CN107759881A - 一种多孔吸附透气膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多孔吸附透气膜及其制备方法，涉及高分子材料技术领域，本发明多孔吸附透气膜由如下原料制成：聚乙烯、聚丙烯、多孔吸附粉体、弹性体、表面处理剂、润滑剂；本发明多孔吸附透气膜具有优异的防水性能、透气性能，不透水且具有较强的透气性能，可让气体状的水分子顺利通过，达到及时排出湿气的作用，使用时不会觉得闷热，可直接作为隔水材料使用，或广泛应用于各类透气而防水要求的领域中；在制备多孔吸附透气膜的原料配方中加入具有特种功能的多孔吸附粉体，在不影响材料透气性能的状况下，使透气塑料膜防水功能方面有极大的提高。

Description

一种多孔吸附透气膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种多孔吸附透气膜及其制备方法。
背景技术
透气膜是一种填充有一定比例矿物填料的聚合物，其填料周围形成尺寸可控制的空隙，可允许水蒸汽、空气等气体通过，但不允许液体通过，在生产婴儿纸尿裤、妇女卫生巾、婴儿纸尿布、医疗防护服和冷暖包(发热贴)、防护用品、食品包装(如保鲜膜、复合膜、熟食品包装袋等)和日用制品(如保暖服装夹层、一次性轻便雨衣)工农业及家居方面都有广泛的使用，对于人口基数如此大的中国有很大的市场空间，需求量很大。
目前普遍使用的透气膜中，通常使用玻璃纤维、聚烯烃等膜复合而成的复合透气膜，其主要功能是透气，防水效果不佳，多次使用后容易皱，强度大，容易撕破。制备过程中高分子分散剂与填充物混合分散不均匀，拉膜时出现不兼容现象，分散性能不理想，导致防水性能、透气性能等物理性能不理想，在很多透气膜使用场合中都有可能会接触到水分或者需要防止水分渗透。因此现有的透气膜制成的相关用品也就不能满足某些场合使用者的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多孔吸附透气膜及其制备方法，解决了现有技术中透气膜原料分散不均匀，拉膜时出现不兼容，防水性能、透气性能不理想的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多孔吸附透气膜，所述多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：聚乙烯30-60份、聚丙烯30-65份、多孔吸附粉体15-30份、弹性体4-10份、表面处理剂1-5份、润滑剂1-3份、相容剂0.1-3份、分散剂0-3份，所述多孔吸附粉体经酸化处理。
进一步的，所述多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：聚乙烯40-50份、聚丙烯40-55份、多孔吸附粉体20-27份、弹性体5-8份、表面处理剂2-4份、润滑剂2-3份、相容剂0.5-1份、分散剂1-2份。
进一步的，所述多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：聚乙烯45份、聚丙烯50份、多孔吸附粉体24份、弹性体7份、表面处理剂3份、润滑剂2份、相容剂0.5份、分散剂1份。
进一步的，所述弹性体为聚氨酯弹性体、聚丁烯弹性体中的一种。
沸石分子筛是一类具有规则微孔结构的硅铝酸盐晶体，其不仅具有一般无机材料的固有的物理化学特性，更为优异的是，其均一的规则的、具有特定的空间走向的结晶孔道***以及可调变的骨架Si/Al比等特性赋予沸石分子筛拥有筛分、择形功能特性和可调变的表面特性。进一步的，所述多孔吸附粉体为沸石分子筛、硅胶粉、蒙脱石粉体中的至少一种，且所述多孔吸附粉体的粒度为0.3-15um，比表面积为300-1200m2/g。所述沸石分子筛为现有技术材料，如硅铝沸石分子筛、硅磷铝沸石分子筛或POFs材料。POFs材料是一种共价键连接的有机-无机杂合的骨架材料，其先由苯环连接的Si-O八面体形成一个单体，该单体再通过苯的对位聚合而成。所述硅胶粉是一种具有丰富微孔结构、高纯度、高活性、高比表面积的吸附材料，硅胶粉发达的微孔结构和内孔表面使其具有吸附性能。
进一步的，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种。
进一步的，所述表面处理剂为偶联剂，所述偶联剂为含乙烯基的硅烷偶联剂、含氨基的硅烷偶联剂、含环氧基的硅烷偶联剂中的一种。
进一步的，所述润滑剂为高分子饱和蜡类、含氟高分子聚合物、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种，所述润滑剂可降低物料与加工机械以及物料分子之间的相互摩擦，从而改善复合物的加工性能，提高复合材料的热稳定性能。
进一步的，所述表面处理剂为树脂酸，所述多孔吸附粉体粉体是经过表面处理剂处理而得的胶体多孔吸附粉体。所述树脂酸是松香中的二萜树脂酸，树脂酸具有一个三环骨架结构,大部分含有二个双键和一个羧基这二种活性中心，包括共轭双键型(枞酸型)树脂酸、非共轭双键型(海松酸型)树脂酸。
进一步的，所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、脂肪酸皂、脂肪酰胺中的一种或多种组成的混合物。所述分散剂为氧化聚乙烯蜡、EVA蜡中的一种或两种以上的组合。
一种多孔吸附透气膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将多孔吸附粉体进行酸化预处理。
S2、按重量份分别称取各原料。
S3、将聚乙烯、聚丙烯、弹性体、相容剂经混料机混合做预处理，得到预混料；经共混挤出造粒，制得复合材料。
S4、用表面处理剂对多孔吸附粉体进行表面处理。
S5、向步骤S3制得的预混料中加入步骤4经表面处理的多孔吸附粉体，以及润滑剂、分散剂，经共混挤出造粒，制得复合材料。
S6、将步骤S5制备的复合材料经流延挤出机挤压熔融，保持熔体温度在150-200℃，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被挤出成薄膜。
S7、将步骤S6制得的薄膜做两步单轴拉伸，第一次拉伸倍率为0.7-1.8，第二次拉伸倍率为0.2-1.5。
S8、将拉伸后获得的膜进行热定型处理，热定型温度控制在45-85℃，即可。
本发明提供一种多孔吸附透气膜及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明多孔吸附透气膜具有优异的防水性能、透气性能，不透水且具有较强的透气性能，可让气体状的水分子顺利通过，达到及时排出湿气的作用，使用时不会觉得闷热，可直接作为隔水材料使用，或广泛应用于各类透气而防水要求的领域中，如作为一次性卫生用品的不透液性底层，且对环境无污染，无臭、无味、无腐蚀性。
在制备多孔吸附透气膜的原料配方中加入具有特种功能的多孔吸附粉体，在不影响材料透气性能的状况下，使透气塑料膜防水功能方面有极大的提高。
本发明多孔吸附透气膜在原料中加入酸化预处理后的多孔吸附粉体，在不影响材料透气性能的情况下，使得多孔吸附透气膜能够吸附、中和碱性物质，如氨气。因此，本发明的多孔吸附透气膜具有除味、透气性高、质量轻的有益技术效果，将其应用于纸尿裤中，具有吸附氨气，透气、质量轻等优点，同样将其应用于卫生巾中，具有透气、吸附经血味道、质量轻等优点。
在本发明，原料中具有良好的生物相容性和血液相容性的弹性体的加入，配合多孔吸附粉体及其他物料，形成稳定的支撑骨架，经过处理后的多孔吸附粉体能够与聚合物分散均匀，形成多孔结构的透气膜，具有良好的防水性能和透气性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
本发明所述的树脂酸(C19H29COOH)，是一类具有1个三环骨架结构，同时含有2个双键的一元羧酸，树脂酸对界面具有强的相互作用，可使填充高聚物的拉伸强度和断裂伸长率都大大提高含有二个双键和一个羧基二种活性中心。塑料加工技术中应用的树脂酸，工业级，可通过市售商品获得。
实施例1：
本实施例多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：低密度聚乙烯30份、聚丙烯30份、硅铝沸石分子筛15份、聚氨酯弹性体4份、含乙烯基的硅烷偶联剂1份、分子饱和蜡类润滑剂1份，苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯0.1份。其中，硅铝沸石分子筛的粒径为0.3-0.5um，比表面积为400m2/g。
本实施例多孔吸附透气膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将硅铝沸石分子筛进行酸化预处理。将硅铝沸石分子筛置入柠檬酸微胶囊溶液中，使得硅铝沸石分子筛的浓度为5％-20％，然后超声处理4-6小时后抽滤，并于40-60℃下烘干至恒重。
S2、按重量份分别称取各原料。
S3、将聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯经混料机混合做预处理，得到预混料；经共混挤出造粒，制得复合材料。
S4、用硅烷偶联剂对多孔吸附粉体进行表面偶联处理。
S5、向步骤S3制得的预混料中加入步骤4经偶联处理的硅铝沸石分子筛，以及润滑剂，经共混挤出造粒，制得复合材料。
S6、将步骤S5制备的复合材料经流延挤出机挤压熔融，保持熔体温度在150℃，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被挤出成薄膜。
S7、将步骤S6制得的薄膜做两步单轴拉伸，第一次拉伸倍率为0.7，第二次拉伸倍率为0.2。
S8、将拉伸后获得的膜进行热定型处理，热定型温度控制在45℃，即可。
实施例2：
本实施例多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：高密度聚乙烯60份、聚丙烯65份、硅磷铝沸石分子筛30份、聚丁烯弹性体10份、含环氧基的硅烷偶联剂5份、硬脂酸锌3份，脂肪酸皂3份，氧化聚乙烯蜡3份。其中，硅铝沸石分子筛的粒径为0.3-0.5um，比表面积为480m2/g。
本实施例多孔吸附透气膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将硅磷铝沸石分子筛置入柠檬酸微胶囊溶液中，使得硅磷铝沸石分子筛的浓度为5％-20％，然后超声处理4-6小时后抽滤，并于40-60℃下烘干至恒重。
S2、按重量份分别称取各原料。
S3、将聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯弹性体、脂肪酸皂经混料机混合做预处理，得到预混料；经共混挤出造粒，制得复合材料。
S4、用硅烷偶联剂对多孔吸附粉体进行表面偶联处理。
S5、向步骤S3制得的预混料中加入步骤4经偶联处理的硅磷铝沸石分子筛，以及硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡，经共混挤出造粒，制得复合材料。
S6、将步骤S5制备的复合材料经流延挤出机挤压熔融，保持熔体温度在150℃，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被挤出成薄膜。
S7、将步骤S6制得的薄膜做两步单轴拉伸，第一次拉伸倍率为1.8，第二次拉伸倍率为1.5。
S8、将拉伸后获得的膜进行热定型处理，热定型温度控制在85℃，即可。
实施例3：
本实施例多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：线性低密度聚乙烯45份、聚丙烯50份、硅胶粉24份、聚氨酯弹性体7份、树脂酸3份、硬脂酸钙2份，苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯2份，EVA蜡1份。其中，硅胶粉的粒径为0.3-0.5um，比表面积为400m2/g。本实施例的树脂酸为塑料加工技术中常用的树脂酸，工业级，市售。
本实施例多孔吸附透气膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将硅胶粉置入柠檬酸微胶囊溶液中，使得硅胶粉的浓度为10％-20％，然后超声处理4-6小时后抽滤，并于40-60℃下烘干至恒重。
S2、按重量份分别称取各原料。
S3、将聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯经混料机混合做预处理，得到预混料；经共混挤出造粒，制得复合材料。
S4、用树脂酸对硅胶粉进行表面处理，形成胶体硅胶粉。
S5、向步骤S3制得的预混料中加入步骤4经表面处理的硅胶粉，以及硬脂酸钙、EVA蜡，经共混挤出造粒，制得复合材料。
S6、将步骤S5制备的复合材料经流延挤出机挤压熔融，保持熔体温度在180℃，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被挤出成薄膜。
S7、将步骤S6制得的薄膜做两步单轴拉伸，第一次拉伸倍率为1.2，第二次拉伸倍率为0.8。
S8、将拉伸后获得的膜进行热定型处理，热定型温度控制在65℃，即可。
实施例4：
本实施例多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：线性低密度聚乙烯40份、聚丙烯40份、蒙脱石粉体20份、聚丁烯弹性体5份、树脂酸2份、硬脂酸锌2份，苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯2份，氧化聚乙烯蜡1.5份。其中，蒙脱石粉体的粒度为0.35-0.4um，比表面积为430m2/g。本实施例的树脂酸为塑料加工技术中常用的树脂酸，工业级，市售。
本实施例多孔吸附透气膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将蒙脱石粉体置入柠檬酸微胶囊溶液中，使得蒙脱石粉体的浓度为10％-20％，然后超声处理4-6小时后抽滤，并于40-60℃下烘干至恒重。
S2、按重量份分别称取各原料。
S3、将线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯弹性体、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯经混料机混合做预处理，得到预混料；经共混挤出造粒，制得复合材料。
S4、采用树脂酸对蒙脱石粉体进行表面处理，形成胶体蒙脱石粉体。
S5、向步骤S3制得的预混料中加入步骤4经树脂酸表面处理的蒙脱石粉体，以及硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡，经共混挤出造粒，制得复合材料。
S6、将步骤S5制备的复合材料经流延挤出机挤压熔融，保持熔体温度在180℃，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被挤出成薄膜。
S7、将步骤S6制得的薄膜做两步单轴拉伸，第一次拉伸倍率为1.2，第二次拉伸倍率为0.5。
S8、将拉伸后获得的膜进行热定型处理，热定型温度控制在75℃，即可。
对比例1：
本对比例由以下重量份数的原料制成：线性低密度聚乙烯45份、聚丙烯50份、聚氨酯弹性体7份、碳酸钙24份、硬脂酸钙2份、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯2份、EVA蜡1份、含氨基的硅烷偶联剂3份。其中，碳酸钙的粒径为0.3-0.5um。
本实施例透气膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量份分别称取各原料。
S2、将聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯经混料机混合做预处理，得到预混料；经共混挤出造粒，制得复合材料。
S3、用硅烷偶联剂对碳酸钙粉体进行表面偶联处理。
S4、向步骤S2制得的预混料中加入步骤3经偶联处理的碳酸钙粉体，以及硬脂酸钙、EVA蜡，经共混挤出造粒，制得复合材料。
S5、将步骤S4制备的复合材料经流延挤出机挤压熔融，保持熔体温度在180℃，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被挤出成薄膜。
S6、将步骤S5制得的薄膜做两步单轴拉伸，第一次拉伸倍率为1.2，第二次拉伸倍率为0.8。
S7、将拉伸后获得的膜进行热定型处理，热定型温度控制在65℃，即可。
将实施例1-4制备的多孔吸附透气膜和对比例1制备的进行透气性、拉伸强度、拒水性、撕裂强度、透湿性能、耐水压测试，测试结果见表1和表2，具体测试方法如下：
透气性：按照GB1037-19887标准测试。
拉伸强度：根据GB1040-2008中第9条进行测试，测试温度为23±2℃，拉伸速度为500mm/min。测试5个试样，结果取平均值。
拒水性：拒水级别测试执行GB/T4745-1997标准。
表1不同样品性能测试结果
由表1性能测试结果数据可以看出，本发明实施例1-4制备的多孔吸附透气膜的透气性能、拉伸强度、撕裂强度、耐水压均优于对比例，表明本发明制备的多孔吸附透气膜拉伸强度高，材料韧性好，具有良好的防水性能和透气性能。同时，表述数据表明，树脂酸对界面具有强的相互作用，可使填充聚乙烯、聚丙烯的拉伸强度和撕裂强度。
表中数据表明，沸石分子筛粉体、硅胶粉经过表面处理剂处理表面之后，增加了粒子对聚合物的亲和力，改善了粉体在塑料中的分散性，也能够提高补强性及其他物理性能，从而使聚合物与多孔吸附粉体有更好的界面相容性，具有良好的分散性能，提高了材料的抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性等，具有较好的抗撕裂性能，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。
尿液中的尿素在细菌尿解酶的作用下，分解为氢氧化铵，使尿液的pH值升高，当pH大于7.0时，极易释放出游离性氨。因此，将实施例1-4制备的多孔吸附透气膜和对比例1制备的进行吸氨除臭测试，测试结果见表2，具体测试方法如下：
将实施例1-4的多孔吸附透气膜以及对比例1的透气膜裁剪尺寸为10cm×50cm的试验样品。
准备六个51PVF树脂气囊，在其中五个的气囊中分别放入一块试样样片，另一个气囊作为空白试验。然后在六个气囊中分别吹入500ppmNH3并密封。2个小时后使用气体检测管测量气囊中NH3的浓度。测试结果如下：
表2不同样品性能测试结果
由表2性能测试结果数据可以看出，本发明实施例1-4制备的多孔吸附透气膜具有很好的除臭作用。
以上所述，仅为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；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔吸附透气膜，其特征在于：所述多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：聚乙烯30-60份、聚丙烯30-65份、多孔吸附粉体15-30份、弹性体4-10份、表面处理剂1-5份、润滑剂1-3份、相容剂0.1-3份、分散剂0-3份。
2.如权利要求1所述多孔吸附透气膜，其特征在于：所述多孔吸附透气膜由以下重量份数的原料制成：聚乙烯40-50份、聚丙烯40-55份、多孔吸附粉体20-27份、弹性体5-8份、表面处理剂2-4份、润滑剂2-3份、相容剂0.5-1份、分散剂1-2份。
3.如权利要求1所述多孔吸附透气膜，其特征在于：所述多孔吸附粉体为沸石分子筛、硅胶粉粉体、蒙脱石粉体中的至少一种，且所述多孔吸附粉体的粒度为0.3-15um，比表面积300-1200m2/g。
4.如权利要求1所述多孔吸附透气膜，其特征在于：所述弹性体为聚氨酯弹性体、聚丁烯弹性体中的一种。
5.如权利要求1-3任一所述多孔吸附透气膜，其特征在于：所述多孔吸附粉体经酸化处理。
6.如权利要求1-4任一所述多孔吸附透气膜，其特征在于：所述聚乙烯为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种。
7.如权利要求1-4任一所述多孔吸附透气膜，其特征在于：所述表面处理剂为偶联剂，所述偶联剂为含乙烯基的硅烷偶联剂、含氨基的硅烷偶联剂、含环氧基的硅烷偶联剂中的一种；所述润滑剂为高分子饱和蜡类、含氟高分子聚合物、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种。
8.如权利要求1-4任一所述多孔吸附透气膜，其特征在于：所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、脂肪酸皂、脂肪酰胺中的一种或多种组成的混合物；所述分散剂为氧化聚乙烯蜡、EVA蜡中的一种或两种以上的组合。
9.如权利要求1-4任一所述多孔吸附透气膜，其特征在于：所述表面处理剂为树脂酸，所述多孔吸附粉体为经过树脂酸处理而得的胶体多孔吸附粉体。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述多孔吸附透气膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将多孔吸附粉体进行酸化预处理；
S2、按重量份分别称取各原料；
S3、将聚乙烯、聚丙烯、弹性体、相容剂经混料机混合做预处理，得到预混料；经共混挤出造粒，制得复合材料；
S4、用表面处理剂对多孔吸附粉体进行表面处理；
S5、向步骤S3制得的预混料中加入步骤4经表面处理的多孔吸附粉体，以及润滑剂、分散剂，经共混挤出造粒，制得复合材料；
S6、将步骤S5制备的复合材料经流延挤出机挤压熔融，保持熔体温度在150-200℃，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被挤出成薄膜；
S7、将步骤S6制得的薄膜做两步单轴拉伸，第一次拉伸倍率为0.7-1.8，第二次拉伸倍率为0.2-1.5；
S8、将拉伸后获得的膜进行热定型处理，热定型温度控制在45-85℃，即可。
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