1.本申请涉及聚乙烯材料领域，更具体地说，它涉及一种三层共挤抗静电聚乙烯膜及其制备方法。
背景技术：
2.聚乙烯分子结构和密度是由其链段决定的，其主链由[
‑
ch2ch2‑
]单元构成。依据聚合条件不同，高分子可以不同方式进行支化。由平均链长、链长分布、支化度和共聚单体分布表征分子结构。
[0003]
聚乙烯材料的一大特性是绝缘，然而在许多应用场景中绝缘会变成不利因素，甚至会带来危险。较好的绝缘性会导致聚乙烯在使用过程中受到挤压和摩擦后积累静电，且不易消除。在日常使用环境中，静电会使聚乙烯制品吸附灰尘影响美观；在需要高防爆要求的环境中，制品表面的静电积累则会带来巨大的危险；在有精密仪器的环境中，静电会影响电子元件、破坏存储设备等。
[0004]
三层共挤聚乙烯膜是由三层聚乙烯为基体的薄膜复合而成的高分子材料，常用于包装材料应用。通过薄膜的复合，可以获得具有各单一材料综合性质的材料。但是由于多层结构的聚乙烯薄膜材料的抗静电效果不佳，所以添加抗静电剂材料对其进行抗静电改性的方案比较常见，但是简单添加抗静电剂进行改性会降低三层共挤后聚乙烯膜材料的力学性能。
技术实现要素：
[0005]
为了改善现有三层共挤后聚乙烯抗静电膜材料的力学性能不佳的缺陷，本申请提供一种三层共挤抗静电聚乙烯膜及其制备方法，采用如下的技术方案：第一方面，本申请提供一种三层共挤抗静电聚乙烯膜，采用如下的技术方案：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜，所述三层共挤抗静电聚乙烯膜包括由内向外依次包覆的高韧型内壁层、中间高韧型内壁层和耐刮擦外壁层，高韧型内壁层材料、中间抗压层材料和耐刮擦外壁层材料的质量比为3：4：3，所述高韧型内壁层材料、中间抗压层材料和耐刮擦外壁层材料中均含有抗静电剂。
[0006]
通过采用上述技术方案，由于本申请通过三层共挤制备聚乙烯薄膜材料，由于三层共挤的聚乙烯薄膜材料中均添加了抗静电剂，在一定程度上，添加的抗静电剂材料不仅能有效改善聚乙烯膜材料的抗静电性能，同时通过每层薄膜进行添加抗静电剂，能有效改善抗静电剂一次性添加后会在材料内部进行团聚等现象，从而有效改善聚乙烯抗静电膜材料的力学性能；在此基础上，本申请技术方案通过对聚乙烯三层共挤的材料进行了分别处理，通过外部设置耐刮擦外壁层，有效防止外部刮擦对薄膜材料的损害，通过中间抗压层，有效卸力并提高薄膜的抗压强度，最后本申请通过高韧型内壁层提供良好的韧性性能，使三层共挤薄膜材料具有良好的耐刮擦、抗压力和抗冲击性能，有效提高了三层共挤抗静电聚乙烯
膜的力学强度。
[0007]
进一步地，所述高韧型内壁层中抗静电剂为等质量混合的咪唑基离子液体和聚乙烯醇的混合物。
[0008]
通过采用上述技术方案，由于本申请选用了咪唑基离子液体和聚乙烯醇混合制备的材料作为抗静电剂，咪唑基离子液体是一种小分子液体物质，添加在聚乙烯材料中向表面的析出速度较快，能够在短时间内降低材料表面的表面电阻率，达到很好的抗静电效果，同时仅仅使用咪唑基离子液体的话，由于离子液体的容易被擦洗掉而缺乏抗静电耐久性，聚乙烯醇一方面作为离子液体的载体，改善离子液体材料的抗静电耐久性能，另一方面，聚乙烯醇也作为抗静电剂能有效降低材料电阻率，从而有效改善高韧型内壁层中抗静电剂的耐久性能。
[0009]
进一步地，所述中间抗压层中抗静电剂为聚乙烯醇。
[0010]
通过采用上述技术方案，由于本申请在中间抗压层中添加了聚乙烯醇为抗静电剂材料，由于抗静电剂材料的分子链上含有大量羟基，具有突出的抗静电性，同时来源丰富、价格低廉，将其添加至中间抗压层聚乙烯膜材料中，聚乙烯膜的分子链规整且大量的氢键作用使其能有效提高中间抗压层的力学强度，从而有效改善其力学强度和抗静电性能。
[0011]
进一步地，所述耐刮擦外壁层中抗静电剂为等质量的聚乙烯醇/石墨烯复合体。
[0012]
通过采用上述技术方案，由于本申请技术方案中，采用耐刮擦外壁层作为抗静电聚乙烯膜材料的外层结构，所以本申请添加的抗静电剂中额外添加了石墨烯材料，由于石墨烯材料具有良好的尺寸结构，将其分散在薄膜材料中，有利于薄膜材料中形成导通的电子传输网络，从而提高薄膜的抗静电性能，在此基础上，由于石墨烯材料易团聚，导致在实际使用时，降低导电传输网络的形成，同时团聚的石墨烯降低了薄膜材料的力学强度，所以本申请技术方案通过聚乙烯醇作为分散剂，有效使石墨烯材料在薄膜材料内部形成良好的导电网络结构，并进一步提高了薄膜材料的力学性能。
[0013]
进一步地，所述高韧型内壁层包括以下重量份物质组成：45～50份ldpe、10～15份乙烯－辛烯共聚物、1～3份钛酸酯、1～2份石蜡、0.1～0.5份硬脂酸、1～2份抗静电剂、0.1～0.3份过氧化二异丙苯和2～5份马来酸酐。
[0014]
通过采用上述技术方案，由于本申请通过在该高韧型内壁层添加了乙烯－辛烯共聚物进行改性处理，由于乙烯－辛烯共聚物的加入可有效提高聚乙烯薄膜的抗冲击性能和韧性强度，这是由于乙烯－辛烯共聚物分子结构中侧辛基长于侧乙基，可在分子结构中形成联结点，在各成分之间起到联结、缓冲作用，从而提高了体系的抗冲击强度。
[0015]
进一步地，所述高韧型内壁层还包括30～40重量份的纳米碳酸钙。
[0016]
通过采用上述技术方案，由于本申请优化了高韧型内壁层的组成成分，在高韧型内壁层中还添加了纳米碳酸钙，通过纳米碳酸钙的有效添加，增加高韧型内壁层的结构强度，从而进一步改善了聚乙烯膜材料的力学强度。
[0017]
进一步地，所述中间抗压层包括以下重量份物质组成：45～50份hdpe、1～2份抗静电剂、3～5份pp和0.75～1.0份抗氧化剂。
[0018]
通过采用上述技术方案，由于本申请选用hdpe为高韧型内壁层材料的基材进行制备，由于hdpe具有较高的刚性和韧性，机械强度高，将其作为高韧型内壁层材料，能有效提高聚乙烯薄膜中间结构的力学性能，从而使制备的聚乙烯膜材料具有良好的机械强度。
[0019]
进一步地，所述耐刮擦外壁层包括以下重量份物质组成：40～60份lldpe、1～2份抗静电剂、3～5份矿粉、6～8份滑石粉、6～8份硅灰石和8～15份马来酸酐接枝聚丙烯颗粒。
[0020]
通过采用上述技术方案，由于本申请优化了耐刮擦外壁层的组成，通过选用lldpe为基体树脂，辅助矿粉和硅灰石，通过复合的矿粉和硅灰石作为填料颗粒，这些填料颗粒具有的高硬度、小粒径的特性，所以能有效改善填料与基体的粘结作用力，提高填料组分的分散性性能，有利于增加材料抗刮擦形变能力。
[0021]
第二方面，本申请提供一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，包括以下制备步骤：s1、原料准备：按高韧型内壁层、中间抗压层和耐刮擦外壁层由内向外包覆的顺序，分别将原料称量完成并依次添加至内、中、外吹膜装置中；s2、薄膜吹塑：控制吹膜装置中的外、中、内三区的各段温度为200℃，调节吹膜装置的主机螺杆转速250r/min，牵引速度8m/min，吹胀比4，三层共挤吹塑即可制备得所述三层共挤抗静电聚乙烯膜。
[0022]
通过采用上述技术方案，本申请通过三层共挤吹塑的方案制备聚乙烯薄膜，使其按各组分的不同结构，制备出良好的抗静电聚乙烯膜材料，通过该技术方案制备的聚乙烯薄膜，不仅具有良好的抗静电性和力学性能，同时制备效率有效提高，从而进一步降低了聚乙烯抗静电膜材料的制备成本。
[0023]
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：第一、本申请通过三层共挤制备聚乙烯薄膜材料，由于三层共挤的聚乙烯薄膜材料中均添加了抗静电剂，在一定程度上，添加的抗静电剂材料不仅能有效改善聚乙烯膜材料的抗静电性能，同时通过每层薄膜进行添加抗静电剂，能有效改善抗静电剂一次性添加后会在材料内部进行团聚等现象，从而有效改善聚乙烯抗静电膜材料的力学性能；在此基础上，本申请技术方案通过对聚乙烯三层共挤的材料进行了分别处理，通过外部设置耐刮擦外壁层，有效防止外部刮擦对薄膜材料的损害，通过中间抗压层，有效卸力并提高薄膜的抗压强度，最后本申请通过高韧型内壁层提供良好的韧性性能，使三层共挤薄膜材料具有良好的耐刮擦、抗压力和抗冲击性能，有效提高了三层共挤抗静电聚乙烯膜的力学强度。
[0024]
第二、本申请选用了咪唑基离子液体和聚乙烯醇混合制备的材料作为抗静电剂，咪唑基离子液体是一种小分子液体物质，添加在聚乙烯材料中向表面的析出速度较快，能够在短时间内降低材料表面的表面电阻率，达到很好的抗静电效果，同时仅仅使用咪唑基离子液体的话，由于离子液体的容易被擦洗掉而缺乏抗静电耐久性，聚乙烯醇一方面作为离子液体的载体，改善离子液体材料的抗静电耐久性能，另一方面，聚乙烯醇也作为抗静电剂能有效降低材料电阻率，从而有效改善高韧型内壁层中抗静电剂的耐久性能。
[0025]
第三、本申请通过在该高韧型内壁层添加了乙烯－辛烯共聚物进行改性处理，由于乙烯－辛烯共聚物的加入可有效提高聚乙烯薄膜的抗冲击性能和韧性强度，这是由于乙烯－辛烯共聚物分子结构中侧辛基长于侧乙基，可在分子结构中形成联结点，在各成分之间起到联结、缓冲作用，从而提高了体系的抗冲击强度。
[0026]
第四、本申请通过三层共挤吹塑的方案制备聚乙烯薄膜，使其按各组分的不同结构，制备出良好的抗静电聚乙烯膜材料，通过该技术方案制备的聚乙烯薄膜，不仅具有良好
的抗静电性和力学性能，同时制备效率有效提高，从而进一步降低了聚乙烯抗静电膜材料的制备成本。
具体实施方式
[0027]
以下结合制备例、实施例和对比实施例对本申请作进一步详细说明。
[0028]
若无特殊说明，本申请的实施例、对比例和对比实施例的原料均能通过市售购得；pp购买于东莞市鑫桐塑胶原料有限公司，牌号8002；ldpe购买于上海羽博塑化有限公司，牌号tr
‑
144；hdpe购买于上海羽博塑化有限公司，牌号dfda8916；lldpe购买于上海羽博塑化有限公司，牌号m2720a；乙烯－辛烯共聚物购买于上海塑发塑胶有限公司，牌号9507；矿粉购买于灵寿亿鑫矿产品加工厂；硅灰石购买于上高县华硅矿业有限公司，货号6354。
[0029]
制备例高韧型内壁层材料制备例1取45kg ldpe、10kg乙烯－辛烯共聚物、1kg钛酸酯、1kg石蜡、1kg等质量咪唑基离子液体和聚乙烯醇的混合物、0.1kg硬脂酸、0.1kg过氧化二异丙苯和2kg马来酸酐置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得高韧型内壁层材料1。
[0030]
制备例2取47kg ldpe、12kg乙烯－辛烯共聚物、2kg钛酸酯、1kg石蜡、1.5kg等质量咪唑基离子液体和聚乙烯醇的混合物、0.3kg硬脂酸、0.2kg过氧化二异丙苯和4kg马来酸酐置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得高韧型内壁层材料2。
[0031]
制备例3取50kg ldpe、15kg乙烯－辛烯共聚物、3kg钛酸酯、2kg石蜡、2kg等质量咪唑基离子液体和聚乙烯醇的混合物、0.5kg硬脂酸、0.3kg过氧化二异丙苯和5kg马来酸酐置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得高韧型内壁层材料3。
[0032]
性能检测试验将制备例的高韧型内壁层材料1～3分别置于吹膜装置中，在200℃下，调节吹膜装置的主机螺杆转速150r/min，牵引速度8m/min，吹胀比为4，收集薄膜并按iso 527
‑2‑
2012标准进行拉伸性能测试，试样尺寸为170mm
×
10mm
×
4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按iso 178
‑
2010标准进行，试样尺寸为80mm
×
10 mm
×
4 mm，跨距64mm，弯曲速度2mm/min；表面电阻率测试按gb/t1410
‑
2006标准进行测试，具体测试结果如下表表1所示：表1制备例1～3性能测试表
由上表可知，制备例2制备的聚乙烯膜具有最为优异的力学性能，制备例3中制备的膜力学性能较差。
[0033]
中间抗压层材料制备例4取45kg hdpe、1kg聚乙烯醇、3kg聚丙烯和0.75kg抗氧化剂168置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得中间抗压层材料1。
[0034]
制备例5取47.5kg hdpe、1.5kg聚乙烯醇、4kg聚丙烯和0.87kg抗氧化剂168置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得中间抗压层材2。
[0035]
制备例6取50kg hdpe、2kg聚乙烯醇、5kg聚丙烯和1.0kg抗氧化剂168置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得中间抗压层材3。
[0036]
性能检测试验将制备例的中间抗压层材料4～6分别置于吹膜装置中，在200℃下，调节吹膜装置的主机螺杆转速150r/min，牵引速度8m/min，吹胀比为4，收集薄膜并按iso 527
‑2‑
2012标准进行拉伸性能测试，试样尺寸为170mm
×
10mm
×
4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按iso 178
‑
2010标准进行，试样尺寸为80mm
×
10 mm
×
4 mm，跨距64mm，弯曲速度2mm/min；表面电阻率测试按gb/t1410
‑
2006标准进行测试，具体测试结果如下表表2所示：表2制备例4～6性能测试表由上表可知，制备例5制备的聚乙烯膜具有最为优异的力学性能，制备例4中的制备的膜力学性能较差。
[0037]
耐刮擦外壁层材料制备例7取40kg lldpe、3kg矿粉、1kg等质量的聚乙烯醇/石墨烯复合体，6kg滑石粉、6kg硅灰石和8kg马来酸酐接枝聚丙烯颗粒置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得耐刮擦外壁层材料1。
[0038]
制备例8取50kg lldpe、4kg矿粉、1.5kg等质量的聚乙烯醇/石墨烯复合体，7kg滑石粉、7kg硅灰石和12kg马来酸酐接枝聚丙烯颗粒置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得耐刮擦外壁层材料2。
[0039]
制备例9
取60kg lldpe、5kg矿粉、2kg等质量的聚乙烯醇/石墨烯复合体，8kg滑石粉、8kg硅灰石和15kg马来酸酐接枝聚丙烯颗粒置于混料机中，在室温下搅拌混合，收集得耐刮擦外壁层材料3。
[0040]
性能检测试验将制备例的耐刮擦外壁层材料7～9分别置于吹膜装置中，在200℃下，调节吹膜装置的主机螺杆转速150r/min，牵引速度8m/min，吹胀比为4，收集薄膜并按iso 527
‑2‑
2012标准进行拉伸性能测试，试样尺寸为170mm
×
10mm
×
4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按iso 178
‑
2010标准进行，试样尺寸为80mm
×
10 mm
×
4 mm，跨距64mm，弯曲速度2mm/min；表面电阻率测试按gb/t1410
‑
2006标准进行测试，具体测试结果如下表表3所示：表3制备例7～9性能测试表由上表可知，制备例8制备的聚乙烯膜具有最为优异的力学性能，制备例9中的制备的膜力学性能较差。
实施例
[0041]
实施例1s1、原料准备：按高韧型内壁层、中间抗压层和耐刮擦外壁层由内向外包覆的顺序，分别将高韧型内壁层材料2、中间抗压层材料2和耐刮擦外壁层材料2依次添加至内、中、外吹膜装置中；s2、薄膜吹塑：控制吹膜装置中的外、中、内三区的各段温度为200℃，调节吹膜装置的主机螺杆转速250r/min，牵引速度8m/min，吹胀比为4，三层共挤吹塑即可制备得所述三层共挤抗静电聚乙烯膜。
[0042]
实施例2～3实施例2～3：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，高韧型内壁层材料、中间抗压层材料和耐刮擦外壁层材料的组成种类如表1所示，其余制备步骤和制备环境均与实施例1相同。
[0043]
表1实施例1～3各原料组分配比表
实施例4：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，实施例4的高韧型内壁层还添加有30kg纳米碳酸钙，其余制备步骤和制备环境均与实施例1相同。
[0044]
实施例5：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，实施例5的高韧型内壁层还添加有35kg纳米碳酸钙，其余制备步骤和制备环境均与实施例1相同。
[0045]
实施例6：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，实施例6的高韧型内壁层还添加有40kg纳米碳酸钙，其余制备步骤和制备环境均与实施例1相同。
[0046]
对比例对比例1：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，对比例1中三层共挤采用的材料均是制备例2制备的高韧型内壁层材料2，其余制备方案和材料组成均与实施例1相同。
[0047]
对比例2：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，对比例2中三层共挤采用的材料均是制备例5制备的中间抗压层材料2，其余制备方案和材料组成均与实施例1相同。
[0048]
对比例3：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，对比例3中三层共挤采用的材料均是制备例8制备的耐刮擦外壁层材料2，其余制备方案和材料组成均与实施例1相同。
[0049]
对比例4：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，对比例4为两层共挤抗静电聚乙烯膜，即未设置高韧型内壁层，其余制备方案和材料组成均与实施例1相同。
[0050]
对比例5：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，对比例5中为两层共挤抗静电聚乙烯膜，即未设置中间抗压层，其余制备方案和材料组成均与实施例1相同。
[0051]
对比例6：一种三层共挤抗静电聚乙烯膜的制备方法，与实施例1的区别在于，对比例6中为两层共挤抗静电聚乙烯膜，即未设置耐刮擦外壁层，其余制备方案和材料组成均与实施例1相同。
[0052]
性能检测试验分别对实施例1～6、对比例1～6中制备的抗静电聚乙烯膜的抗静电性能和力学强度进行性能测试。
[0053]
检测方法/试验方法按iso527
‑2‑
2012标准进行拉伸性能测试，试样尺寸为170mm
×
10mm
×
4mm，拉伸速度为50mm/min；按gb／t11999
‑
1989《塑料薄膜和薄片耐撕裂性试验方法》进行抗撕裂性能测试；表面电阻率测试按gb/t1410
‑
2006标准进行测试，具体检测结果如下表4所示：表4实施例1～6、对比例1～6中制备的抗静电聚乙烯膜性能测试由上表1～4进行性能分析：（1）由表1～3可以看出，制备例2、5、8制备的薄膜材料的力学性能最为优异，而制备例3、4、9制备的薄膜材料的力学性能稍差，同时结合实施例1～3可以发现，由制备例2、5、8制备的材料共挤制成的抗静电聚乙烯膜的性能优异，说明本申请技术方案通过将三层共挤制备的聚乙烯薄膜材料通过外部设置耐刮擦外壁层，有效防止外部刮擦对薄膜材料的损害，通过中间抗压层，有效卸力并提高薄膜的抗压强度，最后本申请通过高韧型内壁层提供良好的韧性性能，使三层共挤薄膜材料具有良好的耐刮擦、抗压力和抗冲击性能，有效提高了三层共挤抗静电聚乙烯膜的力学强度。
[0054]
（2）将实施例1和实施例4～6进行对比，由于实施例4～6中的高韧型内壁层材料中添加了纳米碳酸钙，且表4可以看出，其力学性能显著提高，说明本申请技术方案在高韧型内壁层中还添加了纳米碳酸钙，增加聚乙烯膜材料的力学强度，从而进一步改善了高韧型内壁层的结构强度。
[0055]
（3）将实施例1和对比例1～6进行对比，由于对比例1～3技术方案仅仅采用一种材料共挤制备抗静电薄膜，而对比例4～6则采用的两层共挤制备薄膜材料的技术方案，由表4可以看出，对比例1～6的薄膜材料的力学性能降低的较为显著，说明本申请技术方案过将
三层共挤制备的聚乙烯薄膜材料通过外部设置耐刮擦外壁层，有效防止外部刮擦对薄膜材料的损害，通过中间抗压层，有效卸力并提高薄膜的抗压强度，最后本申请通过高韧型内壁层提供良好的韧性性能，使三层共挤薄膜材料具有良好的耐刮擦、抗压力和抗冲击性能，有效提高了三层共挤抗静电聚乙烯膜的力学强度。
[0056]
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。