CN115011082A - 一种薄膜材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种薄膜材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域，所述薄膜材料包括以下组分：聚酯材料，第一复合材料，第二复合材料和助剂；所述第一复合材料为聚烯烃或弹性体材料；所述第二复合材料为有机改性蒙脱土；且所述薄膜材料通过微纳层叠共挤工艺制得。该薄膜材料以聚酯材料为基体材料，加入聚烯烃或弹性体材料作为第一复合材料和有机改性蒙脱土作为第二复合材料，采用微纳层叠共挤工艺，一步共挤出获得具有微纳多层结构的薄膜材料，可显著提高薄膜材料的耐高温蒸煮，有效避免了现有聚酯薄膜材料中易出现小分子迁移的现象。

Description

一种薄膜材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种薄膜材料及其制备方法。
背景技术
聚酯材料，如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料等，具有强度高、耐疲劳性、尺寸稳定蠕变小、耐热老化、加工性能好等特点，被广泛应用于汽车、电子电器、工业机械等领域。但现有聚酯薄膜材料也存在着明显的缺点，比如，不耐高温蒸煮，高温蒸煮环境中聚酯薄膜材料中易出现小分子迁移现象。
发明内容
本申请实施例提供了一种薄膜材料及其制备方法，以解决现有聚酯薄膜材料不耐高温蒸煮的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种薄膜材料，所述薄膜材料包括以下组分：
聚酯材料，第一复合材料，第二复合材料和助剂；
所述第一复合材料为聚烯烃或弹性体材料；
所述第二复合材料为有机改性蒙脱土；且
所述薄膜材料通过微纳层叠共挤工艺制得。
进一步地，所述弹性体材料包括SBS热塑性弹性体和POE热塑性弹性体中的至少一种。
进一步地，所述聚酯材料包括PBT材料和PET材料中的至少一种。
进一步地，所述助剂包括抗氧剂、相容剂和润滑剂。
进一步地，以质量分数计，所述薄膜材料括以下组分：
聚酯材料46％～80％；第一复合材料2.5％～10％；第二复合材料1％～5％；抗氧剂0.2％～0.6％；相容剂2％～8％；润滑剂0.4％～0.6％。
进一步地，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯两者的复配物。
进一步地，所述相容剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝物。
进一步地，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝物包括聚烯烃接枝的GMA和弹性体接枝的GMA。
进一步地，所述润滑剂包括硬脂酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡和硅酮母粒中的至少一种。
第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的薄膜材料的制备方法，所述制备方法包括：
将聚酯材料进行干燥，后与其他原料混合，得到第一混料；
将第一混料进行微纳层叠共挤，得到薄膜材料。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供了一种薄膜材料，该薄膜材料以聚酯材料为基体材料，加入聚烯烃或弹性体材料作为第一复合材料和有机改性蒙脱土作为第二复合材料，采用微纳层叠共挤工艺，一步共挤出获得具有微纳多层结构的薄膜材料，可显著提高薄膜材料的耐高温蒸煮，有效避免了现有聚酯薄膜材料中易出现小分子迁移的现象。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种薄膜材料制备方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种微纳层叠共挤装置结构示意图；
其中，1-第一单螺杆挤出机；2-第二单螺杆挤出机；3-第三单螺杆挤出机；4-四层分配器；5-四层倍增器；6-三层分配器；7-口模；8-第一熔体泵；9-第二熔体泵；10-第三熔体泵。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
聚酯材料，如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料等，具有强度高、耐疲劳性、尺寸稳定蠕变小、耐热老化、加工性能好等特点，被广泛应用于汽车、电子电器、工业机械等领域。但现有聚酯薄膜材料也存在着明显的缺点，比如，不耐高温蒸煮，高温蒸煮环境中聚酯薄膜材料中易出现小分子迁移现象。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种薄膜材料，所述薄膜材料包括以下组分：
聚酯材料，第一复合材料，第二复合材料和助剂；
所述第一复合材料为聚烯烃或弹性体材料；
所述第二复合材料为有机改性蒙脱土；且
所述薄膜材料通过微纳层叠共挤工艺制得。
本申请实施例提供了一种薄膜材料，该薄膜材料以聚酯材料为基体材料，加入以聚烯烃或弹性体材料作为第一复合材料和有机改性蒙脱土作为第二复合材料，采用微纳层叠共挤工艺，一步共挤出获得具有微纳多层结构(具体指：(聚酯/聚烯烃材料或弹性体)/(聚酯/OMMT))的薄膜材料，可显著提高薄膜材料的耐高温蒸煮，有效避免了现有聚酯薄膜材料中易出现小分子迁移的现象。
本申请中，聚烯烃或弹性体材料可选自现有技术生产的常用聚烯烃或弹性体材料。在一些具体实施例中，第一复合材料可采用如中韩武汉石化生产的聚丙烯，商品牌号K8009等市售产品。
本申请中，有机改性蒙脱土(OMMT)可选自现有技术生产的有机改性蒙脱土。在一些具体实施例中，有机改性蒙脱土可选自如美国Nanocor生产，商品牌号L34TCN等市售产品。
本申请中，“第一复合材料”和“第二复合材料”均应当理解为“一种与基体材料-聚酯材料进行复合的材料”。
本申请中，“微纳多层结构”是指“(聚酯/聚烯烃材料或弹性体)层/(聚酯/OMMT)层”的复合多层结构，具体是“-A-B-A-B-A-B-”形式的多层结构(其中A可为(聚酯/聚烯烃材料或弹性体)层，B可为(聚酯/OMMT)层。
本申请中，“微纳层叠共挤”是指是通过在传统共挤口模处安装若干层倍增器制备交替多层聚合物功能复合材料的一种高效、便捷的方法。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述弹性体材料包括SBS热塑性弹性体和POE热塑性弹性体中的至少一种。
本申请中，弹性体材料是指TPE弹性体材料；其作用是以弹性体为分散相，通过弹性体材料上的接枝官能团与聚酯基材端基反应从而提供一定的相容性，使两相具有很好的粘接性，改善基材树脂的韧性。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述聚酯材料包括PBT材料和PET材料中的至少一种。
本申请中，PBT材料和PET材料可选用现有技术公开的低析出的PBT、PET材料，作为薄膜材料的基体材料。在一些具体实施例中，聚酯材料可采用如蓝星化工生产的中粘低析出PBT，商品牌号为1110HQ II等市售产品。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述助剂包括抗氧剂、相容剂和润滑剂。
本申请中，相容剂在聚酯基体与第一复合材料和/或第二复合材料之间的界面中，起到降低界面张力、增加界面结合强度的作用，从而可以提高组分原料间的相容性；抗氧剂可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，可以增加薄膜材料的抗老化性能；润滑剂主要起润滑作用，提高整个材料体系流动性和脱模效果。
作为本发明实施例的一种实施方式，以质量分数计，所述薄膜材料括以下组分：
聚酯材料46％～80％；第一复合材料2.5％～10％；第二复合材料1％～5％；抗氧剂0.2％～0.6％；相容剂2％～8％；润滑剂0.4％～0.6％。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯两者的复配物。
本申请中，抗氧剂选择以四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)为主抗氧剂和双(2,4—二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂S9228)为辅抗氧剂，将两者进行复配使用，可以显著增强薄膜材料的抗老化性能。在一些具体的实施例中，主抗氧剂--四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，采用德国巴斯夫生产，商品牌号分别为Irganox1010；耐高温辅抗-双(2,4—二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，采用美国Dover Chemical公司生产，牌号168。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述相容剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝物。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝物包括聚烯烃接枝的GMA和弹性体接枝的GMA。
本申请中，在一些具体实施例中，相容剂可采用如宁波能之光生产，牌号GPM200A等市售产品。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述润滑剂包括硬脂酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡和硅酮母粒中的至少一种。
本申请中，润滑剂优选为乙烯基双硬脂酰胺，主要起润滑作用，提高材料流动性和脱模效果。在一些具体实施例中，润滑剂可选自如美国龙沙生产，商品牌号为PETS等市售产品。
第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的薄膜材料的制备方法，所述制备方法包括：
将聚酯材料进行干燥，后与其他原料混合，得到第一混料；
将第一混料进行微纳层叠共挤，得到薄膜材料。
本申请中，通过将聚酯材料与第一复合材料、第二复合材料等组分进行配比，然后进行微纳层叠共挤，一步共挤出获得微纳多层结构的薄膜材料，可显著提高薄膜材料的耐高温蒸煮，有效避免了现有聚酯薄膜材料中易出现小分子迁移的现象，操作简单。
本申请中，进行微纳层叠共挤时可采用现有技术公开的微纳层叠共挤装置，也可采用本申请提供的一种用于制备第一方面所述的薄膜材料的微纳层叠共挤装置，所述微纳层叠共挤装置包括四层分配器4，所述四层分配器4的两侧分别连接有第一单螺杆挤出机1和第二单螺杆挤出机2，所述四层分配器4的出口上连接有四层倍增器5，所述四层倍增器5的出口上连接有三层分配器6，所述三层分配器6的出口上连接有口模7，所述三层分配器6的一侧连接有第三单螺杆挤出机3，所述第一单螺杆挤出机1与所述四层分配器4之间设置有第一熔体泵8，所述第二单螺杆挤出机2与所述四层分配器4之间设置有第二熔体泵9，所述第三单螺杆挤出机3与所述三层分配器6之间设置有第三熔体泵10。
使用时，具体操作过程为：在微纳多层挤出装置的第一单螺杆挤出机1和第二单螺杆挤出机2中按照材料配比分别加入经熔融挤出造粒的第一混料母粒，母粒经四层分配器分配至四层增压器，复合材料熔体在层叠器中经历分流、扭转、延展、汇流的过程，受到剪切及拉伸作用，伴随着层数的增加，剪切及拉伸作用的次数增加，最后经第三单螺杆挤出机，熔融挤出、冷却成型后，裁剪制备成薄膜材料。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1-4提供了一种薄膜材料，各例中组分含量如表1所示。其中，PBT采用采用蓝星化工生产的中粘低析出PBT，商品牌号为1110HQ II；PP(聚烯烃)采用中韩武汉石化生产的聚丙烯，商品牌号K8009；相容剂采用宁波能之光生产，牌号GPM200A；润滑剂采用美国龙沙生产，商品牌号为PETS；抗氧剂采用德国巴斯夫生产，商品牌号为Irganox1010作为主抗氧剂，采用美国Dover Chemical公司生产，牌号168作为辅抗氧剂；有机改性蒙脱土(OMMT)采用美国Nanocor生产，商品牌号L34TCN。
实施例1-4及对比例1提供的薄膜材料的制备方法，如图1所示，具体包括：
将聚酯材料进行干燥(具体为120℃下干燥4小时)，后与其他原料混合，得到第一混料；
将第一混料采用微纳层叠共挤装置进行微纳层叠共挤，得到薄膜材料；
其中，所述微纳层叠共挤装置中的加工温度为234℃。
上述微纳层叠共挤装置，如图2所示，所述微纳层叠共挤装置包括四层分配器4，所述四层分配器4的两侧分别连接有第一单螺杆挤出机1和第二单螺杆挤出机2，所述四层分配器4的出口上连接有四层倍增器5，所述四层倍增器5的出口上连接有三层分配器6，所述三层分配器6的出口上连接有口模7，所述三层分配器6的一侧连接有第三单螺杆挤出机3，所述第一单螺杆挤出机1与所述四层分配器4之间设置有第一熔体泵8，所述第二单螺杆挤出机2与所述四层分配器4之间设置有第二熔体泵9，所述第三单螺杆挤出机3与所述三层分配器6之间设置有第三熔体泵10。
使用时，具体操作过程为：在微纳多层挤出装置的第一单螺杆挤出机1和第二单螺杆挤出机2中按照材料配比分别加入经熔融挤出造粒的第一混料母粒，母粒经四层分配器分配至四层增压器，复合材料熔体在层叠器中经历分流、扭转、延展、汇流的过程，受到剪切及拉伸作用，伴随着层数的增加，剪切及拉伸作用的次数增加，最后经第三单螺杆挤出机，熔融挤出、冷却成型后，裁剪制备成薄膜材料。
表1实施例1-4提供的薄膜材料的成分表(以质量分数计)
Figure BDA0003687655920000061
Figure BDA0003687655920000071
测试例
本例对实施例1-4所得的薄膜材料分别在100℃、121℃和135℃的蒸煮温度下，进行试验，蒸熟30min，测定模拟液中待测物质的迁移率。
迁移率的计算公式：
M＝C1/C2，M为迁移率，％；C1为迁移后中待测物质的含量，mg/m2；C2为薄膜中待测物质的初始含量，mg/m2。
采用超纯水、4％的醋酸和75％的乙醇作为模拟液进行迁移试验。采用气相色谱法测定待测物质在薄膜中和模拟液中的含量。测试结果如表2所示。
表2各实施例中抗氧剂的迁移情况
Figure BDA0003687655920000072
从表2可以看出，OMMT含量对迁移率有影响，当OMMT含量为3wt％时，迁移率最低，表明此时OMMT在薄膜材料中的PBT/OMMT层中的插层效果最好。
本例还对实施例1-4所得的薄膜材料的热封性能和剥离强度进行测试，测试标准分别为GB/T22638.7-2016及GB/2492-2004国标测试方法。
测试结果如表3所示。
表3实施例1～4所得的薄膜材料的热封性能和剥离强度
Figure BDA0003687655920000073
Figure BDA0003687655920000081
综上所述，本申请实施例提供了一种微纳层叠共挤制备的具有耐溶剂性强、低析出、强度高、可高温蒸煮的薄膜材料，可有效减少小分子迁移，减少析出物，增加薄膜材料的强度；且其制备方法简单，可连续化生产。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种薄膜材料，其特征在于，所述薄膜材料包括以下组分：
聚酯材料，第一复合材料，第二复合材料和助剂；
所述第一复合材料为聚烯烃或弹性体材料；
所述第二复合材料为有机改性蒙脱土；且
所述薄膜材料通过微纳层叠共挤工艺制得。
2.根据权利要求1所述的薄膜材料，其特征在于，所述弹性体材料包括SBS热塑性弹性体和POE热塑性弹性体中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的薄膜材料，其特征在于，所述聚酯材料包括PBT材料和PET材料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的薄膜材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、相容剂和润滑剂。
5.根据权利要求4所述的薄膜材料，其特征在于，以质量分数计，所述薄膜材料括以下组分：
聚酯材料46％～80％；第一复合材料2.5％～10％；第二复合材料1％～5％；抗氧剂0.2％～0.6％；相容剂2％～8％；润滑剂0.4％～0.6％。
6.根据权利要求5所述的薄膜材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯两者的复配物。
7.根据权利要求5所述的薄膜材料，其特征在于，所述相容剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝物。
8.根据权利要求7所述的薄膜材料，其特征在于，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝物包括聚烯烃接枝的GMA和弹性体接枝的GMA。
9.根据权利要求5所述的薄膜材料，其特征在于，所述润滑剂包括硬脂酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡和硅酮母粒中的至少一种。
10.一种权利要求1～9任一项所述的薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将聚酯材料进行干燥，后与其他原料混合，得到第一混料；
将第一混料进行微纳层叠共挤，得到薄膜材料。
CN202210655889.1A 2022-06-10 2022-06-10 一种薄膜材料及其制备方法 Pending CN115011082A (zh)

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