CN112980017A - 一种手机保护薄膜材料及其制备方法、手机保护膜 - Google Patents

一种手机保护薄膜材料及其制备方法、手机保护膜 Download PDF

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Abstract

本发明适用于材料技术领域，提供了一种手机保护薄膜材料及其制备方法、手机保护膜，该制备方法以聚甲基丙烯酸甲酯为基料，引入具有高韧性高透明性的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯进行共混，可赋予材料优异的耐磨性能和力学性能；并添加可很好分散在材料体系中的抗菌剂，使得材料具有优异的抗菌性能；另外，通过双螺杆挤出机挤出成塑料膜，再在塑料膜表面上涂布一层蛋清涂布液，可进一步提高材料的耐磨性能和柔韧性，可任意角度折叠5万次以上基本不会产生任何的折痕，同时该薄膜还具备良好的介电性能，且透明度高。同时，本发明的制备方法操作简单，可实现批量化连续化生产，工作效率高，具有广阔的市场前景。

Description

一种手机保护薄膜材料及其制备方法、手机保护膜
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种手机保护薄膜材料及其制备方法、手机保护膜。
背景技术
智能手机不仅具有强大的通讯功能，还兼具娱乐、学习等众多用途，且轻巧便携，已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。据有关研究调研指出，屏幕解锁应用程序通过对15万手机用户监测统计后发现，用户平均每天查看手机大约110次，有些用户一天使用手机18个小时，解锁手机次数高达900次，频率最高时每六七秒解锁一次。在使用手机的时候，难免会造成摩擦、碰撞等情况，而手机膜作为手机的“保护者”则应运而生，并且需求量不断增大。
目前，在新冠疫情的影响下，人们在选购手机保护膜时，不仅对手机保护膜的耐摩擦性、韧性、透明度等有较高的要求，而且对手机保护膜的抗菌性能的要求越来越高。
然而，目前市面上的手机保护膜绝大部分为PET、PE、PP等绝缘材料，其抗菌性能差，且这些材料的耐摩擦性、韧性和透明度较差，因而不能满足人们的多样化需求。
发明内容
本发明实施例提供一种手机保护薄膜材料的制备方法，旨在提供一种能够制备出抗菌性能好，且耐摩擦性能、韧性以及透明度均较好的手机保护薄膜材料的方法，该手机保护薄膜材料可用于制备手机保护膜，能够满足人们的多样化需求。
本发明实施例是这样实现的，一种手机保护薄膜材料的制备方法，包括：将聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯按照质量比为30～50:10～20:8～15进行混合，并粉碎成混合物料粉末；
将所述混合物料粉末、分散剂和抗菌剂按照质量比为50～60:0.5～3:1～2进行混合后输送至双螺杆挤出机进行熔融共混挤出成塑料膜，其中，双螺杆挤出机的温度为270～280℃，转速为50～150r/min；
待所述塑料膜冷却后，在其表面上涂布一层蛋清涂布液，并于95℃～99℃干燥2～4小时，即得。
本发明实施例还提供了一种手机保护薄膜材料，该手机保护薄膜材料由如上所述的手机保护薄膜材料的制备方法制备得到。
本发明实施例还提供了一种手机保护膜，该手机保护膜由上述手机保护薄膜材料制备得到。
本发明实施例提供的手机保护薄膜材料的制备方法，以聚甲基丙烯酸甲酯为基料，引入具有高韧性高透明性的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯进行共混，可赋予材料优异的耐磨性能和强度；并添加可很好分散在材料体系中的抗菌剂，使得材料具有优异的抗菌性能；另外，通过双螺杆挤出机挤出成塑料膜，再在塑料膜表面上涂布一层蛋清涂布液，可进一步提高材料的耐磨性能和柔韧性，可任意角度折叠5万次以上基本不会产生任何的折痕，同时该薄膜还具备良好的介电性能，且透明度高。同时，本发明的制备方法操作简单，可实现批量化连续化生产，工作效率高，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的手机保护薄膜材料的制备方法，以聚甲基丙烯酸甲酯为基料，引入具有高韧性高透明性的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯进行共混，可赋予材料优异的耐磨性能和透明度；并添加可很好分散在材料体系中的抗菌剂，使得材料具有优异的抗菌性能；另外，通过双螺杆挤出机挤出成塑料膜，再在塑料膜表面上涂布一层蛋清涂布液，可进一步提高材料的耐磨性能和柔韧性，可任意角度折叠5万次以上基本不会产生任何的折痕，同时该薄膜还具备良好的介电性能。
本发明实施例提供了一种手机保护薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤101、将聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯按照质量比为30～50:10～20:8～15进行混合，并粉碎成混合物料粉末。
步骤102、将所述混合物料粉末、分散剂和抗菌剂按照质量比为50～60:0.5～3:1～2进行混合后输送至双螺杆挤出机进行熔融共混挤出成塑料膜，其中，双螺杆挤出机的温度为270～280℃，转速为50～150r/min。
在本发明实施例中，上述分散剂可为硅氧烷类分散剂、硬脂酸盐类分散剂或者蜡类分散剂中的至少一种。
步骤103、待所述塑料膜冷却后，在其表面上涂布一层蛋清涂布液，并于95℃～99℃干燥2～4小时，即得。
本发明采用了塑料物理改性理念，以聚甲基丙烯酸甲酯为基料，引入高韧性高透明性的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯进行共混，并粉碎成平均粒径大小为20～70μm的混合物料粉末使用，并添加可以很好地分散在材料体系中的抗菌剂，既保证了聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的相容性，又赋予材料优异的抗菌性能，并且还提高了材料的透明度以及耐磨性能等综合力学性能。
本发明经大量试验发现，当聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的混合质量比为45：15:10时，制得的材料的韧性、透明度、耐磨性等综合性能最优。
在本发明实施例中，上述聚甲基丙烯酸甲酯优选共聚型聚甲基丙烯酸甲酯，其平均分子量为8万～10万。聚对苯二甲酸乙二醇酯的平均分子量为2万～3万。聚碳酸酯优选共聚型的聚碳酸酯，其平均分子量为5万～8万。
在本发明实施例中，上述抗菌剂为壳聚糖、纳米银或者艾草提取物中的至少一种。
作为本发明的一个优选实施例，上述抗菌剂为壳聚糖、纳米银和艾草提取物按照质量比为10:2:5混合的混合物。
在本发明实施例中，上述蛋清涂布液由如下制备方法制备得到：将蛋清溶液、蔬菜甘油、碳酸钠按照质量比为5～6:1～2:0.5～0.8混合，并于搅拌速率为50～100r/min条件下搅拌2～3小时得到。
优选地，上述蛋清涂布液的涂布厚度为0.1～2μm。
在本发明实施例中，蛋清溶液为禽蛋(包括鸡蛋、鸭蛋、鹅蛋等)去掉蛋黄后的蛋清液。优选采用新鲜的禽蛋蛋清溶液。
通过在上述塑料膜表面上涂布上述蛋清涂布液，不仅可以进一步提高材料的柔韧性和耐磨性能，可以任意角度折叠5万次以上不会产生任何折痕，并且能够赋予材料优异的介电性能。
本发明实施例还提供了一种手机保护薄膜材料，该手机保护薄膜材料由如上所述的手机保护薄膜材料的制备方法制备得到。由于该手机保护薄膜材料采用上述制备方法制得，因而具有优异的耐磨性、柔韧性和高透明度，并且还具有优异的介电性能，可以用于制备手机保护膜，满足人们的多样化需求。
以下给出本发明某些实施方式的实施例，其目的不在于对本发明的范围进行限定。如无特殊说明，本发明实施例所采用的原料均来自商购或者采用常规的制备方法制备得到。例如，聚甲基丙烯酸甲酯采用日本可乐丽的HR-1000L。聚碳酸酯采用科思创生产的APEC 2097，聚对苯二甲酸乙二醇酯购自南京向韬材料科技有限公司。
实施例1
本发明实施例的手机保护薄膜材料的制备方法如下：
将聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯按照质量比为30:15:10进行混合，并粉碎成平均粒径为20μm的混合物料粉末；将该混合物料粉末、分散剂(硬脂酸酯)和抗菌剂(壳聚糖、纳米银和艾草提取物按照质量比为10:2:5混合的混合物)按照质量比为50:0.5:1进行混合后输送至双螺杆挤出机，并于双螺杆挤出机的温度为270℃，转速为50r/min的条件下进行熔融共混挤出成塑料膜；待该塑料膜冷却后，在其表面上涂布一层蛋清涂布液，涂布厚度为0.1μm，并于温度为95℃条件下干燥2.5小时，即得。其中，上述蛋清涂布液由如下方法制备得到：将蛋清溶液、蔬菜甘油、碳酸钠按照质量比为5:1:0.5混合，并于搅拌速率为50r/min条件下搅拌2小时得到。
实施例2
本发明实施例的手机保护薄膜材料的制备方法如下：
将聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯按照质量比为50:10:8进行混合，并粉碎成平均粒径为30μm的混合物料粉末；将该混合物料粉末、分散剂(硬脂酸酯)和抗菌剂(壳聚糖)按照质量比为60:3:2进行混合后输送至双螺杆挤出机，并于双螺杆挤出机的温度为280℃，转速为100r/min的条件下进行熔融共混挤出成塑料膜；待该塑料膜冷却后，在其表面上涂布一层蛋清涂布液，涂布厚度为1μm，并于温度为99℃条件下干燥2小时，即得。其中，上述蛋清涂布液由如下方法制备得到：将蛋清溶液、蔬菜甘油、碳酸钠按照质量比为6:1:0.5混合，并于搅拌速率为50r/min条件下搅拌3小时得到。
实施例3
本发明实施例的手机保护薄膜材料的制备方法如下：
将聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯按照质量比为40:20:15进行混合，并粉碎成平均粒径为60μm的混合物料粉末；将该混合物料粉末、分散剂(硬脂酸酯)和抗菌剂(纳米银)按照质量比为55:2:1.5进行混合后输送至双螺杆挤出机，并于双螺杆挤出机的温度为270℃，转速为150r/min的条件下进行熔融共混挤出成塑料膜；待该塑料膜冷却后，在其表面上涂布一层蛋清涂布液，涂布厚度为2μm，并于温度为98℃条件下干燥3小时，即得。其中，上述蛋清涂布液由如下方法制备得到：将蛋清溶液、蔬菜甘油、碳酸钠按照质量比为6:1:0.8混合，并于搅拌速率为100r/min条件下搅拌2小时得到。
实施例4
本发明实施例的手机保护薄膜材料的制备方法如下：
将聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯按照质量比为45:15:10进行混合，并粉碎成平均粒径为50μm的混合物料粉末；将该混合物料粉末、分散剂(硬脂酸酯)和抗菌剂(纳米银)按照质量比为50:1:1进行混合后输送至双螺杆挤出机，并于双螺杆挤出机的温度为275℃，转速为100r/min的条件下进行熔融共混挤出成塑料膜；待该塑料膜冷却后，在其表面上涂布一层蛋清涂布液，涂布厚度为1μm，并于温度为95℃条件下干燥2.5小时，即得。其中，上述蛋清涂布液由如下方法制备得到：将蛋清溶液、蔬菜甘油、碳酸钠按照质量比为5:2:0.5混合，并于搅拌速率为100r/min条件下搅拌2小时得到。
实施例5
本发明实施例的手机保护薄膜材料的制备方法如下：
将聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯按照质量比为35:17:12进行混合，并粉碎成平均粒径为70μm的混合物料粉末；将该混合物料粉末、分散剂(硬脂酸酯)和抗菌剂(壳聚糖、纳米银和艾草提取物按照质量比为10:2:5混合的混合物)按照质量比为55:2.5:1进行混合后输送至双螺杆挤出机，并于双螺杆挤出机的温度为275℃，转速为100r/min的条件下进行熔融共混挤出成塑料膜；待该塑料膜冷却后，在其表面上涂布一层蛋清涂布液，涂布厚度为1.5μm，并于温度为99℃条件下干燥4小时，即得。其中，上述蛋清涂布液由如下方法制备得到：将蛋清溶液、蔬菜甘油、碳酸钠按照质量比为6:2:0.6混合，并于搅拌速率为80r/min条件下搅拌3小时得到。
对比例1
对比例1为市售的手机保护膜材料。
下面通过对上述实施例1-5和对比例1的材料进行如下性能测试，测试方法如下：透光率按照ISO 13468的测试方法进行测试。拉伸强度按照GB/T13022-1991的测试方法进行测试。耐磨性能的测试方法：将各测试样品在负载1.5kg的条件下采用耐磨仪进行测试，记录出现明显破损时反复摩擦周期次数。抗菌性能(大肠杆菌的抗菌率、霉菌的抗菌率)按照行业标准QB/T2591-2003的测试方法进行测试。介电性能的测试方法：首先薄膜材料正反面蒸镀电极，然后利用4294阻抗分析仪在0.5V电压下测试其介电性能。柔韧性测试：在上述各实验样品提供的薄膜上蒸镀上50纳米厚的金属电极，在室温下进行柔性测试，即任意角度折叠5万次，记录期间出现皱褶或者断裂等现象的实验样品。
测试结果见下表1。
表1
Figure BDA0002947332910000071
Figure BDA0002947332910000081
由上表1可知，采用本发明实施例提供的手机保护薄膜材料的制备方制得的手机保护薄膜材料与对比例1的市售手机保护膜相比，具有优异的透光率、耐磨性能、抗菌性能和力学性能，并且其柔韧性能好，具有良好的介电性能。可见，本发明实施例提供了一种能够制备出透明度好、耐磨性能、柔韧性能以及综合力学性能优良，且具有优异的抗菌性能的手机保护薄膜材料，该材料可用于制备手机保护膜，满足人们的多样化需求。
另外，本发明经大量试验发现，聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的种类和用量对于制得的手机保护薄膜材料的透明度和拉伸强度的影响较为显著，具体见以下对比例2-5。
对比例2
除了将聚甲基丙烯酸甲酯等量替换为非共聚型的聚甲基丙烯酸甲酯之外，其余的原料及制备工艺均与上述实施例4相同。
对比例3
除了将聚碳酸酯等量替换为非共聚型的聚碳酸酯之外，其余的原料及制备工艺均与上述实施例4相同。
对比例4
除了将聚甲基丙烯酸甲酯等量替换为聚对苯二甲酸乙二醇酯之外，其余的原料及制备工艺均与上述实施例4相同。
对比例5
除了将聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的用量调整为0，并用共聚型的聚甲基丙烯酸甲酯补足省略的聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的用量之外，其余的原料及制备工艺均与上述实施例4相同。
对上述对比例2-5所制得的手机保护薄膜材料的透光率和拉伸强度按照上述测试方法进行测试，测试结果见下表2。
表2
Figure BDA0002947332910000091
由上表1、2可知，聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的种类和用量对于制得的手机保护薄膜材料的透明度和拉伸强度的影响较为显著，且从上述测试结果可以看出，采用共聚型的聚甲基丙烯酸甲酯、共聚型的聚碳酸酯以及聚对苯二甲酸乙二醇酯三者进行复配使用，可以获得透明度和拉伸强度均较好的薄膜材料。
此外，本发明经大量试验发现，混合物料粉末的平均粒径大小对于材料的透明度、耐磨性能以及拉伸强度、柔韧性能等性能均有较为显著的影响。且在试验过程中发现，当混合物料粉末的平均粒径大小为20～70μm时，所制得的手机保护薄膜材料的各项综合性能较为优异，而当平均粒径大小小于20μm或者大于70μm时，会增加材料体系中各组分的分散难度，从而使得薄膜材料的透明度、耐磨性能以及拉伸强度、柔韧性能出现不同程度的劣化。因此，本发明优选混合物料粉末的平均粒径大小为20～70μm。
另外，本发明还经大量试验发现，添加的抗菌剂的种类和用量对于材料的抗菌性能的影响较为显著，具体见以下对比例6-7。
对比例6
除了不添加抗菌剂之外，其余的原料及制备工艺条件参数均与上述实施例4相同。
对比例7
除了将抗菌剂等量替换为季铵盐类抗菌剂之外，其余的原料及制备工艺条件参数均与上述实施例4相同。
对上述对比例6-7所制得的手机保护薄膜材料的按照上述测试方法对其抗菌性能进行测试，测试结果见下表3。
表3
测试项目 对比例6 对比例7
大肠杆菌的抗菌率(％) 34.2 98.6
霉菌的抗菌率(％) 26.8 95.4
由上表1、3可知，添加本发明的抗菌剂的实施例4相较于不添加抗菌剂的对比例6以及添加季铵盐类抗菌剂的对比例7所制得的手机保护薄膜材料的抗菌效果更佳。
综上所述，本发明实施例提供的手机保护薄膜材料的制备方法，以聚甲基丙烯酸甲酯为基料，引入具有高韧性高透明性的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯进行共混，可赋予材料优异的耐磨性能和力学性能；并添加可很好分散在材料体系中的抗菌剂，使得材料具有优异的抗菌性能；另外，通过双螺杆挤出机挤出成塑料膜，再在塑料膜表面上涂布一层蛋清涂布液，可进一步提高材料的耐磨性能和柔韧性，可任意角度折叠5万次以上基本不会产生任何的折痕，同时该薄膜还具备良好的介电性能，且透明度高。同时，本发明的制备方法操作简单，可实现批量化连续化生产，工作效率高，具有广阔的市场前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手机保护薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括：
将聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯按照质量比为30～50:10～20:8～15进行混合，并粉碎成混合物料粉末；
将所述混合物料粉末、分散剂和抗菌剂按照质量比为50～60:0.5～3:1～2进行混合后输送至双螺杆挤出机进行熔融共混挤出成塑料膜，其中，双螺杆挤出机的温度为270～280℃，转速为50～150r/min；
待所述塑料膜冷却后，在其表面上涂布一层蛋清涂布液，并于95℃～99℃干燥2～4小时，即得。
2.如权利要求1所述的手机保护薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述混合物料粉末的平均粒径大小为20～70μm。
3.如权利要求1所述的手机保护薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂为壳聚糖、纳米银或者艾草提取物中的至少一种。
4.如权利要求3所述的手机保护薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂为壳聚糖、纳米银和艾草提取物按照质量比为10:2:5混合的混合物。
5.如权利要求1所述的手机保护薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述蛋清涂布液由如下制备方法制备得到：
将蛋清溶液、蔬菜甘油、碳酸钠按照质量比为5～6:1～2:0.5～0.8混合，并于搅拌速率为50～100r/min条件下搅拌2～3小时得到。
6.如权利要求1所述的手机保护薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述蛋清涂布液的涂布厚度为0.1～2μm。
7.如权利要求1所述的手机保护薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的混合质量比为45：15:10。
8.如权利要求1所述的手机保护薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯的平均分子量为8万～10万；聚对苯二甲酸乙二醇酯的平均分子量为2万～3万；聚碳酸酯的平均分子量为5万～8万。
9.一种手机保护薄膜材料，其特征在于，所述手机保护薄膜材料由如权利要求1-8任意一项所述的手机保护薄膜材料的制备方法制备得到。
10.一种手机保护膜，其特征在于，所述手机保护膜由如权要求9所述的手机保护薄膜材料制得。
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