CN104945714A - 一种新型有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜及其制备方法。其特征在于主要包含有机-无机掺杂复合材料及两组分聚合物基材；包括如下步骤：(1)有机-无机掺杂复合材料的制备；(2)有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜的制备；本方法所用工艺简单，重复性较好，制得的复合薄膜具有较高的抗静电性能，且电阻可调，适用于高性能的抗静电薄膜的工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗静电包装材料，属于包装材料技术领域。
背景技术
目前抗静电薄膜主要是研究化学抗静电剂，并将其涂布在薄膜表面或制成母粒添加到基材中，得到传统的抗静电薄膜，这种方法具有价格较低、操作简单的优点，所以受到广泛应用。但该种薄膜表面电阻较高，抗静电性能较差，由于抗静电机理与环境湿度相关，所以受环境影响较大。
导电聚合物与无机纳米粒子复合材料集有导电性和无机纳米粒子的特有功能于一体，具有良好的电学、光学和磁学等性能，应用广泛。
掺杂氧化锡(ATO)，具有N型半导体材料的特性。氧化锡本身不具有导电性，通过氧化锑等掺杂之后的电子孔穴或载流子作用使之具有特异的光电性能。
本发明将有机导电聚合物和无机纳米氧化物复合得到导电颗粒，添加到双组份聚烯烃基材中，复合得到新型抗静电薄膜。西南交通大学2012年公开了一种熔融共混制备聚合物基导电复合材料的方法，所得薄膜表面电阻较低，但需对填料进行高温煅烧处理，工艺较复杂。本发明所得薄膜抗静电性能优越，不受空气湿度的影响，热性能稳定，能保持持久的抗静电效果；所用方法工艺简单，可重复性较好。
发明内容
本发明目的是提供一种制备过程简单，重复性好，表面电阻较低，抗静电性能较好的填充型复合薄膜。
本发明技术方案是：一种新型填充型双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜，主要有以下成分：
A：聚合物基材50-90重量份
B：聚合物基材10-50重量份
C：有机-无机掺杂复合材料30-50重量份
其中，聚合物基材A、B为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等聚烯烃中的两种；有机-无机掺杂复合材料C中，所述有机为聚吡咯、聚苯胺等有机导电聚合物中的一种，所述无机掺杂为无机纳米锑掺杂二氧化锡。
本发明具体实施方案：
(1)有机-无机掺杂复合材料C的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、吡咯/苯胺单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即有机-无机掺杂复合材料C。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及吡咯/苯胺单体质量比分别为2.5-6.0∶1.2-2.5∶0.1-0.5∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将聚合物A和聚合物B按重量配比混合均匀，进行炼塑，8-10min；均匀洒上(1)中得到的有机-无机掺杂复合材料C，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.采用熔融共混的方法制备抗静电薄膜，具有操作简单，无污染，不涉及到有毒溶剂等优点。
2.选用双组分聚烯烃共混作为基材，降低了导电填料在复合材料中的逾渗值，从而降低了导电填料的含量。
3.选用有机-无机掺杂复合材料作为导电填料，一方面其得到的抗静电薄膜表面电阻较传统抗静电剂得到的抗静电薄膜低，另一方面其不受不受空气湿度的影响，热性能稳定，能保持持久的抗静电效果。
综上，本发明包装膜具有良好的抗静电性能，工艺简单，产品稳定可靠。
具体实施方式
以下列举实施例对进一步具体说明本发明。
需要说明的是，如无特殊说明，以下实施例中所涉及各原料和试剂均为市售通用商品，所涉及各生产设备和试验方法均属本领域常规。
填充型双组分聚烯烃复合抗静电包装膜
实施例1
本实施例有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜薄膜由90重量份的HDPE和10重量份的PP作为混合基材，添加30重量份的聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)熔融共混后，压膜制得，其制备步骤如下：
(1)聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)复合材料的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、吡咯单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)复合材料。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及吡咯单体质量比分别为2.5∶1.2∶0.1∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将HDPE和PP按重量比为9∶1混合均匀，进行炼塑8-10min；均匀洒上(1)中得到的PPy-ATO复合材料，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
实施例2
本实施例有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜薄膜由90重量份的HDPE和10重量份的PP作为混合基材，添加50重量份的聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)熔融共混后，压膜制得，其制备步骤如下：
(1)聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)复合材料的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、吡咯单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)复合材料。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及吡咯单体质量比分别为2.5∶1.2∶0.5∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将HDPE和PP按重量比为9∶1混合均匀，进行炼塑8-10min；均匀洒上(1)中得到的PPy-ATO复合材料，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
实施例3
本实施例有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜薄膜由70重量份的HDPE和30重量份的PP作为混合基材，添加30重量份的聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)熔融共混后，压膜制得，其制备步骤如下：
(1)聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)复合材料的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、苯胺单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)复合材料。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及苯胺单体质量比分别为2.5∶2.5∶0.5∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将HDPE和PP按重量比为7∶3混合均匀，进行炼塑8-10min；均匀洒上(1)中得到的PANI-ATO复合材料，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
实施例4
本实施例有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜薄膜由70重量份的HDPE和30重量份的PP作为混合基材，添加50重量份的聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)熔融共混后，压膜制得，其制备步骤如下：
(1)聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)复合材料的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、苯胺单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)复合材料。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及苯胺单体质量比分别为2.5∶2.5∶0.1∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将HDPE和PP按重量比为7∶3混合均匀，进行炼塑8-10min；均匀洒上(1)中得到的PANI-ATO复合材料，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
实施例5
本实施例有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜薄膜由90重量份的HDPE和10重量份的EVA作为混合基材，添加30重量份的聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)熔融共混后，压膜制得，其制备步骤如下：
(1)聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)复合材料的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、苯胺单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)复合材料。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及苯胺单体质量比分别为6.0∶2.5∶0.1∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将HDPE和PP按重量比为9∶1混合均匀，进行炼塑8-10min；均匀洒上(1)中得到的PANI-ATO复合材料，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
实施例6
本实施例有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜薄膜由90重量份的HDPE和10重量份的EVA作为混合基材，添加50重量份的聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)熔融共混后，压膜制得，其制备步骤如下：
(1)聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)复合材料的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、苯胺单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即聚苯胺-锑掺杂二氧化锡(PANI-ATO)复合材料。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及苯胺单体质量比分别为6.0∶2.5∶0.5∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将HDPE和PP按重量比为9∶1混合均匀，进行炼塑8-10min；均匀洒上(1)中得到的PANI-ATO复合材料，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
实施例7
本实施例有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜薄膜由70重量份的HDPE和30重量份的EVA作为混合基材，添加30重量份的聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)熔融共混后，压膜制得，其制备步骤如下：
(1)聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)复合材料的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、吡咯单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)复合材料。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及吡咯单体质量比分别为6.0∶1.2∶0.1∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将HDPE和PP按重量比为7∶3混合均匀，进行炼塑8-10min；均匀洒上(1)中得到的PPy-ATO复合材料，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
实施例8
本实施例有机-无机掺杂复合材料填充双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜薄膜由70重量份的HDPE和30重量份的EVA作为混合基材，添加50重量份的聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)熔融共混后，压膜制得，其制备步骤如下：
(1)聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)复合材料的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、吡咯单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即聚吡咯-锑掺杂二氧化锡(PPy-ATO)复合材料。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及吡咯单体质量比分别为6.0∶1.2∶0.5∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将HDPE和PP按重量比为7∶3混合均匀，进行炼塑8-10min；均匀洒上(1)中得到的PPy-ATO复合材料，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
将样品裁出尺寸为100mm×100mm的试样，用酒精擦拭试样表面后，使用表面电阻测试仪测定样品的表面电阻如表1，2。
表1 PPy-ATO填充双组份聚烯烃复合抗静电薄膜表面电阻
表2 PANI-ATO填充双组份聚烯烃复合抗静电薄膜表面电阻
Claims (2)
1.一种新型填充型双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜，主要有以下成分：
A：聚合物基材50-90重量份
B：聚合物基材10-50重量份
C：有机-无机掺杂复合材料30-50重量份
其中，聚合物基材A、B为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等聚烯烃中的两种；有机-无机掺杂复合材料C中，所述有机为聚吡咯、聚苯胺等有机导电聚合物中的一种，所述无机为无机纳米锑掺杂二氧化锡。
2.根据权利要求1所述一种新型填充型双组分聚烯烃复合型抗静电包装膜的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)有机-无机掺杂复合材料C的制备
将对甲苯磺酸钠(TSNa)、吡咯/苯胺单体及锑掺杂二氧化锡(ATO)分别溶于去离子水中，室内搅拌均匀。在氮气保护下，缓慢加入FeCl3。将所得产物抽滤，分别用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色，60-100℃下干燥得黑色产物即有机-无机掺杂复合材料C。其中对甲苯磺酸钠(TSNa)、FeCl3、锑掺杂二氧化锡(ATO)及吡咯/苯胺单体质量比分别为2.5-6.0∶1.2-2.5∶0.1-0.5∶1。
(2)填充双组分聚烯烃抗静电包装膜的制备
将聚合物A和聚合物B按重量配比混合均匀，进行炼塑，8-10min；均匀洒上(1)中得到的有机-无机掺杂复合材料C，炼塑10-15min；待包辊良好，将薄片脱辊，单层平铺于平板上，冷却15-20min后；将金属压板预热，取所得薄片放置于两块金属压板之间热压(10-15MPa)10-15mim后，冷压(5-10MPa)3-5min，即得填充型抗静电薄膜包装膜成品。
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