CN108312675B - 一种复合功能膜片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合功能膜片，包括聚碳酸酯PC层、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层以及位于聚碳酸酯PC层和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层之间的复合功能层；所述复合功能层的原料为带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂。本发明还公开了上述复合功能膜片的制备方法，其制备的PC层、中间功能层和PMMA层三层结构的复合功能膜片，解决了传统PC和PMMA的复合膜片因收缩热胀系数有差异导致膜片使用时因应力而变形、严重时导致龟裂出层的问题，本发明制备方法控制工艺简单、易操作、生产效率高、成本低且无污染绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于工程塑料技术领域，具体涉及一种复合功能膜片及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMMA，俗称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。
PC和PMMA的复合膜片，因其独特的机械性、耐候性与光学性能，广泛应用于手机、汽车、电子、光学及医疗领域。此材料由共挤生产而成，由于PC与PMMA是两种不同的工程塑胶材料，因收缩热胀系数有差异，导致膜片使用时因应力而变形，严重时导致龟裂出层，且市场上没有共挤生产的中间功能层复合膜片，要增加功能需外涂、内添混合，再热压复合而成，外涂料或内涂料含有挥发物，影响环境。同时，加工成本高且周期长，且压合不够紧密，易脱层。
现有的PC和PMMA的复合膜片，只是两种材料的共挤，两种材料在模具内分层挤出，没有中间功能层，因而在多用途方面，受到局限性。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种复合功能膜片及其制备方法，其制备的PC层、中间功能层和PMMA层三层结构的复合功能膜片，解决了传统PC和PMMA的复合膜片因收缩热胀系数有差异导致膜片使用时因应力而变形、严重时导致龟裂出层的问题，本发明制备方法控制工艺简单、易操作、生产效率高、成本低且无污染绿色环保。
本发明所采用的技术方案为：一种复合功能膜片，包括聚碳酸酯PC层、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层以及位于聚碳酸酯PC层和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层之间的复合功能层；所述复合功能层的原料为带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂。
进一步地，所述复合功能层的厚度为1-10μm。
进一步地，所述复合功能层的原料还包括纳米级抗紫外蓝光吸收剂。
进一步地，所述复合功能层的原料还包括纳米级导电防静电剂。
进一步地，所述复合功能层的原料还包括纳米级抗紫外蓝光吸收剂和纳米级导电防静电剂。
进一步地，所述纳米级导电防静电剂包括银纳米线和/或纳米铟锡氧化物。
本发明还公开了上述复合功能膜片的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚碳酸酯PC料和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA料分别装入两台塑胶挤出机中，将配置好的功能层材料流体装入流体计量挤出泵中；
B、利用两台塑胶挤出机同时向共挤模具中挤入熔融的PC料和PMMA料，并利用流体计量挤出泵同时向共挤模具中挤入熔融的功能层材料；
C、压力作用下，共挤模具从其出料口处向外挤出复合功能膜片胚；
D、利用三辊压光机对复合功能膜片胚抛光冷却定型，即可制得三层复合功能膜片。
进一步地，所述流体计量挤出泵为计量高压柱塞挤出泵，其挤出压力为1-31mbar。
进一步地，所述三辊压光机的辊筒温控范围为6℃-160℃。
进一步地，步骤A中所述功能层材料流体的原料包括：
带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂；
或者，带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂以及纳米级抗紫外蓝光吸收剂；
或者，带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂以及纳米级导电防静电剂；
或者，带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂、纳米级抗紫外蓝光吸收剂和纳米级导电防静电剂。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的复合功能层配方，调配容易，没有溶剂与挥发物，粘接附着力强，具有弹性缓解及相溶偶联功能，无需挥发和排放，不影响大气环境，节能环保；
(2)本发明制备的复合功能膜片，不需要经过涂布、印刷和混合添加烘干再热压复合，生产一步到位，实现多功能膜片的生产，提高了效率，实现了连续性的生产，且避免涂料污染，绿色环保；
(3)本发明方法用两台塑胶挤出机加一台流体计量挤出泵，分别挤出PC、功能层和PMMA，通过共挤模具，从而实现共挤PC、PMMA为外层，应力缓解、紫外蓝光阻隔和导电屏蔽功能层为中间层，达成制造连续、高结合强度的复合功能材料，有效解决了因收缩应力而翘曲变形龟裂的问题，可制造出多种不同功能的复合膜片，而且本发明方法控制工艺简单、易操作、生产效率高且成本低。
附图说明
图1是本发明复合功能膜片的结构示意图。
图2是本发明方法制备复合功能膜片时所用的整机结构示意图。
图3是共挤模具的结构示意图。
图4是图3中A区放大示意图。
附图说明：
1-转接头，2-共挤模具，20-模体，21-PC入料口，22-PC型腔，23-缝隙式挤出口，24-功能材料型腔，241-柱型流体通道，242-缝隙式流体通道，25-PMMA型腔，26-PMMA入料口，3-定型冷却机，4-流体计量挤出泵，5-塑胶挤出机，61-聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层，62-复合功能层，63-聚碳酸酯PC层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1
如图1所示，一种复合功能膜片，包括聚碳酸酯PC层63、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层61以及位于聚碳酸酯PC层63和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层61之间的复合功能层62；所述复合功能层62的原料为带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂。
在另一个实施例中，所述复合功能层62的厚度为5μm，也可为1μm或是10μm。
在另一个实施例中，所述复合功能层62的原料还包括纳米级抗紫外蓝光吸收剂。
在另一个实施例中，所述复合功能层62的原料还包括纳米级导电防静电剂。
在另一个实施例中，所述复合功能层62的原料还包括纳米级抗紫外蓝光吸收剂和纳米级导电防静电剂。
在另一个实施例中，所述纳米级导电防静电剂包括银纳米线和/或纳米铟锡氧化物。
本发明还公开了上述复合功能膜片的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚碳酸酯PC料和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA料分别装入两台塑胶挤出机5中，将配置好的功能层材料流体装入流体计量挤出泵4中；
B、利用两台塑胶挤出机5同时向共挤模具2中挤入熔融的PC料和PMMA料，并利用流体计量挤出泵4同时向共挤模具2中挤入熔融的功能层材料；
C、压力作用下，共挤模具2从其出料口处向外挤出复合功能膜片胚；
D、利用定型冷却机3对复合功能膜片胚抛光冷却定型，即可制得三层复合功能膜片，其中定型冷却机3采用三辊压光机。
在另一个实施例中，所述流体计量挤出泵4为计量高压柱塞挤出泵，其挤出压力为1-31mbar，流量为0-50ml/min。
在另一个实施例中，所述三辊压光机的辊筒温控范围为6℃-160℃，其三辊为通水恒温冷却控制辊。定型冷却机3为现有结构的三辊压光机，其具体结构见图2，在此不再赘述。
其中，本发明方法生产复合功能膜片的整套装置如图2所示，包括两台塑胶挤出机5、共挤模具2以及流体计量挤出泵4；共挤模具2设有PC入料口、PMMA入料口和功能材料入料口，两台塑胶挤出机5的出料口通过转接头1分别与共挤模具2的PC入料口和PMMA入料口相连，流体计量挤出泵4的出料口与共挤模具2的功能材料入料口相连。塑胶挤出机5采用现有结构的塑胶挤出机，其具体结构见图2，在此不再赘述。
其中，共挤模具2可拆卸式地连接于塑胶挤出机5，塑胶挤出机5共两台并行设置，其中一台在图2中未示出；将PC料和PMMA料分别装入两台塑胶挤出机5，将配置好的功能层材料流体装入流体计量挤出泵4中，PC、PMMA熔体与功能层材料流体在共挤模具2的模腔中通过流道汇合，汇合后形成PC+功能层+PMMA三层复合功能膜片胚，后经三辊压光机抛光冷却定型，制得三层复合功能膜片，实现生产的连续性及稳定性。
本发明用两台塑胶挤出机5加一台流体计量挤出泵4，分别挤出PC、功能层和PMMA，通过共挤模具2，从而实现共挤PC、PMMA为外层，应力缓解、紫外蓝光阻隔和导电屏蔽功能层为中间层，达成制造中连续、高结合强度的复合功能材料，有效解决了因收缩应力而翘曲变形龟裂的问题，可制造出多种不同功能的复合膜片，而且本发明装置控制工艺简单、易操作、维修方便、生产效率高且成本低。
具体地，如图3和图4所示，所述共挤模具2包括模体20，模体20的一端为锥形，模体20的锥形端内设有缝隙式挤出口23；模体20内设有PC型腔22和PMMA型腔25；PC型腔22的一端为PC入料口21，另一端延伸至与缝隙式挤出口23相连；PMMA型腔25的一端为PMMA入料口26，另一端延伸至与缝隙式挤出口23相连；PC型腔22和PMMA型腔25之间设有功能材料型腔24，功能材料型腔24包括柱型流体通道241和缝隙式流体通道242，柱型流体通道241的一端为功能材料入料口；缝隙式流体通道242的一端与柱型流体通道241相连，另一端延伸至与缝隙式挤出口23相连，且缝隙式流体通道242沿柱型流体通道241的径向分布。
其中，所述缝隙式流体通道242的缝隙宽度为0.1mm，也可为0.05mm或是0.15mm。所述柱型流体通道241的直径为12mm，也可为10mm或是14mm。
本发明的共挤模具2，在PC型腔22与PMMA型腔25两层汇合的中间增加了一个功能配方浆料流体的功能材料型腔24，功能材料型腔24包括柱型流体通道241和缝隙式流体通道242，缝隙式流体通道242保证复合功能层62以极薄的厚度(1-10μm)均匀密布在聚碳酸酯PC层63与聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层61中间，工艺简单，质量稳定，易于生产，一步复合而成，降低成本。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种复合功能膜片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将聚碳酸酯PC料和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA料分别装入两台塑胶挤出机中，将配置好的功能层材料流体装入流体计量挤出泵中；
B、利用两台塑胶挤出机同时向共挤模具中挤入熔融的PC料和PMMA料，并利用流体计量挤出泵同时向共挤模具中挤入熔融的功能层材料；
C、压力作用下，共挤模具从其出料口处向外挤出复合功能膜片胚；
D、利用三辊压光机对复合功能膜片胚抛光冷却定型，即可制得三层复合功能膜片；
所述共挤模具包括模体，模体的一端为锥形，模体的锥形端内设有缝隙式挤出口；模体内设有PC型腔和PMMA型腔；PC型腔的一端为PC入料口，另一端延伸至与缝隙式挤出口相连；PMMA型腔的一端为PMMA入料口，另一端延伸至与缝隙式挤出口相连；PC型腔和PMMA型腔之间设有功能材料型腔，功能材料型腔包括柱型流体通道和缝隙式流体通道，柱型流体通道的一端为功能材料入料口；缝隙式流体通道的一端与柱型流体通道相连，另一端延伸至与缝隙式挤出口相连，且缝隙式流体通道沿柱型流体通道的径向分布；
其中，所述缝隙式流体通道的缝隙宽度为0.1mm，也可为0.05mm或是0.15mm；所述柱型流体通道的直径为12mm，也可为10mm或是14mm；
其中，在PC型腔与PMMA型腔两层汇合的中间增加了一个功能配方浆料流体的功能材料型腔，功能材料型腔包括柱型流体通道和缝隙式流体通道。
2.根据权利要求1所述的复合功能膜片的制备方法，其特征在于：所述流体计量挤出泵为计量高压柱塞挤出泵，其挤出压力为1-31mbar。
3.根据权利要求1所述的复合功能膜片的制备方法，其特征在于：所述三辊压光机的辊筒温控范围为6℃-160℃。
4.根据权利要求1所述的复合功能膜片的制备方法，其特征在于：步骤A中所述功能层材料流体的原料包括：
带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂；
或者，带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂以及纳米级抗紫外蓝光吸收剂；
或者，带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂以及纳米级导电防静电剂；
或者，带甲基和苯基两种活性官能团的有机硅相溶偶联剂、纳米级抗紫外蓝光吸收剂和纳米级导电防静电剂。
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