[發(fā)明專利]低溫等離子體引發(fā)聚乙烯薄膜表面氣相接枝改性方法

有效

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• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102432905A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉建明;王猛;章永明;葉鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 海寧市粵海彩印有限公司
• 主分類號: C08J7/18
• 分類號: C08J7/18;C08L23/06;C08L23/08;C08F255/02;C08F120/06;C08F120/44
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新型高分材料改性方法，更具體涉及一種低溫等離子體引發(fā)聚乙烯薄膜表面氣相接枝改性方法。

背景技術(shù)

?????聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜等非極性的聚烯烴材料在包裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但是跟尼龍膜、聚酯膜相比，存在極性低、難以粘結(jié)、復(fù)合牢度差、有靜電等缺點(diǎn)。在軟包裝行業(yè)中一般為了發(fā)揮各種材質(zhì)的優(yōu)勢，常使用粘合劑把聚乙烯薄膜與其他材料進(jìn)行復(fù)合，但由于聚乙烯薄膜表面張力較弱，經(jīng)常產(chǎn)生剝離強(qiáng)度不高的問題，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

為了提高復(fù)合牢度，這些材料需要進(jìn)行表面改性，提高黏合性能。最常見的表面改性方法就是進(jìn)行電暈處理（低溫等離子體處理）。等離子體中的高能粒子轟擊材料表面時(shí)傳遞的能量一般為幾到幾十電子伏。該能量超過常見化學(xué)鍵如C-C?(?3.?4?eV)?和C-H?(?4.?3?eV)?的鍵能，可導(dǎo)致這些化學(xué)鍵斷裂，產(chǎn)生自由基。與空氣接觸時(shí)，自由基迅速與氧結(jié)合，轉(zhuǎn)化為過氧基團(tuán)(-OOH)和羥基基團(tuán)（-OH），這些極性基團(tuán)能夠在室溫下一定時(shí)間內(nèi)相對穩(wěn)定地存在，即材料表面得以活化。等離子體處理法不會(huì)使材料的力學(xué)性能產(chǎn)生明顯損失，還能顯著改善材料的親水性、黏合性、染色性、吸附性等，并具有干式工藝和清潔無污染的特點(diǎn)。

然而，單純等離子體處理后的改性效果存在隨放置時(shí)間延長而變差的現(xiàn)象，稱為時(shí)效性。為了克服時(shí)效性，可利用表面接枝法在材料表面引入以化學(xué)鍵結(jié)合的接枝分子鏈。專利CN1370795A提供了一種預(yù)輻照接枝技術(shù)制備聚乙烯防霧薄膜的方法，采用γ射線或電子束輻照聚乙烯薄膜，在薄膜表面引入過氧化物和羰基基團(tuán)，引發(fā)液態(tài)單體接枝聚合。這種方法采用γ射線或電子束輻照聚乙烯薄膜，設(shè)備昂貴，接枝效率低（輻照時(shí)間1~8小時(shí)），液態(tài)聚合后處理復(fù)雜、成本高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。專利CN101735470A提供了一種利用聚丙烯薄膜輻照接枝改性制備鋰離子電池隔膜的方法，同樣采用電子輻照和液態(tài)表面接枝方法，對聚丙烯薄膜進(jìn)行改性，屬于間歇式反應(yīng)（輻照時(shí)間2小時(shí)），不能適應(yīng)聚乙烯薄膜產(chǎn)品大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。另據(jù)文獻(xiàn)（《紡織學(xué)報(bào)》2011年第32卷，第5期，p10-15）報(bào)道，利用氣相接枝，采用等離子體照射停止后，直接通入氣化單體進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，進(jìn)行表面改性。這種方法采用了間歇式的氣相接枝聚合方法，接枝效率較高。但是這種方法必須使等離子體的處理和接枝反應(yīng)分階段進(jìn)行，接枝時(shí)間長達(dá)15分鐘，不具備大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的可能性。

目前軟包裝行業(yè)的聚乙烯吹塑薄膜生產(chǎn)線速度一般為0.2~1m/s，為了滿足聚乙烯薄膜的表面改性和工業(yè)化生產(chǎn)的效率，必須使用連續(xù)化的改性技術(shù)，即薄膜改性處理必須在線連續(xù)進(jìn)行，所以輻照時(shí)間最多只有0.2~1s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于述文獻(xiàn)中的各種技術(shù)的處理時(shí)間（一般為15分鐘~8小時(shí)），完全不能適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的需要，必須采用更為高效的接枝技術(shù)才能達(dá)到如此高的接枝反應(yīng)效率。本發(fā)明提供的低溫等離子體引發(fā)聚乙烯薄膜表面氣相接枝改性方法，使用紫外光輻照單體和活化劑，使得本發(fā)明具有高效、快速、連續(xù)化的優(yōu)勢，這是以往薄膜表面處理技術(shù)所不具備的，也是本發(fā)明區(qū)別于其他技術(shù)的重要特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低溫等離子體引發(fā)聚乙烯薄膜表面氣相接枝的改性方法。

低溫等離子體引發(fā)聚乙烯薄膜表面氣相接枝的改性方法它的步驟如下：

1）采用功率為1KW~20KW，電壓為380V的低溫等離子體處理機(jī)對聚乙烯薄膜進(jìn)行電暈處理；

2）重量比例為100:1~20的液態(tài)丙烯酸類單體與活化劑混合后，通過溫度為120℃~200℃的汽化室汽化，經(jīng)噴嘴以氣態(tài)形式均勻的噴射在電暈處理后的聚乙烯薄膜表面；

3）經(jīng)波長為365nm，功率為500W~5000W高壓汞燈產(chǎn)生的紫外光進(jìn)行輻照，活化劑被紫外光敏化，引發(fā)丙烯酸類單體在聚乙烯薄膜表面氣相接枝，經(jīng)溫度為50℃~80℃熱風(fēng)吹掃，去除殘留單體，得到表面氣相接枝聚乙烯薄膜。

所述的丙烯酸類單體為丙烯酸或丙烯腈；所述的活化劑為過硫酸銨。所述經(jīng)噴嘴以氣態(tài)形式均勻的噴射流速為0.1L/s~10L/s。所述的聚乙烯薄膜成分是重量比例為5:1~1：1的線性低密度聚乙烯（LLDPE）與低密度聚乙烯（LDPE）。所述的熱風(fēng)吹掃的流速為5L/s~100L/s。

與其他技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）將接枝單體汽化、紫外光敏化處理，使得聚乙烯薄膜表面氣相接枝反應(yīng)具有很高的反應(yīng)速率，適合大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，這是很多間歇式反應(yīng)技術(shù)所不具備的。