CN115926229B - 具有超疏水性的聚丙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有超疏水性的聚丙烯薄膜及其制备方法，该具有超疏水性的聚丙烯薄膜表面与水的接触角在150°～160°之间，水滴在其表面的滚动角小于10°，薄膜与液体接触后的粘附率小于0.8％。制备方法包括(1)将聚丙烯基膜伸展成一个平面，加热至温度为150℃～185℃；(2)将纳米材料粉末喷射至加热的聚丙烯基膜表面，得到喷涂纳米材料粉末的聚丙烯薄膜；(3)将喷涂纳米材料粉末的聚丙烯薄膜冷却至室温，得到具有超疏水性的聚丙烯薄膜。本发明的具有超疏水性的聚丙烯薄膜具有优异的抗液体粘附性能，制备方法具有环保、低成本、工艺简单可控、易于实现产业化应用等优点。
Description
技术领域
本发明属于高分子薄膜领域，具体涉及一种具有超疏水性的聚丙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
聚丙烯薄膜是一种常见的包装材料，具有质轻、无毒、无臭、防潮、机械强度高、尺寸稳定性好、透明性好、光泽好、阻隔性好、抗冲强度高、耐低温等优点，广泛应用于食品、糖果、香烟、茶叶、果汁、牛奶、药品、纺织品等的包装，有“包装皇后”的美称。然而，市场上的聚丙烯薄膜为普通疏水性薄膜，其表面接触角小于110°，表面易被血液、胶水、墨水等浓稠液体污染和粘附，导致其应用受到限制。因此，研究和开发对血液、胶水、墨水等浓稠液体粘附力更低的超疏水聚丙烯薄膜具有十分广阔的市场应用潜力。
受天然荷叶表面自清洁、低粘附等特性的启发，与水接触角大于150°的超疏水薄膜引起了广泛的研究兴趣，已有研究表明，当水滴或以水为溶剂(分散剂)的液体落到超疏水薄膜表面，液滴很难在薄膜表面稳定停留，在微风或轻微外力震动或倾斜一个很小的角度，液滴便会从薄膜表面快速滚落，滚落的同时带走表面的灰尘或其它污染物，表现出优异的自清洁和抗液体粘附性能。很显然，如果赋予聚丙烯薄膜表面超疏水性，将会大幅度提升聚丙烯薄膜表面的自清洁性和抗液体粘附性能，对于拓展聚丙烯薄膜的应用范围具有重要的意义。
目前为止，文献报道的超疏水聚丙烯薄膜的制备方法主要有微相分离法、模板法等，在制备的过程中要么使用不环保的有机溶剂、要么使用昂贵的设备、要么制备工艺复杂、要么成本高，导致难以产业化推广应用。目前为止，市场上还没有发现超疏水聚丙烯薄膜在包装领域的规模化应用。因此，探索和开发环保、低成本、工艺简单可控、易于实现产业化应用的方法制备超疏水聚丙烯薄膜具有重大的社会现实需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有优异的抗液体粘附性能、环保、成本低廉、工艺简单可控、易于实现产业化应用的具有超疏水性的聚丙烯薄膜及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种具有超疏水性的聚丙烯薄膜，所述具有超疏水性的聚丙烯薄膜表面与水的接触角在150°～160°之间，水滴在其表面的滚动角小于10°，所述具有超疏水性的聚丙烯薄膜与液体接触后的粘附率小于0.8％，所述液体包括血液、胶水或墨水。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯基膜伸展成一个平面，对聚丙烯基膜加热至温度为150℃～185℃；其中，所述聚丙烯基膜的厚度为5μm～100μm；
(2)将纳米材料粉末喷射至加热的聚丙烯基膜表面，得到喷涂纳米材料粉末的聚丙烯薄膜；其中，所述纳米材料粉末的平均粒径为10nm～100nm，所述喷射通过一喷嘴实施，喷嘴与加热的聚丙烯基膜的距离为10cm～80cm，喷射压力为0.3MPa～1.0MPa，喷射时间为0.1s～10s；
(3)将上述喷涂纳米材料粉末的聚丙烯薄膜冷却至室温，得到具有超疏水性的聚丙烯薄膜。
上述的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述纳米材料粉末包括聚丙烯纳米粉末、低密度聚乙烯纳米粉末、线性低密度聚乙烯纳米粉末、高密度聚乙烯纳米粉末和表面包覆改性的疏水纳米材料粉末中的一种或多种，所述表面包覆改性的疏水纳米材料粉末包括表面包覆改性的疏水纳米碳酸钙粉末或表面包覆改性的疏水纳米二氧化硅粉末。
上述的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述表面包覆改性的疏水纳米材料粉末是采用聚丙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯进行表面包覆改性的纳米材料粉末，表面包覆层的平均厚度为1nm～10nm。
上述的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述伸展是指将聚丙烯基膜四周固定并绷紧形成一个平面。
本发明中，聚丙烯基膜是指采用现有公知技术(如压延法、吹膜法等)制备的普通聚丙烯薄膜或商业化的聚丙烯薄膜。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的超疏水聚丙烯薄膜具有优异的抗液体粘附性能，血液、胶水、墨水等液体与其接触后的粘附率小于0.8％。该超疏水聚丙烯薄膜表面与水的接触角在150°～160°之间，水滴在其表面的滚动角小于10°。
2、本发明的超疏水聚丙烯薄膜的制备方法具有环保、低成本、工艺简单可控、易于实现产业化应用等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1获得的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的表面接触角测试图。
图2为本发明实施例2获得的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的表面接触角测试图。
图3为本发明实施例3获得的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的表面接触角测试图。
图4为本发明实施例4获得的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的表面接触角测试图。
图5为本发明实施例5获得的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的表面接触角测试图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1
一种本发明的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5μm厚的聚丙烯基膜四周固定并绷紧形成一个平面，并对基膜加热至温度为150℃；加热可采用烘箱中电加热，但不限于此；
(2)通过喷涂机的喷嘴将平均粒径为10nm的聚丙烯纳米粉末喷射至加热的聚丙烯基膜表面，喷嘴离聚丙烯基膜的距离为10cm，喷射压力为0.3MPa，喷射时间为0.1s，得到喷涂纳米粉末(纳米颗粒)的聚丙烯薄膜；
(3)将喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜冷却至室温，便可获得具有超疏水性的聚丙烯薄膜，如图1所示，其表面与水的接触角为160°，水滴在其表面的滚动角为3°，血液、胶水、墨水等液体与该超疏水聚丙烯薄膜接触后的粘附率分别为0.65％、0.53％、0.58％。
实施例2
一种本发明的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100μm厚的聚丙烯基膜四周固定并绷紧形成一个平面，并对基膜加热至温度为185℃；
(2)通过喷涂机的喷嘴将平均粒径为100nm的低密度聚乙烯纳米粉末喷射至加热的聚丙烯基膜表面，喷嘴离加热的聚丙烯基膜的距离为80cm，喷射压力为1.0MPa，喷射时间为10s，得到喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜；
(3)将喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜冷却至室温，便可获得具有超疏水性的聚丙烯薄膜，如图2所示，其表面与水的接触角为158°，水滴在其表面的滚动角为5°，血液、胶水、墨水等液体与该超疏水聚丙烯薄膜接触后的粘附率分别为0.68％、0.62％、0.59％。
实施例3
一种本发明的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将50μm厚的聚丙烯基膜四周固定并绷紧形成一个平面，并对薄膜加热至温度为170℃；
(2)通过喷涂机的喷嘴将平均粒径为50nm的高密度聚乙烯纳米粉末喷射至加热的聚丙烯基膜表面，喷嘴离加热的聚丙烯基膜的距离为60cm，喷射压力为0.7MPa，喷射时间为5s，得到喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜；
(3)将喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜冷却至室温，便可获得具有超疏水性的聚丙烯薄膜，如图3所示，其表面与水的接触角为156°，水滴在其表面的滚动角为5°，血液、胶水、墨水等液体与该超疏水聚丙烯薄膜接触后的粘附率分别为0.71％、0.69％、0.62％。
实施例4
一种本发明的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将20μm厚的聚丙烯基膜四周固定并绷紧形成一个平面，并对基膜加热至温度为165℃；
(2)通过喷涂机的喷嘴将平均粒径为80nm、表面包覆聚丙烯的疏水纳米碳酸钙粉末喷射至加热的聚丙烯基膜表面，聚丙烯包覆层的平均厚度为10nm，喷嘴离加热的聚丙烯基膜的距离为30cm，喷射压力为0.6MPa，喷射时间为2s，得到喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜；
(3)将喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜冷却至室温，便可获得具有超疏水性的聚丙烯薄膜，如图4所示，其表面与水的接触角为155°，水滴在其表面的滚动角为8°，血液、胶水、墨水等液体与该超疏水聚丙烯薄膜接触后的粘附率分别为0.69％、0.61％、0.58％。
实施例5
一种本发明的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将30μm厚的聚丙烯基膜四周固定并绷紧形成一个平面，并对基膜加热至温度为178℃；
(2)通过喷涂机的喷嘴将平均粒径为50nm、表面包覆低密度聚乙烯的疏水纳米二氧化硅粉末喷射至加热的聚丙烯基膜表面，低密度聚乙烯包覆层的平均厚度为5nm，喷嘴离加热的聚丙烯基膜的距离为70cm，喷射压力为0.5MPa，喷射时间为1s，得到喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜；
(3)将喷涂纳米粉末的聚丙烯薄膜冷却至室温，便可获得具有超疏水性的聚丙烯薄膜，如图5所示，其表面与水的接触角为152°，水滴在其表面的滚动角为9°，血液、胶水、墨水等液体与该超疏水聚丙烯薄膜接触后的粘附率分别为0.75％、0.68％、0.63％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯基膜伸展成一个平面，对聚丙烯基膜加热至温度为150℃～185℃；其中，所述聚丙烯基膜的厚度为5μm～100μm；
（2）将纳米材料粉末喷射至加热的聚丙烯基膜表面，得到喷涂纳米材料粉末的聚丙烯薄膜；其中，所述纳米材料粉末的平均粒径为10nm～100nm，所述喷射通过一喷嘴实施，喷嘴与加热的聚丙烯基膜的距离为10cm～80cm，喷射压力为0.3MPa～1.0MPa，喷射时间为0.1s～10s；
（3）将上述喷涂纳米材料粉末的聚丙烯薄膜冷却至室温，得到具有超疏水性的聚丙烯薄膜；
所述具有超疏水性的聚丙烯薄膜表面与水的接触角在150°～160°之间，水滴在其表面的滚动角小于10°，所述具有超疏水性的聚丙烯薄膜与液体接触后的粘附率小于0.8%，所述液体包括血液、胶水或墨水；
步骤（2）中，所述纳米材料粉末包括聚丙烯纳米粉末、低密度聚乙烯纳米粉末、线性低密度聚乙烯纳米粉末、高密度聚乙烯纳米粉末和表面包覆改性的疏水纳米材料粉末中的一种或多种，所述表面包覆改性的疏水纳米材料粉末包括表面包覆改性的疏水纳米碳酸钙粉末或表面包覆改性的疏水纳米二氧化硅粉末。
2.根据权利要求1所述的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述表面包覆改性的疏水纳米材料粉末是采用聚丙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯进行表面包覆改性的纳米材料粉末，表面包覆层的平均厚度为1nm～10nm。
3.根据权利要求1或2所述的具有超疏水性的聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述伸展是指将聚丙烯基膜四周固定并绷紧形成一个平面。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述的制备方法制得的具有超疏水性的聚丙烯薄膜。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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