乙醇与水的混合溶液中，搅拌混合均匀，调节体系pH至3-5，将经过盐酸处理的硅灰石加入上述混合溶液中，水浴加热至50-60℃，搅拌反应1-3h，经过抽滤、洗涤、干燥，得到硅烷偶联剂改性硅灰石；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解配制成羧甲基壳聚糖溶液，将硅烷偶联剂改性硅灰石加入羧甲基壳聚糖溶液中，然后加入四氯化锡催化剂，水浴加热至70-80℃，搅拌反应2-5h，经过抽滤、洗涤、干燥，得到预处理硅灰石；将六水合硝酸锌加入甲醇溶液中搅拌溶解得到硝酸锌溶液，将预处理硅灰石和碳酸氢钠加入硝酸锌溶液中超声震荡分散均匀，得到悬浮液；将2-甲基咪唑加入甲醇溶液中搅拌溶解得到2-甲基咪唑溶液，将2-甲基咪唑溶液加入悬浮液中混合搅拌2-5h，抽滤，置于烘箱中在60-70℃下干燥1-3h，得到金属有机框架硅灰石复合粒子。
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