CN112126200B - 一种可降解透气膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解透气膜及其制备方法，包括下列步骤：A、无机粉体活化处理：将无机粉体投入至高速混合机中，然后加入复合表面活性偶联剂，制成活性无机粉体；B、制备可降解透气母粒：将可降解塑料颗粒及活性无机粉体在高速混合机中混合均匀的原材料投入平行同向双螺杆挤出机中挤出，再经过切粒机切粒、离心脱水机脱水、振动筛筛选，制成可降解透气母粒；C、塑后纵向拉伸制成可降解透气薄膜：将可降解透气母粒投入薄膜吹塑机，制成可降解透气膜。本发明的可降解透气膜水蒸气透过率高，透气性能好，且首小时水蒸气透过率高，水蒸气透过效率高；耐静水压高，使用时不会渗漏液态水；此外，在堆肥状态下，3～5个月内完全降解。

Description

一种可降解透气膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜材料领域，具体涉及一种可降解透气膜及其制备方法。
背景技术
一直以来生产纸尿裤、卫生巾等卫生用品以及医疗防护服、卫生护理垫等医疗一次性用品所使用的一种透气薄膜材料均以聚乙烯或者聚丙烯等塑料通过流延法或吹塑法成膜片后再经纵向拉伸工艺制成。聚乙烯或聚丙烯材料属于石油提炼产物，使用后作为固体废物堆积在环境中难以降解，因此对环境产生不利影响。
此外，目前所使用的透气薄膜材料还存在以下问题：
1、透气性能较差，水蒸气透过率较低，且水蒸气透过效率低；
2、容易发生渗漏液态水；
3、产品力学性能较差，容易损坏，或者保质期较短。
即现有的透气薄膜综合性能差。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种可降解透气膜及其制备方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种可降解透气膜的制备方法，包括下列步骤：
A、无机粉体活化处理：将粒径为1～3um的无机粉体投入至高速混合机中，以400～1000r/min的速度、100～150℃温度进行脱水处理5～15min；然后加入复合表面活性偶联剂，以400～1000r/min的速度、100～150℃温度进行混合包覆处理5～15min，制成活性无机粉体；
步骤A中，所述无机粉体与复合表面活性偶联剂的质量之比为10：0.7～0.9；
B、制备可降解透气母粒：将可降解塑料颗粒及所述活性无机粉体在高速混合机中以400～600r/min的速度混合6～10min，混合均匀的原材料投入平行同向双螺杆挤出机中以200～700r/min的速度、150～185℃温度挤出，再经过切粒机切粒、离心脱水机脱水、振动筛筛选，制成可降解透气母粒；
步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为20～80：70～30；
C、塑后纵向拉伸制成可降解透气薄膜：将所述可降解透气母粒投入薄膜吹塑机加料斗，在挤出机机筒和机头温度150～220℃下挤出，以预定吹胀比和牵伸比制成初级薄膜；然后以50～120℃温度及预定拉伸倍率进行纵向拉伸；再经过厚度测量控制、电晕处理、薄膜纠偏、厚边切除造粒回收、收卷，制成所述可降解透气膜。
优选的，步骤A中，所述无机粉体为碳酸钙、硫酸钡、无水硅酸钙、硅藻土、滑石粉和岩棉中的至少一种。
优选的，步骤A中，所述无机粉体为碳酸钙、无水硅酸钙、硅藻土和岩棉四者的混合物，四者的质量之比为10：(3.5～4.5)：(4～5)：(6～7.6)。
优选的，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和分散剂中的至少两种的复配物。
优选的，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂和分散剂五者的复配物，五者的质量之比为10：(5～7)：(3.5～4.5)：(3～4)：(2.8～3.8)。
优选的，步骤B中，所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚羟基戊酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯和聚丁二酸-己二酸丁二酯中的任意一种或者多种的共混物。
优选的，步骤B中，所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯四者的混合物，四者的质量之比为10：(2～3)：(14～18)：(75～80)。
优选的，步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为40～55：48～42。
优选的，步骤C中，吹胀比范围为2～3.5：1，牵伸比范围为3～7：1，纵向拉伸比率为1～5倍。
本发明还提供一种可降解透气膜，采用所述的可降解透气膜的制备方法制得。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的可降解透气膜的制备方法通过精选原料组成，并优化各原料含量，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，制得的可降解透气膜的水蒸气透过率高，透气性能好，且首小时水蒸气透过率高，水蒸气透过效率高；耐静水压高，使用时不会渗漏液态水；此外，在堆肥状态下，3～5个月内完全降解，对环境不产生任何污染，同时在有外包装的情况下，保证制成的一次性医疗卫生用品有一年以上的保质期。
本发明的可降解透气膜添加适当比例的所述无机粉体为碳酸钙、无水硅酸钙、硅藻土和岩棉四者的混合物，四者的质量之比为10：(3.5～4.5)：(4～5)：(6～7.6)；并添加适当比例的所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂和分散剂五者的复配物，五者的质量之比为10：(5～7)：(3.5～4.5)：(3～4)：(2.8～3.8)；进行改性，得到超微细无机粉体，然后将其填充至所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯四者的混合物，四者的质量之比为10：(2～3)：(14～18)：(75～80)；该超微细无机粉体在所述可降解塑料颗粒材料中容易分散均匀，且使本发明的可降解透气膜中产生多微孔网络结构，结构强度较高，稳定性好，使制得的可降解透气膜的水蒸气透过率高，透气性能好，且首小时水蒸气透过率高，水蒸气透过效率高；耐静水压高，使用时不会渗漏液态水；此外，在堆肥状态下，3～5个月内完全降解，对环境不产生任何污染，同时在有外包装的情况下，保证制成的一次性医疗卫生用品有一年以上的保质期。
本发明的可降解透气膜添加适当比例的步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为40～55：48～42。这样可更好地使制得的可降解透气膜的水蒸气透过率高，透气性能好，且首小时水蒸气透过率高，水蒸气透过效率高；耐静水压高，使用时不会渗漏液态水；此外，在堆肥状态下，3～5个月内完全降解，对环境不产生任何污染，同时在有外包装的情况下，保证制成的一次性医疗卫生用品有一年以上的保质期。
本发明的步骤C中，吹胀比范围为2～3.5：1，牵伸比范围为3～7：1，纵向拉伸比率为1～5倍。适当的加工条件，可很好的控制产生的多微孔网络结构，结构强度较高，稳定性好，使制得的可降解透气膜的水蒸气透过率高，透气性能好，且首小时水蒸气透过率高，水蒸气透过效率高；耐静水压高，使用时不会渗漏液态水；此外，在堆肥状态下，3～5个月内完全降解，对环境不产生任何污染，同时在有外包装的情况下，保证制成的一次性医疗卫生用品有一年以上的保质期。
附图说明
图1为本发明实施例4在电子显微镜下呈现的微观结构图。
图2为本发明可降解透气膜湿气(水蒸气)透过过程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种可降解透气膜的制备方法，包括下列步骤：
A、无机粉体活化处理：将粒径为1～3um的无机粉体投入至高速混合机中，以400～1000r/min的速度、100～150℃温度进行脱水处理5～15min；然后加入复合表面活性偶联剂，以400～1000r/min的速度、100～150℃温度进行混合包覆处理5～15min，制成活性无机粉体；
步骤A中，所述无机粉体与复合表面活性偶联剂的质量之比为10：0.7～0.9；
B、制备可降解透气母粒：将可降解塑料颗粒及所述活性无机粉体在高速混合机中以400～600r/min的速度混合6～10min，混合均匀的原材料投入平行同向双螺杆挤出机中以200～700r/min的速度、150～185℃温度挤出，再经过切粒机切粒、离心脱水机脱水、振动筛筛选，制成可降解透气母粒；
步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为20～80：70～30；
C、塑后纵向拉伸制成可降解透气薄膜：将所述可降解透气母粒投入薄膜吹塑机加料斗，在挤出机机筒和机头温度150～220℃下挤出，以预定吹胀比和牵伸比制成初级薄膜；然后以50～120℃温度及预定拉伸倍率进行纵向拉伸；再经过厚度测量控制、电晕处理、薄膜纠偏、厚边切除造粒回收、收卷，制成所述可降解透气膜。
在本实施例中，步骤A中，所述无机粉体优选但不局限于为碳酸钙、硫酸钡、无水硅酸钙、硅藻土、滑石粉和岩棉中的至少一种。
在本实施例中，步骤A中，所述无机粉体优选但不局限于为碳酸钙、无水硅酸钙、硅藻土和岩棉四者的混合物，四者的质量之比优选但不局限于为10：(3.5～4.5)：(4～5)：(6～7.6)。
在本实施例中，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂优选但不局限于为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和分散剂中的至少两种的复配物。
在本实施例中，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂优选但不局限于为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂和分散剂五者的复配物，五者的质量之比优选但不局限于为10：(5～7)：(3.5～4.5)：(3～4)：(2.8～3.8)。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒优选但不局限于为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚羟基戊酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯和聚丁二酸-己二酸丁二酯中的任意一种或者多种的共混物。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒优选但不局限于为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯四者的混合物，四者的质量之比优选但不局限于为10：(2～3)：(14～18)：(75～80)。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例优选但不局限于为40～55：48～42。
在本实施例中，步骤C中，吹胀比范围优选但不局限于为2～3.5：1，牵伸比范围优选但不局限于为3～7：1，纵向拉伸比率优选但不局限于为1～5倍。
本实施例还提供了一种可降解透气膜，采用所述的可降解透气膜的制备方法制得。
实施例2：
一种可降解透气膜的制备方法，包括下列步骤：
A、无机粉体活化处理：将粒径为1um的无机粉体投入至高速混合机中，以1000r/min的速度、150℃温度进行脱水处理5min；然后加入复合表面活性偶联剂，以1000r/min的速度、150℃温度进行混合包覆处理5min，制成活性无机粉体；
步骤A中，所述无机粉体与复合表面活性偶联剂的质量之比为10：0.7；
B、制备可降解透气母粒：将可降解塑料颗粒及所述活性无机粉体在高速混合机中以600r/min的速度混合6min，混合均匀的原材料投入平行同向双螺杆挤出机中以700r/min的速度、185℃温度挤出，再经过切粒机切粒、离心脱水机脱水、振动筛筛选，制成可降解透气母粒；
步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为40：48；
C、塑后纵向拉伸制成可降解透气薄膜：将所述可降解透气母粒投入薄膜吹塑机加料斗，在挤出机机筒和机头温度220℃下挤出，以预定吹胀比和牵伸比制成初级薄膜；然后以120℃温度及预定拉伸倍率进行纵向拉伸；再经过厚度测量控制、电晕处理、薄膜纠偏、厚边切除造粒回收、收卷，制成所述可降解透气膜。
在本实施例中，步骤A中，所述无机粉体为碳酸钙、硫酸钡、无水硅酸钙、硅藻土、滑石粉和岩棉中的至少一种。
在本实施例中，步骤A中，所述无机粉体为碳酸钙、无水硅酸钙、硅藻土和岩棉四者的混合物，四者的质量之比为10：3.5：4：6。
在本实施例中，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和分散剂中的至少两种的复配物。
在本实施例中，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂和分散剂五者的复配物，五者的质量之比为10：5：4.5：3：2.8。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚羟基戊酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯和聚丁二酸-己二酸丁二酯中的任意一种或者多种的共混物。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯四者的混合物，四者的质量之比为10：2：14：75。
在本实施例中，步骤C中，吹胀比范围为2：1，牵伸比范围为3：1，纵向拉伸比率为1倍。
在本实施例中，还提供了一种可降解透气膜，采用所述的可降解透气膜的制备方法制得。
实施例3：
一种可降解透气膜的制备方法，包括下列步骤：
A、无机粉体活化处理：将粒径为3um的无机粉体投入至高速混合机中，以400r/min的速度、100℃温度进行脱水处理15min；然后加入复合表面活性偶联剂，以400r/min的速度、100℃温度进行混合包覆处理15min，制成活性无机粉体；
步骤A中，所述无机粉体与复合表面活性偶联剂的质量之比为10：0.9；
B、制备可降解透气母粒：将可降解塑料颗粒及所述活性无机粉体在高速混合机中以400r/min的速度混合10min，混合均匀的原材料投入平行同向双螺杆挤出机中以200r/min的速度、150℃温度挤出，再经过切粒机切粒、离心脱水机脱水、振动筛筛选，制成可降解透气母粒；
C、塑后纵向拉伸制成可降解透气薄膜：将所述可降解透气母粒投入薄膜吹塑机加料斗，在挤出机机筒和机头温度150℃下挤出，以预定吹胀比和牵伸比制成初级薄膜；然后以80℃温度及预定拉伸倍率进行纵向拉伸；再经过厚度测量控制、电晕处理、薄膜纠偏、厚边切除造粒回收、收卷，制成所述可降解透气膜。
在本实施例中，步骤A中，所述无机粉体为碳酸钙、硫酸钡、无水硅酸钙、硅藻土、滑石粉和岩棉中的至少一种。
在本实施例中，步骤A中，所述无机粉体为碳酸钙、无水硅酸钙、硅藻土和岩棉四者的混合物，四者的质量之比为10：4.5：5：7.6。
在本实施例中，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和分散剂中的至少两种的复配物。
在本实施例中，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂和分散剂五者的复配物，五者的质量之比为10：7：3.5：4：3.8。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚羟基戊酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯和聚丁二酸-己二酸丁二酯中的任意一种或者多种的共混物。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯四者的混合物，四者的质量之比为10：3：18：80。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为55：42。
在本实施例中，步骤C中，吹胀比范围为3.5：1，牵伸比范围为7：1，纵向拉伸比率为5倍。
在本实施例中，还提供了一种可降解透气膜，采用所述的可降解透气膜的制备方法制得。
实施例4：
一种可降解透气膜的制备方法，包括下列步骤：
A、无机粉体活化处理：将粒径为2um的无机粉体投入至高速混合机中，以700r/min的速度、125℃温度进行脱水处理10min；然后加入复合表面活性偶联剂，以700r/min的速度、125℃温度进行混合包覆处理10min，制成活性无机粉体；
步骤A中，所述无机粉体与复合表面活性偶联剂的质量之比为10：0.8；
B、制备可降解透气母粒：将可降解塑料颗粒及所述活性无机粉体在高速混合机中以500r/min的速度混合8min，混合均匀的原材料投入平行同向双螺杆挤出机中以450r/min的速度、170℃温度挤出，再经过切粒机切粒、离心脱水机脱水、振动筛筛选，制成可降解透气母粒；
C、塑后纵向拉伸制成可降解透气薄膜：将所述可降解透气母粒投入薄膜吹塑机加料斗，在挤出机机筒和机头温度185℃下挤出，以预定吹胀比和牵伸比制成初级薄膜；然后以90℃温度及预定拉伸倍率进行纵向拉伸；再经过厚度测量控制、电晕处理、薄膜纠偏、厚边切除造粒回收、收卷，制成所述可降解透气膜。
在本实施例中，步骤A中，所述无机粉体为碳酸钙、硫酸钡、无水硅酸钙、硅藻土、滑石粉和岩棉中的至少一种。
在本实施例中，步骤A中，所述无机粉体为碳酸钙、无水硅酸钙、硅藻土和岩棉四者的混合物，四者的质量之比为10：4：4.5：6.8。
在本实施例中，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和分散剂中的至少两种的复配物。
在本实施例中，步骤A中，所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂和分散剂五者的复配物，五者的质量之比为10：6：4：3.5：3.3。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚羟基戊酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯和聚丁二酸-己二酸丁二酯中的任意一种或者多种的共混物。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯四者的混合物，四者的质量之比为10：2.5：16：77.5。
在本实施例中，步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为50：44。
在本实施例中，步骤C中，吹胀比范围为2.8：1，牵伸比范围为5：1，纵向拉伸比率为3倍。
在本实施例中，还提供了一种可降解透气膜，采用所述的可降解透气膜的制备方法制得。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的可降解透气膜以及普通透气薄膜材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002702314940000091
从上表可以看出，本发明的可降解透气膜具有以下优点：水蒸气透过率高，透气性能好，且首小时水蒸气透过率高，水蒸气透过效率高；耐静水压高，使用时不会渗漏液态水。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种可降解透气膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
A、无机粉体活化处理：将粒径为1～3um的无机粉体投入至高速混合机中，以400～1000r/min的速度、100～150℃温度进行脱水处理5～15min；然后加入复合表面活性偶联剂，以400～1000r/min的速度、100～150℃温度进行混合包覆处理5～15min，制成活性无机粉体；
步骤A中，所述无机粉体与复合表面活性偶联剂的质量之比为10：0.7～0.9；
所述无机粉体为碳酸钙、无水硅酸钙、硅藻土和岩棉四者的混合物，四者的质量之比为10：（3.5～4.5）：（4～5）：（6～7.6）；
所述复合表面活性偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸盐、阴离子表面活性剂和分散剂五者的复配物，五者的质量之比为10：（5～7）：（3.5～4.5）：（3～4）：（2.8～3.8）；
B、制备可降解透气母粒：将可降解塑料颗粒及所述活性无机粉体在高速混合机中以400～600r/min的速度混合6～10min，混合均匀的原材料投入平行同向双螺杆挤出机中以200～700r/min的速度、150～185℃温度挤出，再经过切粒机切粒、离心脱水机脱水、振动筛筛选，制成可降解透气母粒；
步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为20～80：70～30；
所述可降解塑料颗粒为聚乳酸、聚羟基丁酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯四者的混合物，四者的质量之比为10：（2～3）：（14～18）：（75～80）；
C、塑后纵向拉伸制成可降解透气薄膜：将所述可降解透气母粒投入薄膜吹塑机加料斗，在挤出机机筒和机头温度150～220℃下挤出，以预定吹胀比和牵伸比制成初级薄膜，吹胀比范围为2～3.5：1，牵伸比范围为3～7：1；然后以50～120℃温度及预定拉伸倍率进行纵向拉伸，纵向拉伸比率为1～5倍；再经过厚度测量控制、电晕处理、薄膜纠偏、厚边切除造粒回收、收卷，制成所述可降解透气膜。
2.根据权利要求1所述的可降解透气膜的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述可降解塑料颗粒和活性无机粉体的混合质量比例为40～55：48～42。
3.一种可降解透气膜，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的可降解透气膜的制备方法制得。
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