CN116102763A - 一种致孔剂，高拉伸强度透气膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致孔剂，所述致孔剂包括：玻璃纤维和包覆在玻璃纤维表面的皮层，皮层上亲水段和亲油段间隔排列。本发明还公开了上述致孔剂的制备方法，包括如下步骤：将玻璃纤维展丝后，在非极性物质的有机溶液浸泡得到亲油玻璃纤维；将亲油玻璃纤维展丝后，进行运送，在运送过程中，间歇式照射激光或紫外线得到致孔剂。本发明还公开了上述致孔剂的应用。本发明还公开了一种高拉伸强度透气膜，其原料包括：树脂、上述致孔剂。本发明还公开了上述高拉伸强度透气膜的制备方法。本发明所述致孔剂、透气膜制备方法简单，透气膜的孔径易于控制且孔径分布均匀，透气膜具有良好的拉伸强度。
Description
技术领域
本发明涉及致孔剂技术领域，尤其涉及一种致孔剂，高拉伸强度透气膜及其制备方法。
背景技术
透气膜是允许水蒸气扩散透过但阻隔液态水渗漏的一种微孔膜。目前常用无机粉体作为致孔剂；且透气膜对无机粉体致孔剂的粒径要求较高：致孔剂粒径过小，分散性差，吸油值高，造成膜的品质不稳定，且增加与树脂混合时的工作强度；另外小粒径的致孔剂本身具有较大的比表面积和表面能(即相对于破碎力的反向团聚力)，容易引起团聚形成大颗粒，导致粉体粒径分布广，影响透气膜加工工艺的稳定性和使用效果；致孔剂粒径过大，会造成流延后的膜里的孔隙变大，会造成流延后的膜里的孔径变大而透水，严重时可能会产生断膜；另外大颗粒致孔剂在高分子基质中，就会成为应力集中点，影响制品的性能甚至无法在下游加工。无机粉体致孔剂的尺寸必须为D50粒径在1.8-2.2μm，D97粒径＜6.5μm，粒径为1-5μm的颗粒的含量占60％以上，粒径为10μm以上的颗粒的含量＜100ppm，比表面积为5-15m2/g，密度>2.9g/cm3，才能实现有效制孔。致孔剂的指标参数加工难度大，导致生产成本较高。并且采用无机粉体作为致孔剂，在拉伸制膜过程中，孔径的大小并不容易控制，孔径范围较宽；另外需要提高透气膜的力学强度，以拓宽其应用范围。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种致孔剂，高拉伸强度透气膜及其制备方法，本发明所述致孔剂、透气膜制备方法简单，透气膜的孔径易于控制且孔径分布均匀，透气膜具有良好的拉伸强度。
本发明提出了一种致孔剂，所述致孔剂包括：玻璃纤维和包覆在玻璃纤维表面的皮层，皮层上亲水段和亲油段间隔排列。
优选地，皮层为非极性物质经激光或紫外线分段照射获得亲水段和亲油段间隔排列的皮层。
优选地，非极性物质的熔点≤100℃。
优选地，非极性物质为油酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸钠中的至少一种。
优选地，玻璃纤维的直径为5-20μm。
本发明还提出了上述致孔剂的制备方法，包括如下步骤：将玻璃纤维展丝后，在非极性物质的有机溶液浸泡得到亲油玻璃纤维；将亲油玻璃纤维展丝后，进行运送，在运送过程中，间歇式照射激光或紫外线得到致孔剂。
本发明先在玻璃纤维表面包覆非极性物质，然后在玻璃纤维运动过程中，间歇式照射激光或紫外线进行区域亲水改性，非极性物质经激光或紫外线照射，产生羟基等亲水基团，将非极性物质由亲油性转变成亲水性，从而获得亲水段和亲油段间隔排列的皮层。
将上述致孔剂用于透气膜中，玻璃纤维皮层中的亲油段可促进玻璃纤维与树脂均匀混合；拉伸制膜过程中，亲水段与树脂结合力较弱，容易使得此段玻璃纤维与树脂脱粘制孔，从而获得具有微小气孔的透气膜；并且玻璃纤维的存在可以提高透气膜的拉伸强度；另外可以通过调节玻璃纤维的运送速度、激光或紫外线的照射频率，实现自由调节透气膜中的气孔大小，容易实现工业化生产。
优选地，浸泡温度为室温，浸泡时间为5-10min。
优选地，运送速度为2.5-3.5m/min。
优选地，激光或紫外线的照射频率为4500-5500Hz。
优选地，激光或紫外线的照射宽度为90-110nm。
本发明还提出了上述致孔剂在透气膜中的应用。
本发明还提出了一种高拉伸强度透气膜，其原料包括：树脂、上述致孔剂。
优选地，树脂、致孔剂重量比为100:5-11。
优选地，树脂的熔点大于皮层的熔点。
优选地，树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸中的至少一种。
上述高拉伸强度透气膜的原料还可以含有抗氧化、润滑剂、增塑剂等助剂，不规定助剂的用量，根据具体要求确定助剂的用量，助剂可以从市场购得。
本发明还提出了上述高拉伸强度透气膜的制备方法，包括如下步骤：将致孔剂插入树脂中，然后密炼造粒得到粒料，然后将粒料挤出，拉伸，定型得到高拉伸强度透气膜。
上述高拉伸强度透气膜的制备方法中，不限定致孔剂玻璃纤维的长度，将致孔剂插入树脂中，在密炼造粒过程中实现玻璃纤维与树脂的均匀混合。
优选地，粒料的长度为0.8-1.5mm。
优选地，拉伸时的温度设置在树脂的高弹态温度和粘流态温度之间。
当温度较低时，树脂的形变非常小；而当温度升高至一定范围，树脂的形变明显增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态为高弹态，其对应的温度范围为高弹态温度；继续升高温度，树脂逐渐变成粘性流体，此状态为粘流态，其对应的温度范围为粘流态温度。
上述透气膜可以用于医疗卫生、个人护理、建筑、农副产品包装等多个领域，可以用于制造卫生防护用品、透气性防雨布等。
有益效果：
本发明先在玻璃纤维表面包覆非极性物质，然后在玻璃纤维运动过程中，间歇式照射激光或紫外线，获得亲水段和亲油段间隔排列的皮层；将其作为致孔剂，用于透气膜中，玻璃纤维皮层上间隔排列的亲水段和亲油段，使得玻璃纤维表面各个区域同基体树脂的结合力不相同，在拉伸过程中结合力较弱的亲水段，容易脱粘、制孔；并且可以通过调控亲水段的长度，实现自由调控透气膜中孔径的大小；相对比传统的颗粒制孔剂，本发明采用间歇式激光或紫外线照射处理，使得本发明对孔径的控制精度更高、孔径范围更窄，并且玻璃纤维的亲油段可以使得玻璃纤维与树脂均匀混合，使得本发明透气膜制孔更均匀；另外二维的玻璃纤维在透气膜中起到增韧增强的作用，可以优化透气膜的力学强度。
附图说明
图1为本发明所述高拉伸强度透气膜的制备工艺流程图。
图2为致孔剂的制备流程图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
实施例1
一种致孔剂的制备方法，包括如下步骤：将直径为5μm的玻璃纤维展丝后，放入油酸酰胺的乙醇溶液中，室温浸泡8min，取出得到亲油玻璃纤维；将亲油玻璃纤维展丝后，以3.5m/min的速度运送亲油玻璃纤维，在运送过程中，间歇式照射激光得到致孔剂，激光的照射频率为4500Hz，激光的照射宽度为110nm，激光的照射功率为7.5W；所述致孔剂包括：玻璃纤维和包覆在玻璃纤维表面的皮层，皮层上亲水段和亲油段间隔排列。
一种高拉伸强度透气膜的制备方法，包括如下步骤：将100份线性低密度聚乙烯树脂、2份润滑剂、1份增塑剂混匀得到混合物，然后将上述8份致孔剂插入混合物中，熔融密炼、造粒得到长度为0.8mm的粒料，然后将粒料挤出，使用拉伸仪器进行拉伸，拉伸温度为100℃，拉伸比为2.4，拉伸速率为100mm/min；然后热定型30min得到高拉伸强度透气膜。
图1为本发明所述高拉伸强度透气膜的制备工艺流程图。
图2为致孔剂的制备流程图。
实施例2
一种致孔剂的制备方法，包括如下步骤：将直径为20μm的玻璃纤维展丝后，放入硬脂酸钠的乙醇溶液中，室温浸泡10min，取出得到亲油玻璃纤维；将亲油玻璃纤维展丝后，以2.5m/min的速度运送亲油玻璃纤维，在运送过程中，间歇式照射紫外线得到致孔剂，紫外线的照射频率为5500Hz，紫外线的照射宽度为90nm，紫外线的照射功率为6W；所述致孔剂包括：玻璃纤维和包覆在玻璃纤维表面的皮层，皮层上亲水段和亲油段间隔排列。
一种高拉伸强度透气膜的制备方法，包括如下步骤：将100份聚丙烯树脂、2份润滑剂、1份增塑剂混匀得到混合物，然后将上述6份致孔剂插入混合物中，熔融密炼、造粒得到长度为1.5mm的粒料，然后将粒料挤出，使用拉伸仪器进行拉伸，拉伸温度为203℃，拉伸比为2.6，拉伸速率为100mm/min；然后热定型30min得到高拉伸强度透气膜。
实施例3
一种致孔剂的制备方法，包括如下步骤：将直径为10μm的玻璃纤维展丝后，放入硬脂酸的氯仿溶液中，室温浸泡7min，取出得到亲油玻璃纤维；将亲油玻璃纤维展丝后，以3m/min的速度运送亲油玻璃纤维，在运送过程中，间歇式照射激光得到致孔剂，激光的照射频率为5000Hz，激光的照射宽度为100nm，激光的照射功率为10W；所述致孔剂包括：玻璃纤维和包覆在玻璃纤维表面的皮层，皮层上亲水段和亲油段间隔排列。
一种高拉伸强度透气膜的制备方法，包括如下步骤：将100份聚乳酸树脂、2份润滑剂、1份增塑剂混匀得到混合物，然后将上述11份致孔剂插入混合物中，熔融密炼、造粒得到长度为1mm的粒料，然后将粒料挤出，使用拉伸仪器进行拉伸，拉伸温度为175℃，拉伸比为2.5，拉伸速率为100mm/min；然后热定型30min得到高拉伸强度透气膜。
对比例1
将致孔剂替换成超细碳酸钙(其D50粒径在1.8-2.2μm，D97粒径＜6.5μm，粒径为1-5μm的颗粒的含量占60％以上，粒径为10μm以上的颗粒的含量＜100ppm，比表面积为5-15m2/g，密度>2.9g/cm3)；其他同实施例3制备透气膜。
对实施例1-3和对比例1制得的透气膜进行检测，结果如表1所示。
按照ASTMD-2873吸液法测定孔隙率；使用透气率测定仪测定细菌过滤效率、非油性颗粒过滤效率；用合成血液测试仪检测在一定压力下合成血液穿透透气膜的情况。
表1检测结果
由表1可以看出本发明具有良好的透气性、过滤性和拉伸强度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种致孔剂，其特征在于，所述致孔剂包括：玻璃纤维和包覆在玻璃纤维表面的皮层，皮层上亲水段和亲油段间隔排列。
2.根据权利要求1所述致孔剂，其特征在于，皮层为非极性物质经激光或紫外线分段照射获得亲水段和亲油段间隔排列的皮层。
3.根据权利要求1或2所述致孔剂，其特征在于，非极性物质的熔点≤100℃；优选地，非极性物质为油酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述致孔剂，其特征在于，玻璃纤维的直径为5-20μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述致孔剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将玻璃纤维展丝后，在非极性物质的有机溶液浸泡得到亲油玻璃纤维；将亲油玻璃纤维展丝后，进行运送，在运送过程中，间歇式照射激光或紫外线得到致孔剂。
6.根据权利要求5所述致孔剂的制备方法，其特征在于，浸泡温度为室温，浸泡时间为5-10min；优选地，运送速度为2.5-3.5m/min；优选地，激光或紫外线的照射频率为4500-5500Hz；优选地，激光或紫外线的照射宽度为90-110nm。
7.一种如权利要求1-4任一项所述致孔剂在透气膜中的应用。
8.一种高拉伸强度透气膜，其特征在于，其原料包括：树脂、如权利要求1-4任一项所述致孔剂；优选地，树脂、致孔剂重量比为100:5-11；优选地，树脂的熔点大于皮层的熔点；优选地，树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸中的至少一种。
9.一种如权利要求8所述高拉伸强度透气膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将致孔剂插入树脂中，然后密炼造粒得到粒料，然后将粒料挤出，拉伸，定型得到高拉伸强度透气膜。
10.根据权利要求9所述高拉伸强度透气膜的制备方法，其特征在于，粒料的长度为0.8-1.5mm；优选地，拉伸时的温度设置在树脂的高弹态温度和粘流态温度之间。
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