一种流延聚烯烃薄膜用消光母料及其制备方法与流程

本发明涉及功能性高分子材料领域，主要涉及一种流延聚烯烃薄膜用消光母料。

背景技术：

消光作用是对光强的削弱。人们的眼睛能够感知到一个物体的存在，总是因为这个物体表面反射或者透过这个物体的光线进入人眼的缘故，如果减弱或者阻止这两个途径的光线进入人眼，便可达到消光的目的。消光作用通常通过对光线进行吸收和散射来实现。因为塑料制品对光线吸收一般较少，薄膜制品对光线吸收更是可以忽略，故实际中实现消光多采用散射方法。

薄膜的消光通常通过改变光线路径来实现，一是增加薄膜表面粗糙度，表加强表面散射而消光，二是改变消光层内物质光学不均匀性，加强本体散射而消光。常用的实现途径有以下几种：(1)在薄膜消光层添加无机或有机消光剂，其中消光剂选择和配方对于薄膜光学性能和机械性能影响很大；(2)采用二次加工，如辊花、后涂覆、溶剂或化学刻蚀，工序繁琐，成本和能耗增加，对薄膜机械性能损伤很大；(3)利用不相容聚合物共混使达到消光效果，有可能造成薄膜发脆、易撕裂、透光率低等负面效果。

因此，如何研制一种产品性能可控性强的消光母料，在无需使用溶剂或添加新设备的前提下，以最简便、低成本的方法达到消光的目的，一直是困扰人们的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，解决现有技术消光母料分散性差，消光膜具有雾度低、光泽度高等问题。

为实现上述目的，采用下列方案：

一种流延聚烯烃薄膜用消光母料，包括如下组分和重量份：聚丙烯90-100份、消光剂5-10份、抗氧剂0.1-1份；所述消光剂由有机硅微球与二氧化硅按照重量份1:3配置而成。

优选的，所述二氧化硅由凝胶法制成，控制孔直径≥10nm。

优选的，所述二氧化硅制成后筛选粒径4.5um-5.5um的产品备用。

优选的，所述有机硅微球的粒径为2-6μm。

通常来说，无机消光剂可以给薄膜带来较大的雾度，但是对薄膜透光度影响也较大，且与树脂相容性较差、难分散，在母料加工过程中容易引起网压升高等问题。有机消光剂与树脂基体相容性较好，粒径及分布易于控制，对薄膜透光率影响较小，但耐温性不如无机消光剂。因此，拟选择有机消光剂中耐高温的有机硅微球，有机硅微球的耐高温性可在400℃以上，在高温下不黄变，不产生黑点。

其次，消光剂粒径及其分布对于薄膜的透光率和雾度也有很大的影响。较大的粒径对于具有较低光泽度，高透光率，但过大的粒径可能引起破膜、晶点、网压异常等问题；较小的粒径有助于降低雾度，但同时会降低透光率。因此，消光剂的粒径需要与薄膜消光层厚度匹配，且粒径分布不能过窄或过宽。

本申请选用多分散(粒径2-6um)的有机硅微球与大孔径(孔直径≥10nm)凝胶法二氧化硅，且粒径为4.5um-5.5um的粒子进行复配，使薄膜兼具高雾度(可大于80％)和高透光率(可大于85％)，低光泽度(≤15％)的特殊消光效果。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂168按照重量份2:2:1配置而成。

一种上述流延聚烯烃薄膜用消光母料的制备方法，包括下列步骤：

a、按比例将所述有机硅微球与所述二氧化硅混合均匀，形成所述消光剂；

b、按比例将所述聚丙烯和所述抗氧剂经双螺杆挤出机的主喂料口加入，充分加热熔融，按比例将所述消光剂经双螺杆挤出机的侧喂料口加入，分别进行落料控制，挤出造粒；

c、冷却切粒；

d、成品干燥。

优选的，步骤b所述落料控制为采用精密度大于千分之五的失重称进行喂料重量控制。

优选的，步骤b所述双螺杆挤出机中挤出一区到十区温度为240-290℃，真空度为-0.1mpa，主机转速为200-500r/min，电流为300-400a。

优选的，步骤b所述双螺杆挤出机中设置高密度滤网，全程采用数控网压控制。

消光剂是一类质轻、易吸湿、扬尘的粉剂，由于塑料薄膜加工性能、物理性能、应用领域的敏感性，母料的制备不能使用聚乙二醇等分散剂，因此将高含量消光母料分散技术是本项目的一大难点。若未分散好的母料直接用于薄膜加工中，导致薄膜发生破膜、过滤网网压异常升高、薄膜质量差，一吨母料则导致数吨薄膜报废，损失上百万。

舍弃传统原料和添加剂先通过高混机混合后进行喂料的方式，因消光剂质轻等问题，若是混合后下料，则消光剂落料少、且含量难以控制。采用主喂料和侧喂料进料，主喂料位于第一加热区后端，侧喂料位于第三加热区和第四加热区之间，分别进行落料控制。采用精密度大于千分之五的失重称进行含量控制，全程采用数控网压控制，监控添加剂在熔体中的分散性，若消光剂在母料中发生团聚、或难以分散时，网压或突然升高，设备提示出现异常警报。同时，通过每半小时灰分监控，检测母料中消光剂的含量，从加工和检测两方面监控消光剂在母料中的分散。

实施本发明，具有如下有益效果：

(1)采用双螺杆熔融共混挤出方式，制备的母料分散性好、有效含量高达5-10％，可取代后涂布法(存在溶剂污染和溶剂回收难的问题)、原位聚合法(低含量＜3％、消光效果差，其光泽度大于25)以及pp与pe树脂共混法(耐高温性能差)，保证流延聚烯烃薄膜消光效果的同时，降低了50％以上的母料使用量，节约了使用成本和运输成本，且安全环保。

(2)选择有机硅与二氧化硅复配的配方，有效增加薄膜表面粗糙度，此外，消光剂的加入改变了消光层内物质光学不均匀性使薄膜达到优异的消光效果。其中有机硅与树脂相容性十分好，且粒度分布易控制，对薄膜的透光率影响较小，此外，作为有机消光剂，有机硅相较其他消光剂更耐高温，熔点在400℃以上，保证了粉体在加工过程中不黄变，不产生黑点。而二氧化硅的加入，有效提高薄膜的雾度，对一些对雾度有高要求的需求，适当比例添加二氧化硅可有效实现。

(3)选用多分散(粒径2-6um)的有机硅微球与大孔径(孔直径≥10nm)凝胶法二氧化硅，且粒径为4.5um-5.5um的粒子进行复配，使薄膜兼具高雾度(可大于80％)和高透光率(可大于85％)，低光泽度(≤15％)的特殊消光效果。

(4)高球形率的有机硅微球有助于降低薄膜的表面系数，从而使制备的消光薄膜手感光滑。

附图说明

图1为本申请在消光层中的分布示意图；

图2为本申请对光线的影响示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

一种流延聚烯烃薄膜用消光母料，通过如下步骤制备：

a、称取有机硅微球5kg与二氧化硅15kg混合均匀，形成消光剂备用；二氧化硅由凝胶法制成，控制孔直径≥10nm，粒径4.5um-5.5um；有机硅微球的粒径为2-6μm。

b、称取聚丙烯100kg和抗氧剂1kg经双螺杆挤出机的主喂料口加入，充分加热熔融，称取消光剂10kg双螺杆挤出机的侧喂料口加入，分别采用精密度大于千分之五的失重称进行落料控制，挤出造粒；双螺杆挤出机中挤出一区到十区温度为240-290℃，真空度为-0.1mpa，主机转速为200-500r/min，电流为300-400a；双螺杆挤出机中设置高密度滤网，全程采用数控网压控制，若消光剂在母料中发生团聚、或难以分散时，网压或突然升高，设备提示出现异常警报。抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂168按照重量份2:2:1配置而成。

c、冷却切粒；

d、成品干燥。

实施例2

一种流延聚烯烃薄膜用消光母料，通过如下步骤制备：

a、称取有机硅微球5kg与二氧化硅15kg混合均匀，形成消光剂备用；二氧化硅由凝胶法制成，控制孔直径≥10nm，粒径4.5um-5.5um；有机硅微球的粒径为2-6μm。

b、称取聚丙烯94kg和抗氧剂0.5kg经双螺杆挤出机的主喂料口加入，充分加热熔融，称取消光剂6kg双螺杆挤出机的侧喂料口加入，分别采用精密度大于千分之五的失重称进行落料控制，挤出造粒；双螺杆挤出机中挤出一区到十区温度为240-290℃，真空度为-0.1mpa，主机转速为200-500r/min，电流为300-400a；双螺杆挤出机中设置高密度滤网，全程采用数控网压控制，若消光剂在母料中发生团聚、或难以分散时，网压或突然升高，设备提示出现异常警报。抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂168按照重量份2:2:1配置而成。

c、冷却切粒；

d、成品干燥。

实施例3

一种流延聚烯烃薄膜用消光母料，通过如下步骤制备：

a、称取有机硅微球5kg与二氧化硅15kg混合均匀，形成消光剂备用；二氧化硅由凝胶法制成，控制孔直径≥10nm，粒径4.5um-5.5um；有机硅微球的粒径为2-6μm。

b、称取聚丙烯90kg和抗氧剂0.1kg经双螺杆挤出机的主喂料口加入，充分加热熔融，称取消光剂5kg双螺杆挤出机的侧喂料口加入，分别采用精密度大于千分之五的失重称进行落料控制，挤出造粒；双螺杆挤出机中挤出一区到十区温度为240-290℃，真空度为-0.1mpa，主机转速为200-500r/min，电流为300-400a；双螺杆挤出机中设置高密度滤网，全程采用数控网压控制，若消光剂在母料中发生团聚、或难以分散时，网压或突然升高，设备提示出现异常警报。抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂168按照重量份2:2:1配置而成。

c、冷却切粒；

d、成品干燥。

效果例1

将实施例1～实施例3所制备的流延聚烯烃薄膜用消光母料进行性能测试，结果如下：

表1

如图1所示，当本申请的消光粒子被添加在薄膜消光层时，某些消光粒子会部分嵌入消光层，部分暴露在空气中，而某些消光粒子会完全嵌入消光层内部。

如图2(左)所示，消光层表面的消光微粒增加了表面粗糙度，反射光减少，散射和漫反射增强。如图2(右)所示，消光层内部消光粒子与树脂基体由于物理属性差异，改变了内部光学的均匀性，当光线进入消光层内部时，在树脂和消光粒子界面会发生多次折射，增大了本体折射，体现为薄膜的透光率下降、雾度增加。

从如上实验结果可以看出，本申请设计用于流延聚烯烃薄膜的高品质消光母料具有极佳的分散性，添加至薄膜消光层，生产的消光膜具有高雾度、低光泽度，且无亮点、晶点，同时具有合适的摩擦系数。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。