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CN104277335A - 一种耐高温耐老化降解可控pp膜及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温耐老化降解可控pp膜及其制备方法 Download PDF

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CN104277335A CN201410491815.4A CN201410491815A CN104277335A CN 104277335 A CN104277335 A CN 104277335A CN 201410491815 A CN201410491815 A CN 201410491815A CN 104277335 A CN104277335 A CN 104277335A
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杨振枢
韦洪屹
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Abstract

本发明公开了一种耐高温耐老化降解可控PP膜及其制备方法，PP膜包括以下组分：共聚PP，抗氧剂，助抗氧剂，玻璃纤维，硫化钠，卵磷脂，丙三醇，硬脂酸镁和淀粉。制备方法为将共聚PP、玻璃纤维、卵磷脂和硫化钠加入到反应釜中，在温度为180-200℃，在惰性气体保护的氛围下，以80-100转/分钟的速度搅拌反应50-90分钟，然后将剩余组分加入，在温度为70-80℃条件下搅拌混合均匀后于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒，最后将母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐老化降解可控PP膜。本发明提供的PP膜具有良好的性能，同时可以根据膜本身的性质控制其降解从而达到膜的完全降解。

Description

一种耐高温耐老化降解可控PP膜及其制备方法
技术领域
本发明属于化工材料领域，特别涉及一种耐高温耐老化降解可控PP膜及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)为一种无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01％，分子量约8-15万。成型性好，但因收缩率大(为1％-2.5％)，厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好，易于着色。
聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30MPa或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时，冲击破坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降。提高加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以抗冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。
聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。
由于聚丙烯良好的物化性能，其被应用于各个领域中，PP膜作为一种膜型材料也得到了广泛的应用，但是由于PP膜在环境中使用时可降解性能较差，因此对于长期使用的环保性带来了影响，因此需要开发一种可以降解的PP膜型材料来避免其由于降解性差带来的环境问题。
申请号为201210168707.4的中国专利公开了一种热氧降解聚丙烯片材，包括由混合材料通过挤压加工成的片材，该热氧降解聚丙烯片材加工工艺简单，能降解、成本较低，并且色泽和手感较好，不但物美价廉，而且达到环保节能的目的。申请号为200410065645.X的中国专利公开了一种无毒、阻燃、可降解PP装饰膜及其制备方法，可以用于贴合金属板、木板等表面起装饰作用。但是以上现有技术中虽然公开了可降解的PP膜，但是其降解性能一般，不能控制其完全降解所用的条件以及时间，给实际使用带来了不便，同时其PP膜也没有进行耐高温性能的进一步改进，因此在应用方面还存在一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种耐高温耐老化降解可控PP膜及其制备方法，在提高PP膜机械性能以及耐高温性能的同时可以通过控制其降解温度与降解条件以及时间来达到全降解。
本发明通过以下方式实现：
一种耐高温耐老化降解可控PP膜，以重量组分计包括：共聚PP 45-60份，抗氧剂0.5-2份，助抗氧剂0.8-2份，玻璃纤维2-6份，硫化钠1-3份，卵磷脂5-10份，丙三醇1-5份，硬脂酸镁0.5-1份，淀粉5-10份。
所述的耐高温耐老化降解可控PP膜，可以优选为以重量组分计包括：共聚PP 50-55份，抗氧剂0.8-1.5份，助抗氧剂1-1.3份，玻璃纤维3-5份，硫化钠2-3份，卵磷脂7-10份，丙三醇2-4份，硬脂酸镁0.6-0.8份，淀粉6-8份。
以上所述的耐高温耐老化降解可控PP膜，抗氧剂可以为抗氧剂1010或抗氧剂CA。
以上所述的耐高温耐老化降解可控PP膜，助抗氧剂可以为助抗氧剂DLTP或助抗氧剂DSTP。
一种以上所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将共聚PP、玻璃纤维、卵磷脂和硫化钠加入到反应釜中，在温度为180-200℃，在惰性气体保护的氛围下，以80-100转/分钟的速度搅拌反应50-90分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，在温度为70-80℃条件下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐老化降解可控PP膜。
所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤一中惰性气体可以为氮气、氩气或氦气。
所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤三中挤出造粒条件可以为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在200-220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在210-230℃，机头温度分两段控制，分别控制在220-240℃。
所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤四中吹膜机料筒后段温度可以分三段控制，分别控制在210-220℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在220-230℃，吹胀比为1.5-2，螺杆转速25-35转/分钟，牵引速度30-40米/分钟。
本发明与现有技术相比优势在于：
本发明提供的PP膜具有良好的性能，其中拉伸强度达到了36MPa以上，断裂伸长率达到了387％以上，热变形温度达到了217℃以上。
本发明提供的PP膜在土壤环境中可以发生降解，分别在不同温度条件下，埋于土壤中后，在一定湿度条件下100％降解时所用的时间不同，因此可以在实际使用过程中，当PP膜使用完毕需要降解时可以就地在土壤中进行降解操作，并且可以通过控制降解温度、时间等条件达到完全降解。
具体实施方式：
实施例1
一种耐高温耐老化降解可控PP膜，以重量组分计包括：共聚PP 45份，抗氧剂1010 0.5份，助抗氧剂DLTP 0.8份，玻璃纤维2份，硫化钠1份，卵磷脂5份，丙三醇1份，硬脂酸镁0.5份，淀粉5份。
以上所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将共聚PP、玻璃纤维、卵磷脂和硫化钠加入到反应釜中，在温度为180℃，在氮气保护的氛围下，以80转/分钟的速度搅拌反应50分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，在温度为70℃条件下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，条件为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在200℃、202℃、208℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在210℃、214℃、215℃，机头温度分两段控制，分别控制在220℃、225℃、226℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在210℃、212℃、215℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在220℃、222℃、225℃，吹胀比为1.5，螺杆转速25转/分钟，牵引速度30米/分钟，得到耐高温耐老化降解可控PP膜。
实施例2
一种耐高温耐老化降解可控PP膜，以重量组分计包括：共聚PP 50份，抗氧剂CA 0.8份，助抗氧剂DLTP 1份，玻璃纤维3份，硫化钠2份，卵磷脂7份，丙三醇2份，硬脂酸镁0.6份，淀粉6份。
以上所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将共聚PP、玻璃纤维、卵磷脂和硫化钠加入到反应釜中，在温度为185℃，在氩气保护的氛围下，以85转/分钟的速度搅拌反应56分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，在温度为72℃条件下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，条件为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在202℃、208℃、210℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在213℃、212℃、216℃，机头温度分两段控制，分别控制在225℃、228℃，得到母粒；步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在211℃、215℃、216℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在222℃、226℃、228℃，吹胀比为1.6，螺杆转速28转/分钟，牵引速度35米/分钟，得到耐高温耐老化降解可控PP膜。
实施例3
一种耐高温耐老化降解可控PP膜，以重量组分计包括：共聚PP 53份，抗氧剂1010 1份，助抗氧剂DLTP 1.2份，玻璃纤维4份，硫化钠3份，卵磷脂8份，丙三醇3份，硬脂酸镁0.7份，淀粉7份。
以上所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将共聚PP、玻璃纤维、卵磷脂和硫化钠加入到反应釜中，在温度为190℃，在氮气保护的氛围下，以100转/分钟的速度搅拌反应55分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，在温度为76℃条件下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，条件为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在208℃、212℃、215℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在216℃、223℃、225℃，机头温度分两段控制，分别控制在230℃、232℃，得到母粒；步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在215℃、215℃、218℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在224℃、226℃、230℃，吹胀比为1.8，螺杆转速30转/分钟，牵引速度36米/分钟，得到耐高温耐老化降解可控PP膜。
实施例4
一种耐高温耐老化降解可控PP膜，以重量组分计包括：共聚PP 55份，抗氧剂CA 1.5份，助抗氧剂DSTP 1.3份，玻璃纤维5份，硫化钠3份，卵磷脂10份，丙三醇4份，硬脂酸镁0.8份，淀粉8份。
以上所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将共聚PP、玻璃纤维、卵磷脂和硫化钠加入到反应釜中，在温度为200℃，氦气保护的氛围下，以90转/分钟的速度搅拌反应80分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，在温度为80℃条件下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，条件为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在205℃、206℃、208℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在216℃、220℃、223℃，机头温度分两段控制，分别控制在228℃、232℃、236℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在215℃、216℃、220℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在225℃、227℃、230℃，吹胀比为2，螺杆转速32转/分钟，牵引速度38米/分钟，得到耐高温耐老化降解可控PP膜。
实施例5
一种耐高温耐老化降解可控PP膜，以重量组分计包括：共聚PP 60份，抗氧剂1010 2份，助抗氧剂DLTP 2份，玻璃纤维6份，硫化钠3份，卵磷脂10份，丙三醇5份，硬脂酸镁1份，淀粉10份。
以上所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，步骤如下：
步骤一，将共聚PP、玻璃纤维、卵磷脂和硫化钠加入到反应釜中，在温度为200℃，在氮气保护的氛围下，以100转/分钟的速度搅拌反应90分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，在温度为80℃条件下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，条件为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在212℃、216℃、220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在221℃、225℃、230℃，机头温度分两段控制，分别控制在228℃、236℃、240℃，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，具体为吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在216℃、218℃、220℃，料筒前段温度可以分三段控制，分别控制在226℃、227℃、230℃，吹胀比为2，螺杆转速35转/分钟，牵引速度40米/分钟，得到耐高温耐老化降解可控PP膜。
对以上实施例得到的PP膜进行性能测试，结果见表1：
表1实施例1-5制备得到的PP膜性能测试结果
从以上试验结果可以看出，本发明提供的PP膜具有良好的性能，其中拉伸强度达到了36MPa以上，断裂伸长率达到了387％以上，热变形温度达到了217℃以上，同时在环境中40℃条件下，相对湿度为70-80％的空气中不发生降解。
对以上实施例制备得到的PP膜进行降解性测试，分别在不同温度条件下将PP膜埋于土壤中，保持土壤湿度为70-80％，测试PP膜降解率达到100％时所用的时间，结果见表2。
表2实施例1-5制备得到的PP膜不同温度下降解率达到100时所用时间
从以上试验结果可以看出，本发明提供的PP膜在土壤环境中可以发生降解，分别在不同温度条件下，埋于土壤中后，在一定湿度条件下100％降解时所用的时间不同，通过以上试验数据可以确定在实际使用过程中，当PP膜使用完毕需要降解时可以就地在土壤中进行降解操作，并且可以控制降解的情况，以达到完全降解。

Claims (8)

1.一种耐高温耐老化降解可控PP膜，其特征在于，以重量组分计包括：共聚PP 45-60份，抗氧剂0.5-2份，助抗氧剂0.8-2份，玻璃纤维2-6份，硫化钠1-3份，卵磷脂5-10份，丙三醇1-5份，硬脂酸镁0.5-1份，淀粉5-10份。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐老化降解可控PP膜，其特征在于，以重量组分计包括：共聚PP 50-55份，抗氧剂0.8-1.5份，助抗氧剂1-1.3份，玻璃纤维3-5份，硫化钠2-3份，卵磷脂7-10份，丙三醇2-4份，硬脂酸镁0.6-0.8份，淀粉6-8份。
3.根据权利要求1所述的耐高温耐老化降解可控PP膜，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂CA。
4.根据权利要求1所述的耐高温耐老化降解可控PP膜，其特征在于，助抗氧剂为助抗氧剂DLTP或助抗氧剂DSTP。
5.一种权利要求1-4任一项所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一，将共聚PP、玻璃纤维、卵磷脂和硫化钠加入到反应釜中，在温度为180-200℃，在惰性气体保护的氛围下，以80-100转/分钟的速度搅拌反应50-90分钟，得到混合物一；
步骤二，将剩余组分加入到步骤一得到的混合物一中，在温度为70-80℃条件下搅拌混合均匀，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒；
步骤四，将步骤三得到的母粒采用塑料吹膜机挤出吹膜，得到耐高温耐老化降解可控PP膜。
6.根据权利要求5所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，其特征在于，步骤一中惰性气体为氮气、氩气或氦气。
7.根据权利要求5所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，其特征在于，步骤三中挤出造粒条件为双螺杆挤出机筒后段温度分三段控制，分别控制在200-220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在210-230℃，机头温度分两段控制，分别控制在220-240℃。
8.根据权利要求5所述的耐高温耐老化降解可控PP膜的制备方法，其特征在于，步骤四中吹膜机料筒后段温度分三段控制，分别控制在210-220℃，料筒前段温度分三段控制，分别控制在220-230℃，吹胀比为1.5-2，螺杆转速25-35转/分钟，牵引速度30-40米/分钟。
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