CN115093798A - 抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及聚乙烯保护膜领域，具体涉及一种抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜及其制备方法，抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜包括抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜和制备保护膜的压敏胶，抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜包括聚乙烯67‑78份，抗菌助剂2‑4份，抗静电剂15‑18份，纳米碳酸钙4‑8份，抗氧剂0.2‑1份和偶联剂1‑2份；制备方法包括如下步骤：制备抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒；制备抗菌抗静电聚乙烯薄膜；制备压敏胶胶液；制备抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜。本申请用于解决现有技术同时兼具抗静电性能和抗菌性能的聚乙烯膜材料较少的问题，具有同时兼具优异的高效、广谱、长效、安全的抗菌、防霉性能和持久长效的抗静电性能，高透明度和强附着力的优点。

Description

抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯保护膜领域，更具体地说，它涉及一种抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯是结构最简单的高分子材料，是目前世界上应用领域最广泛且产量最大的薄膜材料，其成型简单，易加工，价格低廉，具有优异的综合性能和使用性。聚乙烯根据聚乙烯的密度不同分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯，广泛应用于电子产品、塑胶、器皿、医药、化工、印刷等领域。然而，聚乙烯材料本身不具备抗静电性和抗菌性能，阻碍了聚乙烯在抗静电和抗菌防霉领域的应用。
材料的绝缘性越高，越容易产生静电。聚乙烯具有很高的绝缘性，容易在造粒改性加工、运输搬运和产品使用过程中累积电荷而产生静电且不易去除，长期的静电累积会使得聚乙烯材料容易积累灰尘或吸附有害微生物，影响材料的整洁度甚至产生电火花引起火灾或爆炸。通常，在生产过程中在聚乙烯材料表面添加导电性涂层或经过共混在制备过程中添加抗静电剂并加工成型以赋予聚乙烯材料的抗静电特性。
“物传人”是细菌、病毒、真菌等有害微生物传播传染疾病的重要传播途径之一。为保障重大公共卫生安全，减少易接触表面的环境污染引起的“二次感染”，具有高效持久抗菌性能的保护膜可以保护所覆材料表面不受污染，有效阻止有害微生物传播。
随着科技发展和社会进步，抗静电性能和抗菌性能成为高分子材料各个应用领域尤其是公共卫生领域亟需的性能。目前同时兼具抗静电性能和抗菌性能的聚乙烯膜材料仍然较少，亟待发展与研发以满足日益增长的应用需求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，用于解决现有技术中目前同时兼具抗静电性能和抗菌性能的聚乙烯膜材料仍然较少，亟待发展与研发以满足日益增长的应用需求的问题，同时，本发明还将提供抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜制备方法。本发明通过共混改性的方法制备的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜同时兼具优异的高效、广谱、长效、安全的抗菌、防霉性能和持久长效的抗静电性能，高透明度和强附着力。
为实现上述目的及其他相关目的，
本发明的第一方面，提供一种抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，包括抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜和制备保护膜的压敏胶，所述抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜包括重量份数的如下组分：聚乙烯67-78份，抗菌助剂2-4份，抗静电剂15-18份，纳米碳酸钙4-8份，抗氧剂0.2-1份和偶联剂1-2份。
优选的，所述抗菌助剂为高分子抗菌剂和纳米氧化锌的组合抗菌剂，高分子抗菌剂与纳米氧化锌的质量比为80％-85％：15-20％。
优选的，所述高分子抗菌剂的成分组成及质量分数分别为：聚六亚甲基单胍盐酸盐60％聚六亚甲基双胍盐酸盐20％，苯基含氢硅树脂20％。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配的组合抗氧剂，抗氧剂1010和抗氧剂168的复配质量比为2:1。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，所述压敏胶为广东鼎立森新材料有限公司生产的PU-611压敏胶，所述抗静电剂为三洋化成工业株式会社生产的PELECTRON PVL抗静电剂，所述聚乙烯为低密度聚乙烯LDPE 2024H。
本发明提供的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，以高分子抗菌剂聚六亚甲基胍盐和无机抗菌剂纳米氧化锌的组合抗菌剂协同抗菌：聚六亚甲基胍盐具有的高效广谱安全杀菌、良好的高分子相容性，结合纳米氧化锌的光触酶长久高效抗菌防霉能力，在尽可能少的降低透明度的同时，极大提高了聚乙烯保护膜的抗菌性能；以PELECTRON PVL作为抗静电剂，赋予了聚乙烯保护膜良好的抗静电性能，且互溶性好，不易起皮剥落；最后通过压敏胶涂布、熟化和收卷工艺制备了抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜。
本发明的第二方面，提供一种上述任一项所述抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的方法，包括如下步骤：
制备抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒，将聚乙烯、抗菌助剂、抗静电剂、纳米碳酸钙、抗氧剂和偶联剂按照一定剂量配料后进行受力均匀混合，经过双螺杆配混挤出机搅拌、熔融、挤出、冷却、切粒、干燥后，得到改性的抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒；
制备抗菌抗静电聚乙烯薄膜，将所述抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒经过挤出吹膜机熔融、挤出吹膜成型，得到抗菌抗静电聚乙烯薄膜；
制备压敏胶胶液，将压敏胶与乙酸乙酯充分进行乳化，得到混合溶液后置于搅拌器进行搅拌，待胶液消泡后得到均匀分散的压敏胶乳液；
制备抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，以抗菌抗静电聚乙烯薄膜作为涂布基材，将压敏胶乳液涂覆在其贴覆面后进行熟化，收卷成型得到所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜。
优选的，所述制备抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒步骤中聚乙烯、抗菌助剂、抗静电剂、纳米碳酸钙、抗氧剂和偶联剂混合时在高速混料机中进行，熔融共混挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机工作时由加料口至挤出机头依次分布第1温度区域、第2温度区域、第3温度区域、第4温度区域、第5温度区域、第6温度区域、第7温度区域、第8温度区域、第9温度区域和第10温度区域，所述第1温度区域的温度为75-85℃，所述第2-6温度区域的温度独立地为175-185℃，所述第7-9温度区域的温度独立地为165-175℃，所述独立地为第10温度区域的温度为160-170℃，物料在所述双螺杆挤出机中的停留时间为3-5min，物料在所述双螺杆挤出机中的压力为10-15MPa。
优选的，制备抗菌抗静电聚乙烯薄膜步骤中所述挤出吹膜机为单层挤出吹膜机或者三层共挤吹吹膜机；吹膜层数为单层或2-3层。
优选的，制备抗菌抗静电聚乙烯薄膜步骤中所述挤出吹膜机工作时由加料口至挤出机头依次分布第1温度区域、第2温度区域、第3温度区域、第4温度区域，所述第1温度区域的温度为165-175℃，所述第2温度区域的温度为170-180℃，所述第3温度区域的温度为170-180℃，所述第4温度区域的温度优选为165-175℃。
优选的，制备压敏胶胶液步骤中所述搅拌温度为25℃±2℃,搅拌时间为5-10min；制备抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜步骤中所述熟化温度为55℃±2℃，熟化时间为24h-48h。
如上所述，本发明的完整的发明名称，具有以下有益效果：
本发明制备的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜同时兼具抗菌性能和抗静电性能：拥有优异的高效广谱的长效、安全的抗菌、防霉性能和持久长效的抗静电性能，同时具有高透明度，良好的延展性，强附着力，覆盖率高，粘接范围广。
由实施例1的结果表明，本发明提供的抗菌、抗静电聚乙烯薄膜经过标准GB/T31402-2005《塑料表面抗菌性能试验方法》测试，抗菌阻燃聚乙烯薄膜具有高效、优异的抗菌效果：在检测时间为30min时，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达到了99％以上，在检测时间为1h时，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达到了99.9％以上。
附图说明
图1为本发明制备抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的工艺流程图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
本申请的原料都是通过自制或商业渠道获得。
实施例
实施例1
一种抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，包括抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜和制备保护膜的压敏胶，所述抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜包括重量份数的如下组分：聚乙烯67份，抗菌助剂2份，抗静电剂15份，纳米碳酸钙4份，抗氧剂0.2份和偶联剂1份；抗菌助剂为高分子抗菌剂和纳米氧化锌的组合抗菌剂，高分子抗菌剂与纳米氧化锌的质量比为80％：15％；高分子抗菌剂的成分组成及质量分数分别为：聚六亚甲基单胍盐酸盐60％，聚六亚甲基双胍盐酸盐20％，苯基含氢硅树脂20％；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配的组合抗氧剂，抗氧剂1010和抗氧剂168的复配质量比为2:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，压敏胶为广东鼎立森新材料有限公司生产的PU-611压敏胶，抗静电剂为三洋化成工业株式会社生产的PELECTRON PVL抗静电剂，聚乙烯为低密度聚乙烯LDPE 2024H。
实施例2
一种抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，包括抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜和制备保护膜的压敏胶，所述抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜包括重量份数的如下组分：聚乙烯78份，抗菌助剂4份，抗静电剂18份，纳米碳酸钙8份，抗氧剂1份和偶联剂2份；抗菌助剂为高分子抗菌剂和纳米氧化锌的组合抗菌剂，高分子抗菌剂与纳米氧化锌的质量比为85％：20％；高分子抗菌剂的成分组成及质量分数分别为：聚六亚甲基单胍盐酸盐60％，聚六亚甲基双胍盐酸盐20％，苯基含氢硅树脂20％；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配的组合抗氧剂，抗氧剂1010和抗氧剂168的复配质量比为2:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，所述压敏胶为广东鼎立森新材料有限公司生产的PU-611压敏胶，抗静电剂为三洋化成工业株式会社生产的PELECTRON PVL抗静电剂，聚乙烯为低密度聚乙烯LDPE 2024H。
实施例3
一种制备抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒
将低密度聚乙烯LDPE 2024H、抗菌助剂、抗静电剂、纳米碳酸钙、抗氧剂和偶联剂按照一定剂量配料后进行受力均匀混合，经过双螺杆配混挤出机搅拌、熔融、挤出、冷却、切粒、干燥后，得到改性的抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒；
其中，低密度聚乙烯LDPE 2024H、抗菌助剂、抗静电剂、纳米碳酸钙、抗氧剂、偶联剂的质量百分比分别为：69.0wt％，4.0wt％，18.0wt％，6.0wt％，1.0wt％、2.0wt％；
抗菌助剂为高分子抗菌剂和纳米氧化锌的组合抗菌剂，高分子抗菌剂与纳米氧化锌的质量比为98％：2％，高分子抗菌剂的成分组成及质量分数分别为：聚六亚甲基单胍盐酸盐60％，聚六亚甲基双胍盐酸盐20％，苯基含氢硅树脂20％；所用抗静电剂为三洋化成工业株式会社生产的PELECTRON PVL抗静电剂；所用抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配的组合抗氧剂，抗氧剂1010和抗氧剂168的复配质量比为2:1；所用偶联剂为硅烷偶联剂KH-550；
双螺杆配混挤出机从加料口到机头按顺次分布共10个温区，温度分步分别为80℃±5℃，180℃±5℃，180℃±5℃，180℃±5℃，180℃±5℃，180℃±5℃，170℃±5℃，170℃±5℃，170℃±5℃，175℃±5℃，停留时间为3-5min，熔体压力为10-15Mpa；
步骤2：制备抗菌抗静电聚乙烯薄膜
将所述抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒经过三层挤出吹膜机熔融、挤出吹膜成型，得到三层的抗菌抗静电聚乙烯薄膜；其中，吹膜机温度分布设定为：170℃±5℃，175℃±5℃，175℃±5℃，170℃±5℃；
步骤3：制备压敏胶胶液
将压敏胶与乙酸乙酯充分进行乳化，得到混合溶液后置于搅拌器进行搅拌，待胶液消泡后得到均匀分散的压敏胶乳液；其中，压敏胶为广东鼎立森新材料有限公司生产的PU-611压敏胶，搅拌温度为25℃±2℃,搅拌时间为5-10min；
步骤4：制备抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜
以步骤2制备得到的抗菌抗静电聚乙烯薄膜作为涂布基材，将压敏胶乳液涂覆在其贴覆面后进行熟化，收卷成型得到所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，其中，所述熟化温度为55℃±2℃，熟化时间为48h。
实施例4
实施例4与实施例3基本一致，仅在步骤1中，低密度聚乙烯LDPE 2024H、抗菌助剂、抗静电剂、纳米碳酸钙、抗氧剂、偶联剂的质量百分比调整为：77.5wt％，2.0wt％，15.0wt％，4.0wt％，0.5wt％、1.0wt％。
实施例5
实施例5与实施例3基本一致，仅在步骤2中，所述挤出吹膜机为单层挤出吹膜机，所述薄膜层数为单层膜，其他条件不变，经后续工艺处理后得到单层的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜。
实施例6
实施例6与实施例3基本一致，仅在步骤2中，所述挤出吹膜的薄膜层数为两层膜，其他条件不变，经后续工艺处理后得到双层抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜。
实施例7
实施例7与实施例3基本一致，仅在步骤4中，所述熟化时间为24h，其他条件不变，经后续工艺处理后得到抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜。
对比例
对比例1
对比例1为常规的3层聚乙烯薄膜，与实施例3的区别之处在于，未添加抗菌剂、抗静电剂和纳米碳酸钙，抗氧剂和偶联剂等其他助剂。
性能测试
为了考察本发明提供的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的抗菌性能，抗静电性能和透光性能，对实施例3进行了抗菌性能测试，电阻测定和透光率(雾度)测定。其中，抗菌测试参考标准GB/T 31402-2005塑料表面抗菌性能试验方法。为提高检测强度，针对本专利方法制备的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的抗菌测试，对上述抗菌测试标准GB/T31402-2005塑料表面抗菌性能试验方法测试步骤进行了调整。其中，测试时间由24h缩短为30min和1h。即通过缩短检测时间以提高检测强度。
抗菌测试见表1和表2，电阻值及透光率(雾度)见表3。
表1实施例3经过标准GB/T31402-2005《塑料表面抗菌性能试验方法》测试对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌性能测试结果(检测时间为30min)
Figure BDA0003746832450000091
表2实施例3经过标准GB/T31402-2005《塑料表面抗菌性能试验方法》测试对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌性能测试结果(检测时间为1h)
Figure BDA0003746832450000092
Figure BDA0003746832450000101
表3实施例3与对比例1薄膜的电阻率与透光率测定结果
Figure BDA0003746832450000102
由表1和表2的数据可知，经过标准GB/T31402-2005《塑料表面抗菌性能试验方法》测试，本发明制备的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜具有优异高效的抗菌效果：实施例1测试样品在测试时间为30min时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达到了99％以上；在测试时间为1h时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达到了99.9％以上。
由表3的数据可知，相对于未添加抗静电剂的薄膜样品，本发明制备的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜大大降低了电阻率，从而提高了抗静电性能，同时依然保持着良好的透光率。
综上所述，本发明制备的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜同时兼具抗菌性能和抗静电性能：拥有优异的高效广谱的长效、安全的抗菌、防霉性能和持久长效的抗静电性能，同时具有高透明度，良好的延展性，强附着力，覆盖率高，粘接范围广。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，其特征在于，包括抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜和制备保护膜的压敏胶，所述抗菌抗静电的改性聚乙烯薄膜包括重量份数的如下组分：聚乙烯67-78份，抗菌助剂2-4份，抗静电剂15-18份，纳米碳酸钙4-8份，抗氧剂0.2-1份和偶联剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，其特征在于：所述抗菌助剂为高分子抗菌剂和纳米氧化锌的组合抗菌剂，高分子抗菌剂与纳米氧化锌的质量比为80％-85％：15-20％。
3.根据权利要求1所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，其特征在于：所述高分子抗菌剂的成分组成及质量分数分别为：聚六亚甲基单胍盐酸盐60％聚六亚甲基双胍盐酸盐20％，苯基含氢硅树脂20％。
4.根据权利要求1所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配的组合抗氧剂，抗氧剂1010和抗氧剂168的复配质量比为2:1。
5.根据权利要求1所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，所述压敏胶为广东鼎立森新材料有限公司生产的PU-611压敏胶，所述抗静电剂为三洋化成工业株式会社生产的PELECTRON PVL抗静电剂，所述聚乙烯为低密度聚乙烯LDPE 2024H。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒，将聚乙烯、抗菌助剂、抗静电剂、纳米碳酸钙、抗氧剂和偶联剂按照一定剂量配料后进行受力均匀混合，经过双螺杆配混挤出机搅拌、熔融、挤出、冷却、切粒、干燥后，得到改性的抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒；
制备抗菌抗静电聚乙烯薄膜，将所述抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒经过挤出吹膜机熔融、挤出吹膜成型，得到抗菌抗静电聚乙烯薄膜；
制备压敏胶胶液，将压敏胶与乙酸乙酯充分进行乳化，得到混合溶液后置于搅拌器进行搅拌，待胶液消泡后得到均匀分散的压敏胶乳液；
制备抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜，以抗菌抗静电聚乙烯薄膜作为涂布基材，将压敏胶乳液涂覆在其贴覆面后进行熟化，收卷成型得到所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜。
7.一种如权利要求6所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的方法，其特征在于，所述制备抗菌抗静电的改性聚乙烯母粒步骤中聚乙烯、抗菌助剂、抗静电剂、纳米碳酸钙、抗氧剂和偶联剂混合时在高速混料机中进行，熔融共混挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机工作时由加料口至挤出机头依次分布第1温度区域、第2温度区域、第3温度区域、第4温度区域、第5温度区域、第6温度区域、第7温度区域、第8温度区域、第9温度区域和第10温度区域，所述第1温度区域的温度为75-85℃，所述第2-6温度区域的温度独立地为175-185℃，所述第7-9温度区域的温度独立地为165-175℃，所述独立地为第10温度区域的温度为160-170℃，物料在所述双螺杆挤出机中的停留时间为3-5min，物料在所述双螺杆挤出机中的压力为10-15MPa。
8.一种如权利要求6所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的方法，其特征在于，制备抗菌抗静电聚乙烯薄膜步骤中所述挤出吹膜机为单层挤出吹膜机或者三层共挤吹吹膜机；吹膜层数为单层或2-3层。
9.一种如权利要求6所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的方法，其特征在于，制备抗菌抗静电聚乙烯薄膜步骤中所述挤出吹膜机工作时由加料口至挤出机头依次分布第1温度区域、第2温度区域、第3温度区域、第4温度区域，所述第1温度区域的温度为165-175℃，所述第2温度区域的温度为170-180℃，所述第3温度区域的温度为170-180℃，所述第4温度区域的温度优选为165-175℃。
10.一种如权利要求6所述的抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜的方法，其特征在于，制备压敏胶胶液步骤中所述搅拌温度为25℃±2℃,搅拌时间为5-10min；制备抗菌抗静电的高透明聚乙烯保护膜步骤中所述熟化温度为55℃±2℃，熟化时间为24h-48h。
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