CN115286861B - 一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒及其制备方法，包括以下质量份的组分：高密度聚乙烯95‑99质量份，有机开口剂0.8‑4.5质量份，硬脂酸钙0.01‑0.1质量份和抗氧剂0.1‑0.5质量份，本发明中，改性聚硅氧烷主链上的氧原子易与极性分子形成氢键，使得改性聚硅氧烷极易在塑料薄膜表面进行铺展，从而提高塑料薄膜的光线透过率，并且改性聚硅氧烷中聚硅氧烷链段的存在，使得改性聚硅氧烷具有表面张力低、耐高温及低温性能、耐候性等特点，从而可以避免因为有机开口剂的添加，热稳定性能变差。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒及其制备方法。
背景技术
塑料薄膜制品制备过程中，以及塑料薄膜成品收卷后，塑料薄膜之间容易形成真空密合状态，不易分开，通过加入开口剂，使得塑料薄膜表面形成一层润滑膜，降低塑料薄膜之间的负压，从而使得塑料薄膜之间容易分开。
开口剂，也称为爽滑剂、抗粘连剂、抗结剂等，常用于塑料薄膜制品的生产制备过程中，可有效提高塑料薄膜的开口性能。开口剂包括无机开口剂和有机开口剂，无机开口剂包括滑石粉、硅藻土、二氧化硅等；有机开口剂包括油酸酰胺、芥酸酰胺及EBS衍生物等，由于无机开口剂与塑料之间的结合力差，影响塑料的开口效果，因此有机开口剂越来越受到关注。
现有技术中，添加有机开口剂的塑料薄膜耐高温性能差，影响有机开口剂的使用效果，并且添加有机开口剂的塑料薄膜，进行电晕处理后，塑料薄膜表面的有机开口剂减少，塑料薄膜内部的有机开口剂向塑料薄膜表面迁移，塑料薄膜后续加工时会引起并发问题，如何选择合适的有机开口剂，从而提高有机开口剂的耐高温性能以及塑料薄膜进行电晕处理后，降低塑料薄膜表面有机开口剂减少，是本发明亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的如何选择合适的有机开口剂，从而提高有机开口剂的耐高温性能以及塑料薄膜进行电晕处理后，降低塑料薄膜表面有机开口剂减少的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒，包括以下质量份的组分：高密度聚乙烯95-99质量份，有机开口剂0.8-4.5质量份，硬脂酸钙0.01-0.1质量份和抗氧剂0.1-0.5质量份。
作为进一步的改进，所述有机开口剂由改性聚硅氧烷、乙撑双油酸酰胺以及油酸酰胺按照质量比1：(0.1-1)：(0.2-0.5)组成。
作为进一步的改进，所述改性聚硅氧烷由Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚、组分A反应制得。
作为进一步的改进，所述组分A由2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺、丙烯酸甲酯、聚多元醇反应制得。
作为进一步的改进，所述聚多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇中的一种，聚醚多元醇例如可以为专利权人为亨茨曼国际有限公司，公告号为CN104428344B的生产方法生产的聚醚多元醇，聚酯多元醇例如可以为专利权人为山东蓝星东大有限公司，公告号为CN111100251B的生产工艺生产的聚酯多元醇。
作为进一步的改进，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或者两种的组合。
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法，包括以下步骤：
1)高密度聚乙烯，改性聚硅氧烷，乙撑双油酸酰胺，油酸酰胺，硬脂酸钙和抗氧剂按质量份数称量后，置于高混机中，混合均匀；
2)将步骤1)中混合好的物料，投入造粒机，挤出造粒。
作为进一步的改进，改性聚硅氧烷制备方法包括以下步骤：
A、Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚和催化剂溶解在有机溶剂中，在惰性气体保护下进行硅氢化加成反应，提纯，制得环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷；
B、将步骤A中制得的环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷、组分A和适量助剂置于反应釜中，进行加热，提纯制得改性聚硅氧烷。
作为进一步的改进，步骤1)中高混机温度为80℃—100℃，混合时间为5-20分钟；
步骤2)中造粒机为双螺杆造粒机。
作为进一步的改进，步骤A中反应温度为70-85℃，反应时间为1-3h；步骤B中，加热温度至50-80℃，加热时间为0.5-2h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中，由于改性聚硅氧烷分子中，含有亲水性的聚醚链段，使得制得的开口剂母粒具有一定的吸湿性，从而一定程度上提高开口剂母粒的抗静电性能，并且改性聚硅氧烷主链上的氧原子易与极性分子形成氢键，使得改性聚硅氧烷极易在塑料薄膜表面进行铺展，从而提高塑料薄膜的光线透过率，改性聚硅氧烷中聚硅氧烷链段的存在，使得改性聚硅氧烷具有表面张力低、耐高温及低温性能、耐候性等特点，从而可以避免因为有机开口剂的添加，热稳定性能变差，但是改性聚硅氧烷相对分子量大，迁移至聚合物表面速度相对较慢，摩擦系数相对较高，通过改性聚硅氧烷和乙撑双油酸酰胺以及油酸酰胺搭配使用，使得具有较低的摩擦系数和热稳定性好的开口剂母粒，并且由于改性聚硅氧烷的存在，在对塑料薄膜电晕处理时，塑料薄膜表面的有机开口剂不易脱落。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒，包括以下质量份的组分：高密度聚乙烯95-99质量份，有机开口剂0.8-4.5质量份，硬脂酸钙0.01-0.1质量份和抗氧剂0.1-0.5质量份。
所述有机开口剂由改性聚硅氧烷、乙撑双油酸酰胺以及油酸酰胺按照质量比1：(0.1-1)：(0.2-0.5)组成。
其中，所述改性聚硅氧烷由Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚、组分A反应制得。
所述组分A由2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺、丙烯酸甲酯、聚多元醇反应制得。
所述聚多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇中的一种。
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或者两种的组合。
基于塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法制备低摩擦开口剂母粒时，包括以下生产过程：
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法，包括以下步骤：
1)高密度聚乙烯，改性聚硅氧烷，乙撑双油酸酰胺，油酸酰胺，硬脂酸钙和抗氧剂按质量份数称量后，置于高混机中，混合均匀；
2)将步骤1)中混合好的物料，投入造粒机，挤出造粒。
改性聚硅氧烷制备方法包括以下步骤：
A、Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚和催化剂溶解在有机溶剂中，在惰性气体保护下进行硅氢化加成反应，提纯，制得环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷；
B、将步骤A中制得的环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷、组分A和适量助剂置于反应釜中，进行加热，提纯制得改性聚硅氧烷。
组分A制备方法包括以下步骤：
a、向反应釜中加入有机溶剂、2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺，搅拌均匀，然后滴加丙烯酸甲酯，在30-50℃反应温度下，反应6-8h，提纯制得产物1；
b、向反应釜中加入产物1、聚多元醇以及催化剂，氮气保护下，在100-140℃反应温度下，反应2-4h，然后升温至140-200℃，反应4-6h，提纯制得光催化剂。
其中，步骤1)中高混机温度为80℃—100℃，混合时间为5-20分钟；步骤2)中造粒机为双螺杆造粒机。
其中，步骤A中反应温度为70-85℃，反应时间为1-3h；步骤B中，加热温度至50-80℃，加热时间为0.5-2h。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1：
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法，包括以下步骤：
1)高密度聚乙烯98.5质量份，改性聚硅氧烷0.5质量份，乙撑双油酸酰胺0.3质量份，油酸酰胺0.2质量份，硬脂酸钙0.1质量份和抗氧剂168为0.4质量份，置于高混机中，混合均匀；
2)将步骤1)中混合好的物料，投入造粒机，挤出造粒。
其中，步骤1)中高混机温度为90℃，混合时间为15分钟；
步骤2)中造粒机为双螺杆造粒机。
其中，改性聚硅氧烷制备方法包括以下步骤：
A、20质量份Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、25质量份烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚和5质量份氯铂酸催化剂溶解在1质量份三氯乙烯中，在氮气保护下进行硅氢化加成反应，提纯，制得环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷(根据环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷需求量，可以多次进行反应)；
B、将步骤A中制得的15质量份环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷、25质量份的组分A和0.5质量份助剂置于反应釜中，进行加热，提纯制得改性聚硅氧烷(根据改性聚硅氧烷需求量，可以多次进行反应)。
其中，A中反应温度为80℃，反应时间为2h，步骤B中，加热温度至70℃，加热时间为1h。
其中，组分A制备方法包括以下步骤：
a、向反应釜中加入5质量份有机溶剂、30质量份2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺，搅拌均匀，然后滴加16质量份的丙烯酸甲酯，在45℃反应温度下，反应7h，提纯制得产物1(根据产物1的需求量，可以多次进行反应)；
b、向反应釜中加入10质量份产物1、10质量份聚醚多元醇以及1质量份催化剂，氮气保护下，在120℃反应温度下，反应3h，然后升温至160℃，反应4h，提纯制得光催化剂(根据光催化剂的需求量，可以多次进行反应)。
实施例2：
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法，包括以下步骤：
1)高密度聚乙烯95质量份，改性聚硅氧烷0.3质量份，乙撑双油酸酰胺0.14质量份，油酸酰胺0.06质量份，硬脂酸钙0.01质量份和抗氧剂168为0.1质量份，置于高混机中，混合均匀；
2)将步骤1)中混合好的物料，投入造粒机，挤出造粒。
其中，步骤1)中高混机温度为80℃，混合时间为5分钟；
步骤2)中造粒机为双螺杆造粒机。
其中，改性聚硅氧烷制备方法包括以下步骤：
A、20质量份Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、25质量份烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚和5质量份氯铂酸催化剂溶解在1质量份三氯乙烯中，在氮气保护下进行硅氢化加成反应，提纯，制得环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷(根据环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷需求量，可以多次进行反应)；
B、将步骤A中制得的15质量份环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷、25质量份的组分A和0.5质量份助剂置于反应釜中，进行加热，提纯制得改性聚硅氧烷(根据改性聚硅氧烷需求量，可以多次进行反应)。
其中，A中反应温度为70℃，反应时间为1h，步骤B中，加热温度至50℃，加热时间为0.5h。
其中，组分A制备方法包括以下步骤：
a、向反应釜中加入5质量份有机溶剂、30质量份2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺，搅拌均匀，然后滴加16质量份的丙烯酸甲酯，在30℃反应温度下，反应6h，提纯制得产物1(根据产物1的需求量，可以多次进行反应)；
b、向反应釜中加入10质量份产物1、10质量份聚酯多元醇以及1质量份催化剂，氮气保护下，在100℃反应温度下，反应2h，然后升温至140℃，反应4h，提纯制得光催化剂(根据光催化剂的需求量，可以多次进行反应)。
实施例3：
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法，包括以下步骤：
1)高密度聚乙烯99质量份，改性聚硅氧烷3质量份，乙撑双油酸酰胺0.5质量份，油酸酰胺1质量份，硬脂酸钙0.1质量份和抗氧剂168为0.5质量份，置于高混机中，混合均匀；
2)将步骤1)中混合好的物料，投入造粒机，挤出造粒。
其中，步骤1)中高混机温度为100℃，混合时间为20分钟；
步骤2)中造粒机为双螺杆造粒机。
其中，改性聚硅氧烷制备方法包括以下步骤：
A、20质量份Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、25质量份烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚和5质量份氯铂酸催化剂溶解在1质量份三氯乙烯中，在氮气保护下进行硅氢化加成反应，提纯，制得环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷(根据环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷需求量，可以多次进行反应)；
B、将步骤A中制得的15质量份环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷、25质量份的组分A和0.5质量份助剂置于反应釜中，进行加热，提纯制得改性聚硅氧烷(根据改性聚硅氧烷需求量，可以多次进行反应)。
其中，A中反应温度为85℃，反应时间为3h，步骤B中，加热温度至80℃，加热时间为2h。
其中，组分A制备方法包括以下步骤：
a、向反应釜中加入5质量份有机溶剂、30质量份2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺，搅拌均匀，然后滴加16质量份的丙烯酸甲酯，在50℃反应温度下，反应8h，提纯制得产物1(根据产物1的需求量，可以多次进行反应)；
b、向反应釜中加入10质量份产物1、10质量份聚醚多元醇以及1质量份催化剂，氮气保护下，在140℃反应温度下，反应4h，然后升温至200℃，反应6h，提纯制得光催化剂(根据光催化剂的需求量，可以多次进行反应)。
对比例1：
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法，包括以下步骤：
1)高密度聚乙烯98.5质量份，聚硅氧烷0.5质量份，乙撑双油酸酰胺0.3质量份，油酸酰胺0.2质量份，硬脂酸钙0.1质量份和抗氧剂168为0.4质量份，置于高混机中，混合均匀；
2)将步骤1)中混合好的物料，投入造粒机，挤出造粒。
其中，步骤1)中高混机温度为90℃，混合时间为15分钟；
步骤2)中造粒机为双螺杆造粒机。
对比例2：
一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法，包括以下步骤：
1)高密度聚乙烯98.5质量份，改性聚硅氧烷0.5质量份，乙撑双油酸酰胺0.3质量份，油酸酰胺0.2质量份，硬脂酸钙0.1质量份和抗氧剂168为0.4质量份，置于高混机中，混合均匀；
2)将步骤1)中混合好的物料，投入造粒机，挤出造粒。
其中，步骤1)中高混机温度为90℃，混合时间为15分钟；
步骤2)中造粒机为双螺杆造粒机。
其中，改性聚硅氧烷制备方法包括以下步骤：
A、20质量份Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、25质量份烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚和5质量份氯铂酸催化剂溶解在1质量份三氯乙烯中，在氮气保护下进行硅氢化加成反应，提纯，制得环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷(根据环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷需求量，可以多次进行反应)；
B、将步骤A中制得的15质量份环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷、25质量份的组分A和0.5质量份助剂置于反应釜中，进行加热，提纯制得改性聚硅氧烷(根据改性聚硅氧烷需求量，可以多次进行反应)。
其中，A中反应温度为80℃，反应时间为2h，步骤B中，加热温度至70℃，加热时间为1h。
其中，组分A为2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺。
对比例3：
采用的塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒制备方法同实施例1，组分且各组分质量份数基本同实施例1，区别在于：改性聚硅氧烷1质量份，乙撑双油酸酰胺0质量份，油酸酰胺0质量份。
将实施例1-3以及对比例1-3制得的低摩擦开口剂母粒为加工材料制成尺寸为10cm*5cm*2cm薄膜进行电晕(输出功率15KW)处理，进行动摩擦系数(温度为45℃)和静摩擦系数(温度为45℃)试验；
将实施例1-3以及对比例1-3制得的低摩擦开口剂母粒为加工材料制成尺寸为10cm*5cm*2cm薄膜，对其进行透光率、拉伸性能、动摩擦系数(温度分别为20℃、45℃、60℃)和静摩擦系数(温度分别为20℃、45℃、60℃)试验，试验方法如下：
透光率试验：按照GB2410-1980，采用HunterLab UltraScan PRO超高精度分光测色仪测试塑料薄膜的透光率；
拉伸性能试验：实施例和对比例中的塑料薄膜，制膜时观察能否稳定的进行制膜，基于以下几点基准进行评价。应予说明，纵向为膜的连续制膜方向，横向为与之垂直的方向。
A：可稳定地制膜2小时以上；
B：可稳定地制膜1小时以上且小于2小时；
C：小于1小时时产生破膜，不能稳定的制膜。
动摩擦系数、静摩擦系数：根据GB/T10006的方法，采用济南兰光机电技术有限公司的MXD-01A摩擦系数仪进行测试。
测得的试验数据如表1所示：
表1
由表1可知，在温度为20℃时，对比例1和实施例1-3对比可知，在温度低时，不添加改性聚硅氧烷具有更好的动摩擦系数和静摩擦系数，在温度为45℃时，不添加改性聚硅氧烷制得的塑料薄膜的动摩擦系数和静摩擦系数相对较低，但是动摩擦系数和静摩擦系数高于改性聚硅氧烷制得的塑料薄膜的动摩擦系数和静摩擦系数，在温度为60℃时，添加改性聚硅氧烷制得塑料薄膜具有更低的动摩擦系数和静摩擦系数；
从对比例3和实施例1分析可知，改性聚硅氧烷含量高时，光线透光率数值相对较高，但是实施例1制得的塑料薄膜的动摩擦系数和静摩擦系数更低；
由对比例2和实施例1分析可知，在组分A为2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺时，制得的塑料薄膜在20℃、45℃以及60℃时的动摩擦系数和静摩擦系数均较高；
由对比例1-2以及实施例1-3对比分析可知，其他反应条件相同，使用含有聚多元醇的改性聚硅氧烷制得的塑料薄膜，进行电晕处理后相对于未进行电晕处理，测得的塑料薄膜动摩擦系数和静摩擦系数变化不大。
由此可知，改性聚硅氧烷数值高，提高塑料薄膜的光线透过率，并且在温度低，不添加改性聚硅氧烷时，动摩擦系数和静摩擦系数低于添加改性聚硅氧烷时，动摩擦系数和静摩擦系数，温度高时，由于改性聚硅氧烷具有耐高温及低温性能、耐候性等特点，添加改性聚硅氧烷具有更低的动摩擦系数和静摩擦系数，并且通过使用含有聚多元醇的改性聚硅氧烷制得的塑料薄膜，不管是否进行电晕处理，对塑料薄膜动摩擦系数和静摩擦系数影响不大。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，显然，本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒，其特征在于：包括以下质量份的组分：高密度聚乙烯95-99质量份，有机开口剂0.8-4.5质量份，硬脂酸钙0.01-0.1质量份和抗氧剂0.1-0.5质量份；
所述有机开口剂由改性聚硅氧烷、乙撑双油酸酰胺以及油酸酰胺按照质量比1：（0.1-1）：（0.2-0.5）组成；
所述改性聚硅氧烷由Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚、组分A反应制得，所述组分A由2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺、丙烯酸甲酯、聚多元醇反应制得；
所述聚多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或者两种的组合。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）高密度聚乙烯，改性聚硅氧烷，乙撑双油酸酰胺，油酸酰胺，硬脂酸钙和抗氧剂按质量份数称量后，置于高混机中，混合均匀；
2）将步骤1）中混合好的物料，投入造粒机，挤出造粒。
4.根据权利要求3所述的一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒的制备方法，其特征在于：改性聚硅氧烷制备方法包括以下步骤：
A、Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷、烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚和催化剂溶解在有机溶剂中，在惰性气体保护下进行硅氢化加成反应，提纯，制得环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷；
B、将步骤A中制得的环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷、组分A和适量助剂置于反应釜中，进行加热，提纯制得改性聚硅氧烷。
5.根据权利要求3所述的一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒的制备方法，其特征在于：步骤1）中高混机温度为80℃—100℃，混合时间为5-20分钟；
步骤2）中造粒机为双螺杆造粒机。
6.根据权利要求4所述的一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒的制备方法，其特征在于：步骤A中反应温度为70-85℃，反应时间为1-3h；步骤B中，加热温度至50-80℃，加热时间为0.5-2h。
7.根据权利要求1-2任一项所述的一种塑料薄膜用低摩擦开口剂母粒在制备塑料薄膜制品领域中的应用。
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