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CN112011090A - 一种po膜用硼酸酯类内添界面接合剂及外涂液的改性剂 - Google Patents

一种po膜用硼酸酯类内添界面接合剂及外涂液的改性剂 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种硼酸酯类内添界面接合剂及外涂液的改性剂，该技术属于精细化工品领域，能够解决现有PO膜不耐摩擦、PO涂覆液易剥离等问题。该硼酸酯类界面接合剂及外涂液改性剂具有如下式（A）结构通式：
Figure 169735DEST_PATH_IMAGE001
式（A）其中，R1为大于18个碳的直链烃基；R2为碳链长度为8‑12的含醚键的烃基；R3为含有醇胺基团的烃基。内添界面接合剂（A1）及外涂液改性剂（A2）的分子结构类似，二者皆具有长效流滴功能。差别在于A1的HLB值偏低（8‑10），而A2的HLB值偏高（11‑14），以使其充分乳化，与PO涂覆原液有较好的相容性。本发明提供的硼酸酯类界面接合剂及外涂液改性剂都可提高涂覆液与薄膜的相容性和界面结合力，与传统PO膜相比，其流滴持久性提高1.5~2倍。

Description

一种PO膜用硼酸酯类内添界面接合剂及外涂液的改性剂
技术领域
本发明属于精细化工品技术领域，尤其涉及一种硼酸酯类内添界面接合剂及外涂液改性剂。
背景技术
中国是农业大国，农业生产中用到的聚乙烯（PE）棚膜都具有流滴作用，防止雾滴附着在棚膜表面影响透光率，同时防止水滴滴落到作物上使其霉烂，降低产量。
聚乙烯流滴膜按加工技术主要分为内添法和外涂覆法。内添法由于流滴剂易从棚膜内部析出迁移，被雨水不断冲刷而失去作用。涂覆法流滴剂理论上流滴持效期一般长达一年以上，甚至流滴持效期与棚膜寿命同步，但存在棚膜与流滴剂附着力小、PO膜不耐摩擦等缺点，使PO膜寿命缩短。目前涂覆式流滴剂主要包括无机乳胶型、高分子表面活性剂型、复合表面活性剂型等。可采用表面改性等方法来解决涂覆液和棚膜之间附着力差等问题。在现有技术中，未有文献报导硼酸酯类助剂用于提高PO涂覆液附着力的前人工作。
发明内容
本发明提出一种硼酸酯类内添界面接合剂及外涂液的改性剂。所得功能助剂的分子结构特点是以“硼”原子为中心原子，是一种新型的多元醇硼酸酯类界面活性剂，可提高PO涂覆液与薄膜的相容性和界面结合力，与传统PO膜相比，其流滴持久性可提高1.5~2倍。
为了达到上述目的，本发明提供了一种发明人自主研发的硼酸酯类界面接合剂及外涂液改性助剂，具有如下式（A）结构通式：
Figure 398551DEST_PATH_IMAGE001
式（A）
其中，R1为大于18个碳的直链烃基；R2为碳链长度为8-12的含醚键的烃基；R3为含有醇胺基团的烃基。内添界面接合剂（A1）及外涂液改性剂（A2）的分子结构类似，二者皆具有长效流滴功能。差别在于A1的HLB值偏低（8-10），而A2的HLB值偏高（11-14），以使其充分乳化，与PO涂覆原液有较好的相容性。
本发明内添界面接合剂在棚膜中最佳用量比例为0.2-0.6%。
本发明还提供了一种利用上述技术方案所述的改性助剂进行乳化进而得到的改性PO乳液，其乳化工艺步骤如下：
去离子水乳化温度为50-90℃，乳化机转速为1w-3w转/分钟，先加入0.5-5%的PO改性助剂A，搅拌1-10min至完全为均一相为止，再加入5-9.5%的PO改性助剂B，搅拌1-10min至完全为均一相后停止，即得改性PO乳液。将改性PO乳液按比例加入到PO原液中，再进行稀释，即得改性PO涂覆液。
利用上述技术方案所得的内添界面接合剂或外涂型改性PO乳液制备的聚乙烯棚膜在60℃恒温水浴上、在水面距薄膜高度5cm条件下，棚膜流滴长效期达到50天以上。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明的硼酸酯类内添界面接合剂以“硼”原子为中心原子，通过在基础硼酸酯分子上接入不饱和双键、羧基、羟基等亲水性官能团，使之不仅具有流滴效果，且呈现亲水亲油两亲型特征，成为一种新型的两亲型界面活性剂，其HLB值在8-10之间，分子量为600-900。此界面接合剂加入到PE膜中后，亲油基团与PE紧密结合，亲水基团与PO涂覆液中官能团和无机粒子相容性好，提高了两相的结合力，解决了PO膜不耐摩擦、不耐折等问题；
2、利用本发明的外涂液改性剂制备的改性PO乳液同样兼具两亲型特征，其中HLB值在11-14之间，它加入到PO原液中可以充分乳化，一方面亲水基团与无机组分如硅溶胶、铝溶胶紧密结合，另一方面亲油基团与PE基材结合，提高了两相的相容性，使PO涂覆液附着地更牢固，延长PO薄膜使用寿命。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例1
去离子水乳化温度为50℃，乳化机转速为1w转/分钟，先加入2%的PO改性助剂A，搅拌5min至完全为均一相为止，再加入9%的PO改性助剂B，搅拌10min至完全为均一相后停止，即得改性PO乳液。将改性PO乳液按比例加入到PO原液中，再进行稀释，即得改性PO涂覆液。
实施例2
去离子水乳化温度为70℃，乳化机转速为1.5w转/分钟，先加入0.5%的PO改性助剂A，搅拌2min至完全为均一相为止，再加入9.5%的PO改性助剂B，搅拌5min至完全为均一相后停止，即得改性PO乳液。将改性PO乳液按比例加入到PO原液中，再进行稀释，即得改性PO涂覆液。
实施例3
去离子水乳化温度为90℃，乳化机转速为3w转/分钟，先加入4%的PO改性助剂A，搅拌6min至完全为均一相为止，再加入6%的PO改性助剂B，搅拌10min至完全为均一相后停止，即得改性PO乳液。将改性PO乳液按比例加入到PO原液中，再进行稀释，即得改性PO涂覆液。
流滴性能试验评价
内添界面接合剂试验
实验一
将本发明所得的内添界面接合剂加入到聚乙烯棚膜中，测试棚膜流滴性能。结果如下表1所示；
表1 棚膜流滴性能评价表
1 2 3 A B
透光率/% 92.37 92.53 91.96 91.93 92.22
雾度/% 12.14 11.73 12.63 13.86 14.03
初滴时间/s 187 181 184 196 191
长效期/d 52 59 55 33 35
注：1-3#分别为本发明界面接合剂所制备薄膜；A、B为通用型市售PO流滴膜；
由表1可知，5组样的透光率相差不大，但加入内添界面接合剂后雾度有所降低，其中2#雾度最低；且加入界面接合剂的前三组配方初滴时间和长效性都明显优于市售通用PO膜，尤其2#长效性效果最佳。综合来说，本发明实施例中的2#膜整体效果最佳，既能保证降低薄膜雾度，缩短初滴时间，又提高了薄膜长效性，延长了PO膜使用寿命。
实验二
分别另取上述5组新膜用摩擦机摩擦50次后再放60℃水浴测试，进行薄膜耐摩擦试验，结果如下表2；
表2 薄膜流滴性能评价表
1 2 3 A B
出现水痕时间/h 4 5 4.5 1.5 1.5
由表2可知，前3组样出现水痕时间明显长于市售通用PO膜，说明加入本发明的硼酸酯型内添界面接合剂后，明显改善了PO膜不耐摩擦问题，提高了棚膜和PO涂覆液结合力，延长PO膜使用寿命。
外涂液改性剂试验
实验三
将外涂液改性剂按照上述实施例1-3#所得的改性PO乳液加入到PO涂覆液中，然后制成聚乙烯PO薄膜，进行薄膜流滴性能测试。结果如下表1所示；
表1 棚膜流滴性能评价表
1 2 3 A B
透光率/% 91.98 92.48 92.11 92.01 92.18
雾度/% 12.26 11.61 11.99 13.22 13.75
初滴时间/s 184 179 188 189 191
长效期/d 55 60 57 32 35
注：1-3#分别为按照本发明实施例1-3中改性PO乳液所制备薄膜；A、B为通用型市售PO流滴膜；
由表1可知，5组样的透光率相差不大，但加入改性PO乳液后雾度有所降低，其中2#雾度最低；且加入改性PO乳液的前三组配方初滴时间和长效性都明显优于市售通用PO膜，尤其2#长效性效果最佳。综合来说，本发明实施例中的2#膜整体效果最佳，既能保证降低薄膜雾度，缩短初滴时间，又提高了薄膜长效性，延长了PO膜使用寿命。
实验四
分别另取上述5组新膜用摩擦机摩擦50次后再放60℃水浴测试，进行薄膜耐摩擦试验，结果如下表2；
表2 薄膜流滴性能评价表
1 2 3 A B
出现水痕时间/h 5 5.5 5 1.5 2
由表2可知，前3组样出现水痕时间明显长于市售普通PO膜，说明PO涂覆液中加入本发明改性PO乳液后，明显改善了PO膜不耐摩擦问题，提高了棚膜和PO涂覆液结合力，延长PO膜使用寿命。
内添界面接合剂与外涂液改性剂同时使用试验
将本发明所得的内添界面接合剂和利用外涂液改性剂制得的改性PO乳液通过内添加和外涂覆方式同时加入到聚乙烯棚膜中，测试棚膜流滴性能。结果如下表1所示。
实验五
表1 棚膜流滴性能评价表
1 2 3 A B
透光率/% 92.20 92.84 91.97 91.89 92.25
雾度/% 11.20 10.56 11.34 13.05 12.88
初滴时间/s 175 168 169 185 180
长效期/d 59 65 60 32.5 34
注：1-3#分别为本发明界面接合剂和改性PO乳液所制备薄膜；A、B为通用型市售PO流滴膜。
由表1可知，5组样的透光率相差不大，但加入界面接合剂和改性PO乳液后雾度有所降低，其中2#雾度最低；且加入内添界面接合剂和改性PO乳液的前三组配方初滴时间和长效性都明显优于市售通用PO膜，尤其2#长效性效果最佳。综合来说，本发明实施例中的2#膜整体效果最佳，既能保证降低薄膜雾度，缩短初滴时间，又提高了薄膜长效性，延长了PO膜使用寿命。
同时与前四组实验相比，二者同时使用的配方雾度值更低，初滴时间同时缩短,长效期全部延长。说明二者同时使用效果更佳。
实验六
分别另取上述5组新膜用摩擦机摩擦50次后再放60℃水浴测试，进行薄膜耐摩擦试验，结果如下表2；
表2 薄膜流滴性能评价表
1 2 3 A B
出现水痕时间/h 6 7 7 2 1.5
由表2可知，前3组样出现水痕时间明显长于市售通用PO膜，说明加入本发明的界面接合剂和改性PO乳液后，明显改善了PO膜不耐摩擦问题，提高了棚膜和PO涂覆液结合力，延长PO膜使用寿命。
同时与前四组实验相比，二者同时使用的配方出现水痕时间明显延长，说明二者同时使用效果更佳。

Claims (6)

1.硼酸酯类内添界面接合剂及外涂液的改性剂具有如下式（A）结构通式：
Figure 469915DEST_PATH_IMAGE001
式（A）
其中，R1为大于18个碳的直链烃基；R2为碳链长度为8-12的含醚键的烃基；R3为含有醇胺基团的烃基;内添界面接合剂（A1）及外涂液改性剂（A2）的分子结构类似，二者皆具有长效流滴功能;差别在于A1的HLB值偏低（8-10），而A2的HLB值偏高（11-14），以使其充分乳化，与PO涂覆原液有较好的相容性。
2.根据权利要求1所述的内添界面接合剂在棚膜中最佳用量比例为0.2-0.6%。
3.根据权利要求1所述的外涂液改性剂得到改性PO乳液的乳化工艺包括以下步骤：
去离子水乳化温度为50-90℃，乳化机转速为1w-3w转/分钟，先加入0.5-5%的PO改性助剂A，搅拌1-10min至完全为均一相为止，再加入5-9.5%的PO改性助剂B，搅拌1-10min至完全为均一相后停止，即得改性PO乳液;将改性PO乳液按比例加入到PO原液中，再进行稀释，即得改性PO涂覆液。
4.利用权利要求1或2或3所述的界面接合剂及改性PO乳液制备得到的棚膜。
5.根据权利要求2所述的棚膜，其特征在于，所述棚膜在60℃恒温水浴上、在水面距薄膜高度5cm条件下，棚膜流滴长效期达到50天以上。
6.根据权利要求1或2或3所述的界面接合剂及改性PO乳液在棚膜制备中的应用。
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