CN114292479A - 一种耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料及其制备方法，专用料是包括聚偏氟乙烯树脂50‑70份；聚四氟乙烯树脂3‑10份；聚甲基丙烯酸甲酯5‑20份；增强树脂3‑10份；纳米二氧化硅3‑10份；润滑剂0.3‑2份；抗氧剂0.3‑2份；紫外吸收剂0.3‑2份；成核剂0.1‑1份，相容剂1‑5份和耐磨剂1‑5份；将上述原材料在高速混合机内预混5～15分钟，然后预混料经双螺杆挤出机挤出造粒即得到改善耐磨性能的PVDF树脂组合物。所得的聚偏氟乙烯装饰膜表面的耐磨性能显著提高，弥补了PVDF装饰膜耐磨性不足的问题，同时具有优异的刚性、耐候性、耐腐蚀性，对推进PVDF膜在室外装饰领域的应用具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及聚偏氟乙烯薄膜技术领域，具体涉及一种耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料及其制备方法。
背景技术
聚偏氟乙烯(PVDF)是氟塑料家族中的重要一员，由于其优越的耐候性能、耐温性能、耐腐蚀性能和较高的透明性；因此聚偏氟乙烯薄膜近年来被广泛用于户外的装饰膜中，在对于产品的耐磨性能要求不高的时候，普通的聚偏氟乙烯薄膜就可以满足；当产品为桌面装饰膜，门面装饰膜，地板装饰膜等等对于耐磨性有一定要求的，那么普通的聚偏氟乙烯薄膜并不能满足市场的要求。
对于PVDF材料，改善耐磨耐刮擦有两种种主要途径：第一种，提高材料的表面硬度；第二种降低材料表面的动摩擦系数；前者可以加入滑石、玻纤等填充材料增加硬度，但是这类填充材料会影响透明度从而影响产品的美观，同时不易于成膜；而后一种一般加入液体润滑剂达到目的，液体润滑剂为消耗品，在使用过程中，表面的润滑剂会逐渐消耗而失去耐磨改善的效果，同时液体润滑剂随着时间会出现迁移的表面造成产品性能不稳定的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中聚偏氟乙烯装饰膜耐磨性能不佳的缺陷，提供一种耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料，其配方包括以下重量份的各组分：
制备方法包括以下步骤：
将上述材料按照重量配比放入高速混合搅拌机中进行混合，所得的混合物加入双螺杆挤出机进行共混造粒；所述双螺杆挤出机的工作温度为150～220℃，转速为250～500rpm，螺杆长度与直径比为36:1～52:1。
优选的，所述聚偏氟乙烯的分子量为30～100万，且在230℃*2.16kg的条件下，熔体流动速率为8～20g/10min。分子量过低理化性能太差，分子量太高不好加工成型。
优选的，所述聚四氟乙烯树脂摩擦系数小于等于0.15。
优选的，所述聚甲基丙烯酸甲酯重均相对分子质量为50,000-150,000g/mol。分子量太低，表面硬度太低，分子量太高膜会出现脆断现象。
优选的，所述增强树脂为丙烯酸酯类、丙烯酸树脂、核壳结构丙烯酸材料中的至少一种，且所述增强树脂中每种组分的分子量均在10～50万，且在230℃*2.16kg的条件下，熔体流动速率均为0.5～10g/10min。
优选的，所述纳米氧化硅，粒径为50-150nm。这个粒径的纳米氧化硅不会影响膜的透明性。
优选的，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺、羟基化的乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺中的一种或多种的混合物。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫酯类抗氧剂中的至少一种。抗氧剂可以阻止材料加工或使用过程中的热氧老化，提高其使用寿命和性能。
优选的，所述紫外吸收剂为水杨酸酯类紫外吸收剂、苯酮类紫外吸收剂、受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类紫外吸收剂中的至少一种。紫外吸收剂对太阳光中的紫外线进行吸收，对本材料的耐候性能起到主要作用。
优选的，所述成核剂为山梨醇类成核剂、盐酸类成核剂、稀土金属类成核剂、氧化物类成核剂中的至少一种。通过添加成核剂让材料进行再次结晶，提高透明度，同时会提高材料的表面硬度，提高材料的耐磨性能。
优选的，所述相容剂硅氧烷、硅酮母粒、硅油中的一种或多种的混合物。
优选的，所述耐磨剂为PE-g-MAH的共聚物、POE-g-MAH的共聚物、PP-g-MAH的共聚物中的一种或多种的混合物；其中MAH的质量比为1-3％。
与现有技术比较，本发明的有益效果是：
本发明采用共混改性的技术手段，将PVDF、PMMA、二氧化硅以及硅氧烷类相容剂三者复合，使硅烷偶联剂与二氧化硅表面的硅羟基发生接枝反应，提高与PVDF的相容性，提高二氧化硅在PVDF中的分散程度；
本发明通过多方面改善材料的耐磨性能，加入纳米级的二氧化硅填充，增加材料的表面硬度，提高材料的耐磨性能，同时二氧化硅还能起到润滑作用，降低材料的动摩擦系数。加入低动摩擦系数的氟材料PTFE，降低产品的动摩擦系数，同时PTFE有高的耐候性以及耐腐蚀性，不会降低材料整体的耐候性。加入MAH接枝的共聚物，显著提高了产品的耐磨性能。
本发明成核剂和二氧化硅的双重作用之下有利于提高材料的透明度，成核剂和二氧化硅为纳米级的粉体，可以提高聚偏氟乙烯的结晶度从而增加材料的透明度以及材料的表面硬度。
本发明的加工工艺简单，适合大规模的生产。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
实施例1-4配方参见表1。各实施例中采用的原料如下：
(1)聚偏氟乙烯(PVDF)：商品名为为1000D(供应商为：法国阿科玛；熔融指数为20g/10min，230℃*2.16kg，分子量45万)
(2)聚四氟乙烯：商品名为PTFE-0101，供应商：天诗。
(3)聚甲基丙烯酸甲酯：商品名为7N，供应商：德固赛。
(4)增强树脂：丙烯酸树脂1，商品名为Acrylic K-355P(供应商为：美国罗门哈斯公司，分子量5万)。丙烯酸树脂2，,商品名为Acrylic K-125P(供应商为：美国罗门哈斯公司，分子量75万)
(5)二氧化硅：商品名为H15,供应商：瓦克。
(6)成核剂：商品名为Milled 3988，供应商为：美利肯。
(7)抗氧剂：商品名为抗氧剂-1010、抗氧剂-1098，供应商为：德国BASF公司。
(8)紫外吸收剂：受阻胺类光稳定剂，商品名为UV-770,(供应商为：德国BASF公司)紫外吸收剂，商品名为UV-234,供应商：德国BASF公司。
(9)润滑剂：市场常规EBS
(10)相容剂：商品名为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,供应商：默克。
(11)耐磨剂：商品名为CMG8904,供应商：日之升。
实施例1～4、对比例1～3采用的专用料配方如表1所示
表1实施例1-4、对比例1-3专用料配方(重量份数)
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 聚偏氟乙烯 | 66 | 59 | 54 | 70 | 68 | 64 | 80 |
| 聚四氟乙烯 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 0 |
| PMMA | 10 | 15 | 15 | 10 | 10 | 15 | 15 |
| 增强材料 | 5 | 7 | 7 | 5 | 5 | 7 | 5 |
| 二氧化硅 | 7 | 5 | 10 | 3 | 7 | 5 | 0 |
| 润滑剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 抗氧剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 紫外吸收剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 成核剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 相容剂 | 2 | 2 | 2 | 2 | 0 | 2 | 0 |
| 耐磨剂 | 3 | 5 | 5 | 3 | 3 | 0 | 0 |
制备方法如下：
(1)将材料按照配方比例称取，先用高速混合机混合均匀，混合转速为300～800rpm，混合时间为5～15min；
(2)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机进行塑化、分散与挤出切粒后得到透明耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料，双螺杆挤出机温度为190～210℃，转速为250～500rpm。
利用实施例1～4，对比例1～3制备的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料粒子，均制备薄膜。薄膜性能如下表所示。
注：耐磨耗系数越低表示材料的耐磨性能越好，转数/50um越高表示膜的耐磨性能越好。
从上表可以看出，增加材料的耐磨性能并没有改变材料本身的耐候性以及耐腐蚀性，我们可以看出对比例1的透光率明显下降，这是二氧化硅与PVDF相容性较差，导致二氧化硅在PVDF中分散不好，导致透光率偏低，但是耐磨性能有所改善；实施例1中加入相容剂后二氧化硅的分散性提高，同时耐磨性能明显改善；加入低摩擦系数的聚四氟乙烯，材料的摩擦系数降低，耐磨性能明显提高，侧面反映降低体系的摩擦系数能够提高聚偏氟乙烯装饰膜的耐磨性能。加入耐磨剂，聚偏氟乙烯装饰膜的耐磨性能有明显的提高。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料，其特征在于，包括重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料,其特征在于：所述聚偏氟乙烯的分子量为30～100万，且在230℃*2.16kg的条件下，熔体流动速率为8～20g/10min。
3.根据权利要求1所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料,其特征在于：所述的聚四氟乙烯树脂摩擦系数≤0.15；所述聚甲基丙烯酸甲酯平均相对分子质量为50,000-150,000g/mol。
4.根据权利要求1所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料,其特征在于：所述增强树脂为丙烯酸酯类、丙烯酸树脂、核壳结构丙烯酸材料中的至少一种，且所述增强树脂中每种组分的分子量均在10～50万，且在230℃*2.16kg的条件下，熔体流动速率均为0.5～10g/10min，纳米二氧化硅的粒径为50-150nm。
5.根据权利要求1所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料,其特征在于：所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺、羟基化的乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料,其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫酯类抗氧剂中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料,其特征在于：所述紫外吸收剂为水杨酸酯类紫外吸收剂、苯酮类紫外吸收剂、受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类紫外吸收剂中的一种或多种的混合物。
8.根据权利要求1所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料,其特征在于：所述成核剂为山梨醇类成核剂、盐酸类成核剂、稀土金属类成核剂、氧化物类成核剂中的一种或多种的混合物；所述相容剂硅氧烷、硅酮母粒、硅油中的一种或多种的混合物。
9.根据权利要求1所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料,其特征在于：所述耐磨剂为PE-g-MAH的共聚物、POE-g-MAH的共聚物、PP-g-MAH的共聚物中的一种或多种的混合物。
10.权利要求1～9任一项所述的耐磨聚偏氟乙烯装饰膜专用料的制备方法，其特征在于，将各组分放入高速混合搅拌机中进行混合，所得的混合物加入双螺杆挤出机进行共混造粒；所述双螺杆挤出机的工作温度为150～220℃，转速为250～500rpm，螺杆长度与直径比为36:1～52:1。
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