CN115260689A - 聚合物薄膜及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合物薄膜及其制备方法与应用，涉及高分子材料领域。其中，聚合物薄膜包括以下重量份的组分：丙烯酸树脂80～90份，PVC 10～20份，热稳定剂1～2份，内滑剂0.5～2份，外滑剂0.1～0.5份，增韧剂3～5份，填充剂3～10份，钛白粉2～5份；其中，所述丙烯酸酯为核壳结构柔性丙烯酸酯。本发明的聚合物薄膜具有良好的耐候性、拉伸韧性、拉伸强度和粘接力，可适用于门窗用铝合金型材。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是一种聚合物薄膜及其制备方法与应用。
背景技术
传统用于家装领域的材料一般为PVC材料，其主要有2点缺陷影响其使用效果：1.PVC材料本身分子结构含有不稳定双键存在，所以在加工过程中以及后期使用中容易出现分子结构中不稳定双键断裂导致材料变黄变色等异常，极大的缩短产品的使用年限。2.普通的PVC装饰材料，因其配方中添加有增塑剂，导致在户外阳光照射下，因长时间温度过高，导致有增塑剂小分子析出影响PVC膜的粘着力，容易脱落。
另一方面，门窗用铝合金型材的形状复杂，在包裹聚合物薄膜之中往往需要借助一些工具进行挤压，这就需要聚合物薄膜具有较优的弯曲韧性。此外，对于门窗常用的铝合金型材而言，一是聚合物薄膜与铝合金型材的贴合需要胶水贴合，因PVC的耐候耐老化性能差，时间一长导致其粘结力很差，而是其表面往往要喷涂一层涂料，目前涂料多以聚偏氟乙烯树脂类涂料为主，这种表面对于PVC基的聚合物薄膜的粘接性能更差。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种聚合物薄膜及其制备方法与应用，其可提升PVC基聚合物薄膜的耐候性，提升其对铝合金型材的粘接力。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：丙烯酸树脂80～90份，PVC 10～20份，热稳定剂1～2份，内滑剂0.5～2份，外滑剂0.1～0.5份，增韧剂3～5份，填充剂3～10份，钛白粉2～5份；
其中，所述丙烯酸酯为核壳结构柔性丙烯酸酯。
为了提升聚合物薄膜的耐候性，减少使用过程中变黄变色的现象，本发明去除了小分子增塑剂。但为了确保压延工艺的顺利进行，本申请引入了核壳结构柔性丙烯酸酯，解决了聚合物薄膜成型加工难题。进一步的，本发明的聚合物薄膜，主体树脂中丙烯酸树脂用量为80～90份，PVC用量仅10～20份，通过以上配方，可解决柔性丙烯酸树脂在生产过程中容易断料的问题，满足压延工艺的要求。此外，基于上述比例，可有效提升对于各类基体的粘接力。
优选的，在本发明的一个实施例中，丙烯酸树脂与PVC的重量比为5～7：1，基于上述比例，不仅保证了对铝合金基体的粘接力，提升了耐候性能，同时也赋予了聚合物薄膜较高的拉伸韧性。
优选的，在本发明的一个实施例中，内滑剂选用脂肪酸偏甘油酯，其可大幅度改善聚合物薄膜成型过程中的流动性，降低高温条件下的析出。外滑剂选用硬脂酰乳酸钠和/或硬脂酰乳酸钙，但不限于此。外滑剂可减少聚合物挤出过程中粘螺杆、粘辊、包辊等问题，提升聚合物薄膜与压延机主机轮之间的剥离性。
优选的，在本发明的一个实施例中，热稳定剂选用液体钡锌安定剂，其可提高PVC的高温稳定性，避免高温下PVC分解变色。进一步优选的，在本发明的另一个实施例中，控制液体钡锌安定剂中钡盐与锌盐重量比为1～1.5：1，其作用是在此产品加工速度较慢的情况下，保证产品加工过程中的后期稳定性，又能保证在此期间的初期着色性，不导致产品变色(钡盐过大初期着色性不好产品发红，锌盐含量大后期热稳定性不足，产品容易变黄老化，影响耐候性能)。
优选的，在本发明的一个实施例之中，PVC的聚合度为1200～1350。
优选的，在本发明的一个实施例中，增韧剂选用己二酸聚酯多元醇，其可提升贴合铝合金包覆过程中的弯曲韧性，同时提升对于铝合金型材的粘接力。进一步优选的，增韧剂的分子量为2500-3000。
优选的，在本发明的一个实施例中，填充剂选用碳酸钙，且其平均粒径≤500nm，其可进一步提升薄膜的拉伸韧性和拉伸强度，也可提升耐温性能。
优选的，在本发明的一个实施例中，钛白粉选用氯化法金红石钛白粉，其本身有着很好的耐高温耐候性能，又提高聚合物薄膜的光屏蔽作用，提高聚合物薄膜的耐候性。
优选的，在本发明的一个实施例中，本发明的聚合物薄膜中还包括色料0.2～1份。
相应的，本发明还公开了一种上述的聚合物薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将各组分混合均匀，加入密炼机，在80～110℃初步塑化，得到初塑料；
具体的，先将各种原料混合，在50～300rpm下混合40-80s，然后在400～600rpm下混合150～200s；混合过程中，控制物料为80～110℃，密炼电流为320-360A；密炼后得到的胶状物料在150～170℃初步塑化，得到初塑料；
(2)将所述初塑料加入螺杆挤出机，在165～180℃再次塑化，得到复塑料；
具体的，将所述初塑物料经开炼机二次塑化后送入单螺杆挤出机进行再次塑化后过滤，二次塑化的温度为160-170℃；螺杆挤出过滤机温度为165℃-180℃，得复塑料；
(3)将所述复塑料加入压延机压延成型，即得。
具体的，将所述复塑物料进行五辊压延成型，其中五辊压延机的温度分别为1号辊175℃-180℃，2号辊178℃-185℃，3号辊180℃-190℃，4号辊185℃-195℃，5号辊180℃-190℃，后经压花冷却收卷得所述新型聚合物薄膜。
相应的，本发明还公开了上述的聚合物薄膜在铝合金门窗包覆膜中的应用。
实施本发明，具有以下有益效果：
本发明的聚合物薄膜具有良好的耐候性，可长期在室外环境下使用。且发明中的聚合物薄膜具有良好的拉伸韧性、拉伸强度和粘接力，可适用于门窗用铝合金型材。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，本发明实施例和对比例均采用相同的钛白粉、色母粒。
现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：
A：柔性丙烯酸树脂，21308-XP，陶氏化学；
B1：PVC，型号，生产厂家，聚合度为1000(日本东曹化学TG-1000)；
B2：PVC，型号，生产厂家，聚合度为1300(日本东曹化学TG-1300)；
B3：PVC，型号，生产厂家，聚合度为1450(北元化工BY-1450)；
C1：热稳定剂：液体钡锌安定剂，BZ-302/A，南通艾德旺化工有限公司；其钡盐与锌盐的比例为：1.2:1
C2：热稳定剂：液体钡锌安定剂，南通艾德旺化工有限公司；其钡盐与锌盐的比例为：0.5:1；
D：内滑剂，脂肪酸偏甘油酯，P1141，德国科宁；
E：外滑剂，硬脂酰乳酸钙，Caravan Ingredients.Inc；
F1：增韧剂，己二酸聚酯多元醇，DIC株式会社；其分子量为2800；
F2：增韧剂，己二酸聚酯多元醇，DIC株式会社；其分子量为1500；
G1：填充剂，碳酸钙，D50＝400nm，(东莞立茂化工有限公司，CCR701)
G2：填充剂，碳酸钙，市售，D50＝1000nm；
H：钛白粉，市售。(特诺CR470金红石型钛白粉)
I：色母粒，市售。
J：增塑剂，
实施例1-6及对比例1-6
实施例1-6及对比例1-6的低模垢聚酰胺复合材料的组分及重量份选择如下表所示。
其中，实施例1-6、对比例1-6中聚合物薄膜的制备方法为：
(1)先将各种组分混合，在200rpm下混合60s，然后在500rpm下混合180s；混合过程中，控制物料为105℃，密炼电流为340A；密炼后得到的胶状物料在155℃初步塑化，得到初塑料；
(2)将初塑物料经开炼机二次塑化后送入单螺杆挤出机进行再次塑化后过滤，二次塑化的温度为168℃；螺杆挤出过滤机温度为175℃，得复塑料；
(3)将复塑物料进行五辊压延成型，其中五辊压延机的温度分别为1号辊1757℃，2号辊183℃，3号辊185℃，4号辊190℃，5号辊188℃，后经压花冷却收卷得所述新型聚合物薄膜。
注：表中“-”表示不添加该组分。
对实施例1-9和对比例1-6制备的聚合物薄膜进行性能测试，各项性能的测试方法如下：
(1)耐候性：按照ISO 105-B02-2013的方法测定，测定时长为1000h，测定色差值△E；
(2)与铝合金/三胺板的粘接强度，按照GB/T 17657-2013的方法测定；
(3)拉伸强度、拉伸伸长率，按照GB/T 13022-1991的方法测定。
具体的测试结果如下表所示：
由上述表格看出，当采用本技术方案的配方后，有效提升了对于铝合金、三胺板的粘结强度，且大幅优化了聚合物薄膜的耐候性。
通过实施例1与对比例1～对比例6的比较可以看出，当变更本技术方案中聚合物薄膜中某一组分的配方后，其对铝合金、三胺板的粘结强度大幅下降，难以达到本申请方案的技术效果。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种聚合物薄膜，其特征在于，包括以下重量份的组分：丙烯酸树脂80～90份，PVC10～20份，热稳定剂1～2份，内滑剂0.5～2份，外滑剂0.1～0.5份，增韧剂3～5份，填充剂3～10份，钛白粉2～5份；
其中，所述丙烯酸酯为核壳结构柔性丙烯酸酯。
2.如权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述外滑剂选用硬脂酰乳酸钙和/或硬脂酰乳酸钠，所述内滑剂选用脂肪酸偏甘油酯，所述热稳定剂选用液体钡锌安定剂，所述增韧剂选用己二酸聚酯多元醇。
3.如权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述PVC的聚合度为1200～1350。
4.如权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述丙烯酸树脂与PVC的重量比为(5～7)：1。
5.如权利要求2所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述液体钡锌安定剂中钡盐与锌盐重量比为1～1.5：1。
6.如权利要求2所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述己二酸聚酯多元醇的分子量为2500-3000。
7.如权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述填充剂选用纳米碳酸钙，其平均粒径≤500nm。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将各组分混合均匀，加入密炼机，在150～170℃初步塑化，得到初塑料；
(2)将所述初塑料加入螺杆挤出机，在165～180℃再次塑化，得到复塑料；
(3)将所述复塑料加入压延机压延成型，即得。
9.如权利要求8所述的聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述压延机为五辊压延机，其中，第一辊的温度为175～180℃，第二辊的温度为178～185℃，第三辊的温度为180～190℃，第四辊的温度为185～195℃，第五辊的温度为180～190℃。
10.如权利要求1～7任一项所述的聚合物薄膜在铝合金门窗包覆膜中的应用。
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