《一種吹塑薄膜界面分子膜配方及其生產工藝》是聊城華塑工業有限公司於2007年6月7日申請的發明專利，該專利的申請號為2007100158744，公布號為CN101070403，公布日為2007年11月14日，發明人是武慶東、鄭林、陳曉俊，該專利屬化工領域。
《一種吹塑薄膜界面分子膜配方及其生產工藝》由高活性的表面活性劑，納米級矽、鈦、鋅、鋁微粉和蒸餾水溶液組成吹塑薄膜界面分子膜配方。製備分子膜的工藝有兩種：a）一種是在聚烯烴薄膜吹塑過程中在界面上製備有序分子膜，用中心旋轉氣液分配器，將配製好的液體霧化到薄膜膜泡表面進行界面處理；b）另一種是在已經製成的聚烯烴薄膜界面上製備有序分子膜，此法包括利用1－3個液體槽，將配製好的液體分別置於槽內，對聚烯烴薄膜表面進行浸泡界面處理。該發明可徹底解決流滴消霧問題，有效的禁止紫外光對聚烯烴薄膜傷害，並將紫外光轉換成為對作物有益的紅光，增加了聚烯烴薄膜透光率，所用材料綠色無污染。
2014年11月6日，《一種吹塑薄膜界面分子膜配方及其生產工藝》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種吹塑薄膜界面分子膜配方及其生產工藝
- 公布號：CN101070403
- 公布日：2007年11月14日
- 申請號：2007100158744
- 申請日：2007年6月7日
- 申請人：聊城華塑工業有限公司
- 地址：山東省聊城市經濟開發區黃山北路11號
- 發明人：武慶東、鄭林、陳曉俊
- 分類號：C08K5/54（2006.01）、C08J7/04（2006.01）、C08J5/18（2006.01）、C08L23/00（2006.01）、B29C49/00（2006.01）
- 代理機構：濟南誠智商標專利事務所有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：王汝銀
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2007年6月，聚烯烴薄膜界面表面張力較高，而且是疏水性的，如果用到農用大棚就會結成密集的小霧滴，影響透光而減產；使用內添加的流滴劑消除了膜面霧滴，卻由於流滴劑析出而產生棚內的霧氣；內添加流滴消霧劑方法暫時解決問題，卻在5個月之內就會失效；另外添加紫外線禁止劑則只禁止不轉換，浪費光源；加螢光粉使光轉換然不持久，時效較長的成本又太高；另外添加助劑多了既使透明度下降，又污染環境。
發明內容
專利目的
《一種吹塑薄膜界面分子膜配方及其生產工藝》的目的在於克服上述常規方法中存在的問題，而提供一種在聚烯烴薄膜界面上製備有序分子膜的方法，此法能根據需要任意設計薄膜的流滴、消霧、光禁止、光轉換、高透明和高保溫的時效，大幅度降低成本。套用此種方法可生產出流滴、消霧、光禁止、光轉換、高透明和高保溫效果極佳的薄膜。
技術方案
《一種吹塑薄膜界面分子膜配方及其生產工藝》所述吹塑薄膜界面分子膜配方，其特徵在於，包括一種高活性表面活性劑：矽烷系列表面活性劑、季銨鹽類表面活性劑、氟或氟碳表面活性劑；一種經化學處理的納米級矽微粉或鈦、鋅微粉：如，納米級二氧化矽、納米級二氧化鈦、納米級二氧化鋅、納米級三氧化二鋁等；和一種高純度蒸餾水。其中高表面活性劑和納米級矽微粉或鈦、鋅微粉含量為1％-6％，蒸餾水含量為99％-94％。每萬平方米聚烯烴薄膜材料需該種吹塑薄膜界面分子膜配方20-100千克。
用該發明配方在聚烯烴薄膜吹塑過程中在界面上製備有序分子膜的生產工藝步驟如下：
（1）先將表面活性劑和處理過的納米粒子分別溶進蒸餾水，再按照不同產品需求的配方復配到一起，攪拌均勻，然後將復配好的溶液注入到不鏽鋼容器內，經過濾器進入水泵；
（2）用水泵和精確計量的節流裝置將溶液注入旋轉或固定的分流裝置；
（3）根據不同產品需要，用高壓無氣噴頭或可調氣液噴頭將液體生成霧狀微滴，以直射和漂移兩種方式浸入線上生產用牽引力上升的90-100℃的膜泡表層；
（4）藉助膜泡溫度，使活性分子的化學鍵自發吸附在膜泡上形成排列緊密的有序分子膜，同時蒸發掉多餘水分；
（5）膜泡內噴霧，用自動穩壓裝置調節膜泡的進氣量和排氣量，以適量的排除水蒸氣；
（6）通過增加牽引壓力和牽引輥數量，用靜電和壓力增強分子膜與基材的的吸附力，必要時增設靜電發生器；
（7）如果分子膜組分較複雜且較厚，易產生未成膜的遺留物，可在後道工序用水沖洗，然後再烘乾。
用該發明配方在已經製成的聚烯烴薄膜界面上製備有序分子膜的生產工藝步驟如下：
（1）先將表面活性劑和處理過的納米粒子分別溶進蒸餾水，再按照不同產品需求的配方復配到一起，攪拌均勻，注入1-3個液體槽；
（2）將成卷的聚烯烴薄膜放置到被動放卷輥上，通過支撐和展開薄膜的裝置，將薄膜在水槽中將其表面進行浸泡界面處理，使之生成自組裝有序界面分子膜（薄膜可以單面也可以雙面浸泡）；
（3）通過第一套牽引和展平裝置將薄膜引入烘乾裝置，將浸泡過的薄膜烘乾；
（4）通過第二套牽引收卷裝置或摺疊裝置，將薄膜收捲成為成品；
（5）功能要求多的產品，需要浸泡→烘乾→再浸泡→再烘乾的工藝。
該發明所述的吹塑薄膜是指用LDPE、LLDPE、EVA、mLLDPE、PP等材料用吹塑方法製作的薄膜，按照該發明工藝所生產的吹塑薄膜界面分子膜的厚度為10-100納米。
該發明將聚烯烴薄膜膜泡表面進行界面處理過程中套用了有序分子膜三種成膜理論：LB（物理成膜方法）膜；SA（化學鍵成膜方法）膜；MD（靜電成膜方法）膜。具體包括：（a）用噴霧方式和浸泡方式使成膜原液吸附到聚烯烴膜泡表面上，（物理成膜方法）；（b）成膜原液附到聚烯烴膜泡表面上之後，使矽烷系列表面活性劑、季銨鹽類表面活性劑、氟或氟碳表面活性劑頭基吸附在膜泡界面上（化學鍵成膜方法）；（c）薄膜通過薄膜擠出機上的多個牽引產生靜電，增加界面吸附強度或在噴霧過程中增設靜電發生器，成膜過程在靜電幫助下進行得更加完好（靜電成膜方法）；（d）藉助膜泡表面高溫使表面水變成水蒸氣，排除膜泡之外。
有益效果
由於形成分子膜的表面活性劑親油的頭基有序的排列覆蓋了聚烯烴薄膜界面，它的尾基吸附了無機微粉形成了新的分子膜親水的界面，流滴消霧問題徹底解決，可以和聚烯烴薄膜的壽命同步；分子膜中添加納米級的二氧化鈦和二氧化矽，可以有效的禁止紫外光對聚烯烴薄膜傷害，並將紫外光轉換成為對作物有益的紅光；由於納米粒子成核作用，不僅不會因添加無機粉體影響透明，還會增加聚烯烴薄膜透光率；所使用的矽烷系列表面活性劑、氟或氟碳表面活性劑、納米級矽微粉或鈦、鋅微粉都是綠色無毒的材料。
權利要求
在聚烯烴薄膜吹塑過程中在界面上製備吹塑薄膜界面有序分子膜的生產方法，其特徵在於：
（2）用水泵和精確計量的節流裝置將溶液注入旋轉或固定的分流裝置；
（3）用高壓無氣噴頭或可調氣液噴頭將液體生成霧狀微滴，以直射和漂移兩種方式浸入線上生產用牽引力上升的90-100C的膜泡表層；
（4）藉助膜泡溫度，使活性分子的化學鍵自發吸附在膜泡上形成排列緊密的有序分子膜，同時蒸發掉多餘水分，生產的吹塑薄膜界面分子膜的厚度為10-100納米；
（5）膜泡內噴霧，用自動穩壓裝置調節膜泡的進氣量和排氣量，以適量的排除水蒸氣；
（6）通過增加牽引壓力和牽引輥數量，用靜電和壓力增強分子膜與基材的吸附力；
（7）如果分子膜組分較複雜且較厚，易產生未成膜的遺留物，在後道工序用水沖洗，然後再烘乾。
實施方式
實施例1 用三層吹塑農膜機組生產7米寬0.08毫米厚，內層製備界面分子膜的農膜：
普通吹膜工藝為已知。按照長效流滴消霧和光轉換的配方：聚乙烯薄膜100平方米，矽烷表面活性劑0.2-0.7克，20％納米級矽或鋁溶液7-12克，蒸餾水200-1000克。
先將表面活性劑和納米粒子溶液分別加進少量水攪拌，再加夠蒸餾水復配到一起，攪拌均勻。然後將混合液注入不鏽鋼桶，用壓力≥8兆帕的高壓泵經過精密計量注入旋轉分流器；通過高壓無氣噴頭在膜泡內噴霧；直射微滴直接附在上升的膜泡表面，飄散霧滴在膜泡向上牽引過程中填補了直射滴的空白；在≥90℃的溫度作用下，水蒸汽從膜泡表面分離，由改進的薄膜擠出機組內冷系統排出膜泡；通過增設的多個牽引輥時產生20kv靜電，（如果電壓達不到應在噴霧同時增設靜電發生器）。經薄膜擠出機組二次牽引即成為成品。這種薄膜透明度很高，流滴消霧效果均達到8個月以上，並有著明顯的光轉換效果，棚內溫度比普通流滴消霧膜高2℃左右。
實施例2 用三層吹塑農膜機組生產7米寬0.08毫米厚，外層製備界面分子膜的農膜：
普通吹膜工藝為已知。按照光禁止和光轉換的配方：聚乙烯薄膜100平方米，矽烷表面活性劑0.2-0.7克，20％納米級鈦或鋅溶液7-12克，蒸餾水200-1000克。
先將表面活性劑和納米粒子溶液分別加進少量水攪拌，再加夠蒸餾水復配到一起，攪拌均勻。然後將混合液注入不鏽鋼桶，用壓力≥0.2兆帕的液體泵和≥0.6兆帕的氣泵經過精密計量注入固定分流器；通過氣液噴頭在膜泡外噴霧；主要由直射微滴直接附在上升的膜泡表面；在≥90℃的溫度作用下，水蒸汽從膜泡表面分離，由改排風系統排出室外；通過增設的多個牽引輥時產生20kv靜電，（如果電壓達不到應在噴霧同時增設靜電發生器）。
經薄膜擠出機組二次牽引即成為成品。這種薄膜透明度很高，對紫外光禁止作用很好，協同受阻胺光穩定劑有抗農藥耐老化作用，並有著可調控的光轉換效果，棚內溫度比普通膜高2℃左右。
實施例3 用已經生產好的單卷吹塑薄膜，雙層製備以印刷的界面分子膜：
按照降低表面張力和親潤角的配方：聚乙烯薄膜100平方米，季銨鹽類表面活性劑0.15-0.55克，20％納米級矽溶液6-10克，蒸餾水200-1000克。
先將表面活性劑和納米粒子溶液分別加進少量水攪拌，再加夠蒸餾水復配到一起，攪拌均勻。然後將配好的液體注入1個液體槽；將已經製成的單卷的薄膜置放到被動輥上將薄膜放開，通過展開裝置將聚烯烴薄膜放進液體槽進行雙面浸泡處理，使之生成自組裝有序界面分子膜；再通過1個引導輥將薄膜引入烘乾機，通過收卷或摺疊裝置製成成品。這種薄膜印刷性能很好，著色牢固並不易退色。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種吹塑薄膜界面分子膜配方及其生產工藝》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
