219402624_溶液插层法制备BOPP

2024年1月25日发(作者：515汽车销量排行榜)

研究与开发

37合?成?树?脂?及?塑?料?，?2023，?40（2）：?CHINA?SYNTHETIC?RESIN?AND?PLASTICSDOI：10.19825/.1002-1396.2023.02.08溶液插层法制备BOPP/阻燃硅橡胶复合膜及其性能王?欣（荆州职业技术学院，湖北 荆州 434020）摘 要： 使用甲胺溶液对双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜表面进行活化改性，再采用溶液插层法将阻燃硅橡胶与BOPP薄膜复合制备了BOPP/阻燃硅橡胶复合膜，并研究了复合膜的力学性能、热性能及光学性能。结果表明：BOPP薄膜与阻燃硅橡胶结合紧密，层状结构明显且无层间空隙，无明显分子链团聚现象，复合膜形貌符合实验预期要求；复合膜的弹性模量远高于BOPP薄膜，且与膜层厚度正相关。与阻燃硅橡胶复合，增强了BOPP薄膜的耐热老化性能、热收缩性能，赋予了BOPP薄膜对一般光源进行光散射的性能优势。关键词： 双向拉伸聚丙烯薄膜 阻燃硅橡胶 溶液插层法 复合膜 力学性能中图分类号： TQ 325.1+4 文献标志码： B 文章编号： 1002-1396（2023）02-0037-04Preparation and characteristics of BOPP/?ame retardant silicone rubber

composite membrane by solution intercalation methodWang Xin（Jingzhou Institute of Technology，Jingzhou 434020，China）Abstract： The surface of bi-axially oriented polypropylene（BOPP） membrane was modified by

aminomethane solution，which was used with flame retardant silicone rubber to prepare BOPP/flame retardant

silicone rubber composite membrane via solution intercalation method. The mechanical，thermal and optical

properties of the composite membrane were measured. The results show that the flame-retardant silicone rubber

and BOPP film are bonded closely. The layered structure is obvious，no interstitial void and molecular chain

agglomeration are observed，meeting the experimental requirements. The elastic modulus of the composite

membrane is much higher than that of simple BOPP film，and is positively correlated with the thickness of the

membrane. The heat aging and thermal shrinkage resistance of the composite membrane are enhanced. The

composite membrane also performs excellently in general light scattering thanks to silicone rubber.

Key words： bi-axially oriented polypropylene membrane； flame-retardant silicone rubber； solution

intercalation； composite membrane； mechanical property双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜具有良好的光泽度和透明度，分子结构稳定，对一些气体和水分都有一定的阻隔作用，且环保无毒，对人体危害程度低。BOPP薄膜与聚乙烯薄膜、聚丙烯流延膜等进行多层复合可赋予阻气、阻油、耐撕扯等性能，近年来发展很快，成为一种应用空间呈上升趋势的包装材料，主要用于食品、医药、服装、化工等领域［1-2］。国内BOPP薄膜供过于求，面临着产能过剩、产品成本高、附加值低的问题与挑战，如何在BOPP薄膜的二次生产加工中采用涂覆、蒸镀等技术来赋予BOPP薄膜更多的功能是需要研究的重要课题［3-4］。溶液插层法具有操作简易、对设备要求较低、实验所需温度温和等特点而应用于聚合物材料的制备中［5］。本工作采用溶液插层法制备BOPP/阻燃硅橡胶复合膜，并对复合膜的性能收稿日期： 2022-09-27；修回日期： 2022-12-26。作者简介： 王欣，男，1984年生，讲师，2006年毕业于长江大学机械设计制造及其自动化专业，现主要从事材料成型及模具加工研究工作。E-mail：308134951@。基金项目： 湖北省教育科学规划课题（2021GB148）。Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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合?成?树?脂?及?塑?料?2023?年第?40?卷进行测定。1 实验部分1.1 主要试剂与仪器无水乙醇，纯度大于99.5%，德州市富凯化工有限公司；甲胺溶液，BOPP薄膜：市售；阻燃硅橡ω二羟基聚硅氧烷，胶为107硅橡胶α，分析纯，山东大易化工有限公司；十八烷基三甲基氯化铵，分析纯，山东多链化工有限公司；二甲苯，分析纯，山东济北新材料有限公司。R-1050型旋转蒸发仪，巩义市宇翔仪器有限公司；RFD150型塑料混炼机，深圳市日丰达机械设备有限公司；K-R2406S型极限氧指数仪，苏州凯特尔仪器设备有限公司；MG6-S1型光泽度计，泉州科仕佳光电仪器有限公司；RS485型浊度计，烟台凯米斯仪器有限公司；WDS-02型万能材料试验机，济南锐玛机械设备有限责任公司；JSM-7001F型扫描电子显微镜，日本电子公司。1.2 BOPP薄膜的改性膜。将改性BOPP薄膜分散于二甲苯中成悬浮液，7.5~9.0 phr阻燃硅橡胶与25.0~32.0 phr二甲苯置于三颈瓶中，加热至回流温度156 ℃，回流时间物析出，抽滤后加入助剂在混炼机上混合，得到℃，10 MPa，1 h，得到BOPP/阻燃硅橡胶复合膜。1.4 性能测试与结构表征极限氧指数按GB/T 2406.2—2009测定；BOPP/阻燃硅橡胶复合膜的表面光泽度采用光泽度计测定；BOPP/阻燃硅橡胶复合膜对光的散射能力采用浊度计测定［8］；热老化性能按文献［9］测试：将复合膜裁剪成10 cm×10 cm，称取原始质量，记作m1，干燥后称质量，记作m2，质量损失率=原子力显微镜（AFM）观察：采用美国Brukek22~28 min，负压蒸馏脱除部分溶剂，降温使沉淀BOPP/阻燃硅橡胶复合材料，二次硫化条件为140

（m1-m2）/m1×100%。公司的FM-Namoview100型原子力显微镜测定表面粗糙度。2 结果与讨论2.1 SEM观察从图1可以看出：BOPP/阻燃硅橡胶复合膜表面较为平整、光滑，结构紧密，层状结构明显，分子间间距较小，已形成一定的片层网状结构且网格孔洞很小，整体厚度较薄，层间空隙几乎消失。阻燃硅橡胶较为均匀地分散在BOPP薄膜的基体上，没有发生硅橡胶团聚或插层的现象，附着牢度较高。使用甲胺溶液对BOPP薄膜表面进行活化改性。称取少量BOPP薄膜分散于足量的10%（w）甲胺溶液中，常温条件下反复过滤后用蒸馏水洗涤。真空干燥10 h后加入去离子水配制成悬浮液，加入少量十八烷基三甲基氯化铵后离心沉淀，经无水乙醇洗涤后过0.15 mm筛，静置分层后于40

℃真空干燥得到改性BOPP薄膜。1.3 BOPP/阻燃硅橡胶复合膜的制备按文献［6-7］制备BOPP/阻燃硅橡胶复合50 μm a BOPP薄膜 b BOPP/阻燃硅橡胶复合膜图1 改性前后薄膜的SEM照片Fig.1 SEM images of composite membrane before and after modification2.2 AFM表征图2为硅橡胶含量为10%（w）的BOPP/阻燃硅橡胶复合膜的AFM照片，图形高度为-0.424～0.539 nm，经计算表面粗糙度为0.105

nm。阻燃硅橡胶与BOPP薄膜的附着牢度较高，没有脱落现象发生，表面孔洞的深度和直径均属于正常范围，未发现有明显的分子链团聚现象。结合SEM与AFM共同表征来看，该BOPP/阻燃硅橡胶复合膜符合实验预期形貌要求。2.3 BOPP/阻燃硅橡胶复合膜的弹性模量在BOPP薄膜的力学性能指标中，基本不考虑弹性模量，因为BOPP薄膜较薄，基本不具备纵向Copyright?博看网. All Rights Reserved.

第 2 期

王 欣. 溶液插层法制备BOPP/阻燃硅橡胶复合膜及其性能60. 39 .pm4002000-200-4002.0μm1.51.00.500.51.0μm2.0极限氧指数，%401.52007.5图2 复合膜的AFM照片Fig.2 AFM image of composite membrane8.08.5硅橡胶用量/phr9.0图4 复合膜的极限氧指数随阻燃硅橡胶用量的变化曲线Fig.4 Limiting oxygen index of composite membrane as a function of

amount of flame-retardant silicone rubber弹性模量的探讨价值。而复合膜则打破了这一现状，它赋予了BOPP薄膜不具备的这一性能属性。从图3可以看出：薄膜厚度与弹性模量呈正相关。根据熵增原理，分子内部结构的高分子链越呈现无规线团状态，受到外力时能恢复到原位置的回缩记忆效应则越明显。实验过程中也发现复合膜在纵向弹性模量上的变化符合这一原理，从而使薄膜的力学性能更优异。4030201000.5BOPP薄膜晶莹透亮；浊度下降意味着阻透光线直射的能力增强，对光的散射能力得以改善。表1 复合膜的光学性能Tab.1 Optical performance of composite membranes试 样BOPP薄膜复合膜光泽度，%95.286.3浊度，%1.30.92.6 BOPP/阻燃硅橡胶复合膜的热老化性能弹性模量×103/MPa90 min内，复合膜的质量损失率较快，随后逐渐降低；210 min以后基本不再产生质量损失。而同条件下BOPP薄膜在加热210 min时的质量损失率约为63%，远高于复合膜的耐热老化表现，说明1.01.52.02.53.0160 ℃环境条件下，从图5可以看出：在前BOPP薄膜与阻燃硅橡胶的相结合可有效提升其耐热老化性能。2520质量损失率，%15105薄膜厚度/mm图3 复合膜的弹性模量随薄膜厚度的变化曲线Fig.3 Elastic modulus as a function of thickness of

composite membrane2.4 阻燃硅橡胶对复合膜极限氧指数的影响阻燃硅橡胶在燃烧后发生膨胀，使材料空隙被堵死，明火和烟气不能穿越隔离层，即达到阻燃密封的效果。从图4可以看出：随着阻燃硅橡胶用量的增大，复合膜的极限氧指数明显上升。这是因为阻燃硅橡胶可吸收燃烧区的大部分热量，降低BOPP薄膜的表面温度，阻止热量和氧气快速接触BOPP薄膜部分，加大BOPP薄膜的燃烧难度，故而极限氧指数上升。2.5 BOPP/阻燃硅橡胶复合膜的光学性能光学性能是BOPP薄膜作为包装材料的参考性能指标之一，一般考察薄膜的表面光泽度、浊度。光泽度反映薄膜的表面平整性，浊度反映薄膜内部对光散射的性能。从表1可以看出：与BOPP薄膜相比，复合膜的光泽度下降，即复合膜不如060120时间/min180240图5 复合膜的热老化性能曲线Fig.5 Thermal aging curve of composite membrane3 结论a）使用甲胺溶液对BOPP薄膜表面进行活化改性，采用溶液插层法将阻燃硅橡胶与BOPP薄膜复合制备了BOPP/阻燃硅橡胶复合膜。b）复合膜表面光滑平整，层状结构明显，无明显层间空隙，阻燃硅橡胶较为均匀地分散在BOPP薄膜的基体上，没有发生硅橡胶团聚或插层Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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合?成?树?脂?及?塑?料?石油化工技术与经济，2013，29（1）：31-33.2023?年第?40?卷的现象，附着牢度较高。c）复合膜的弹性模量和耐热老化性能明显优于BOPP单膜，阻燃硅橡胶的加入可吸收燃烧时的大部分热量，，使复合膜的极限氧指数上升。d）与阻燃硅橡胶复合赋予了BOPP薄膜光散射特性。4 参考文献[1] 刘晓艳，涂志刚，赵素芬，等. 超爽滑BOPP薄膜的研究［J］.

包装工程，2013，34（19）：48-51.[2] 谭魁龙，陈兴锋，袁苑，等. BOPP薄膜专用树脂的研发与应用进展［J］. 合成树脂及塑料，2017，34（1）：85-90.[3] 冯文静，杜春华. 我国BOPP薄膜生产现状及发展趋势［J］.

[4] 涂志刚，张莉琼. BOPP薄膜的高性能化和功能化发展方向［J］. 包装学报，2012，4（2）：6-12.[5] 袁飞龙，甄卫军，徐月，等. 聚乳酸/蒙脱石复合材料的溶液插层法制备及其性能表征［J］. 硅酸盐通报，2009，28（4）：[6] 牟秋红，张方志，琚伟，等. 溶液插层法膨胀石墨/硅橡胶复合材料的热性能研究［J］. 弹性体，2011，25（3）：6-9.[7] 侯静，丁睿，沈经纬. 溶液插层法制备MHA-g-EG导电纳米复合材料［J］. 塑料工业，2003，31（5）：20-23.[8] 涂志刚，王宗英，麦堪成，等. 高性能双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜的研究［J］. 包装工程，2004，25（2）：18-20.[9] 毛晓颖，甄卫军，申丹，等. 溶液插层法制备有机磷酸锆/聚乳酸纳米复合材料及其性能表征［J］. 塑料工业，2012，40（7）：118-123.679-685.公开号 CN 115433408公开日 2022年12月6日申请人 方大炭素新材料科技股份有限公司；兰州大学一种基于聚乙烯醇的凝胶复合膜电极及制备方法一种通过切换温度制备低支化-高支化嵌段聚乙烯的方法本发明公开了一种通过切换温度制备低支化-高支化嵌段α-二亚胺镍配合物为催化聚乙烯的方法。以乙烯为聚合单体，剂，甲基铝氧烷为助催化剂，通过配位聚合的方法制备了具有低支化-高支化嵌段结构的聚乙烯。通过调整切换反应温度变化的次数及每个温度段的时间来调控其嵌段数和嵌段长度，调控催化体系的聚合性能。本发明的制备过程较为简易，产物的相对分子质量、嵌段数和嵌段长度均在一定范围内可控。公开号 CN 115322313公开日 2022年11月11日申请人 浙江大学本发明公开了一种基于聚乙烯醇的凝胶复合膜电极及制备方法。复合膜电极具有以碳电极为吸附基底层，复合凝胶层为离子交换表层的多层复合结构，复合凝胶层以聚乙烯醇为基体，聚苯乙烯磺酸钠为离子交换试剂，戊二醛为交联剂。与传统膜电容去离子技术相比，本方法无需额外添加离子交换膜，能够降低碳电极与离子交换膜之间的接触电阻，改善膜与电极的亲和性，同时避免渗漏，为开发具有良好循环稳定性和较高电荷效率的膜电容去离子电极提供了新的思路和方法。公开号 CN 115465925公开日 2022年12月13日申请人 沈阳工业大学一种石墨烯-聚丙烯复合抗菌母料及其制备方法和应用本发明公开了一种聚丙烯-石墨烯复合抗菌母料及其制备方法和应用。将疏水分子链段接枝后的氧化石墨烯、抗菌剂和聚丙烯预混挤出造粒复合，得到两相完全相容的聚丙烯-石墨烯复合抗菌母料。表面接枝疏水分子链段的氧化石墨烯的亲水性丧失，同时增强了改性的氧化石墨烯与聚丙烯等有机高分子基材的相容性。表面改性氧化石墨烯填料与聚丙烯基体间的相互作用使复合体系界面能降低，经过简便的挤出造粒熔融复合，便可以得到两相完全相容的聚丙烯-石墨烯复合抗菌母料。该复合抗菌母料所制薄膜及无纺布无需后续处理便可具有机械强度高、抗菌等优点。一种高性能聚乙烯/纳米二氧化硅复合电缆绝缘树脂及其制备方法与应用本发明涉及一种高性能聚乙烯/纳米二氧化硅复合电缆绝缘树脂及其制备方法与应用。该聚乙烯/纳米二氧化硅复合电缆绝缘树脂配方为：聚乙烯65.0~80.0 phr，预辐照聚乙烯15.0~25.0

phr，改性纳米二氧化硅0.5~2.0 phr，反应性功能聚苯乙烯5.0~10.0 phr。本发明解决了电压稳定剂易迁移析出、纳米二氧化硅难分散的问题，提高了聚乙烯的长效耐电击穿性。制备的聚乙烯/纳米二氧化硅复合绝缘树脂的使用场景广泛，可直接作为绝缘层使用，可通过辐射交联或热交联制备交联聚乙烯。公开号 CN 115850834A公开日 2023年3月28日申请人 南通大学Copyright?博看网. All Rights Reserved.