[发明专利]一种纳米多孔高效隔热聚乙烯膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米多孔高效隔热聚乙烯膜的制备方法，通过以纳米气凝胶粉为无机填料、聚乙烯粉为主要原料制备了纳米多孔高效隔热聚乙烯膜。其制备过程主要包括：纳米气凝胶粉的表面改性、母粒制备以及流延拉膜等。经过一定的技术表征，证明了纳米气凝胶粉在聚乙烯基体中分散均匀。与传统的聚乙烯膜相比，掺有~3%气凝胶粉的纳米多孔高效隔热聚乙烯膜的热导率下降了26.1%并且拉伸强度和断裂伸长率变化不大。热导率的下降说明了膜的保温隔热性能的提高，因此，本发明制备的膜在保温隔热领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于保温隔热领域，涉及一种纳米多孔高效隔热聚乙烯膜的制备方法。

背景技术

气凝胶通常由胶体颗粒或高聚物分子相互聚集而成的纳米多孔网络结构，并在它的空隙中充满气态分散介质的一种高分散性的轻质纳米多孔固体材料。特殊的结构使气凝胶具有低密度(3-500mg/cm³)、高孔隙率(80％-99.8％)、高比表面积(～1000m²/g)和低热导率(～0.017W/(m·K))。由于这些特性，气凝胶具有优异的保温隔热性能。

聚乙烯是一种塑料基料，它适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。聚乙烯薄膜的透明度和热封性好，可以防水防潮。近年来，国内生产的聚乙烯薄膜存在耐温性差，隔热保温差等原因。因此，用隔热保温性好的纳米气凝胶粉改性聚乙烯薄膜是非常有效的方法。但由于天生的团聚现象，纳米气凝胶粉很难在相应的有机基体中均匀分散。

本专利中，改性纳米气凝胶粉和如何使气凝胶粉均匀分布在聚乙烯薄膜上成为了制备过程的技术关键。为了解决这两大难题，本专利中选择硅烷偶联剂作为纳米粉改性剂，聚乙烯蜡为有机助剂。改性后的纳米气凝胶粉与聚乙烯薄膜能有效的融合，且分散均匀。与传统的聚乙烯膜相比，纳米多孔高效隔热聚乙烯膜具有更低的热导率。

发明内容

本发明目的是解决纳米气凝胶粉在聚乙烯膜中分散性问题而提供的一种纳米多孔高效隔热聚乙烯膜的制备方法。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

将纳米气凝胶粉加入偶联剂溶液(偶联剂和溶剂体积比1：(50-150))中，室温下搅拌0.5h-1h后老化2d。老化后放进60℃-80℃干燥箱中干燥2h-4h，得到改性气凝胶粉。将改性好的纳米气凝胶粉与聚乙烯粉按一定比例均匀混合，并加入一定比例的聚乙烯蜡、功能助剂，一起投入120℃-150℃的密炼机中，密炼30min-50min后投入双螺杆造粒机中造粒，得到保温隔热母粒。最后，将母粒或母粒与基料混合经120℃-150℃的流延机拉膜，得到纳米多孔高效隔热聚乙烯膜。

本发明用偶联剂溶液改性纳米气凝胶粉，目的在于降低其表面能，减少它在有机机体中的团聚现象。从技术表征结果可以看出，改性好的纳米气凝胶粉能够均匀的分散在薄膜上，表明两者之间有着非常好的相容性。

优选地，所述的气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉、氧化锆气凝胶粉、聚酰亚胺气凝胶粉或氧化铝气凝胶粉中的一种。

气凝胶具有低密度(3-500mg/cm³)、高孔隙率(80％-99.8％)、高比表面积(～1000m²/g)和低热导率(～0.017W/(m·K))。由于这些特性，气凝胶具有优异的保温隔热性能。

优选地，所述的气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉。

选用二氧化硅气凝胶粉的原因在于粉末高孔隙率、颗粒大小均一、热稳定性高、热导率低等。二氧化硅气凝胶一般是以有机醇盐和无机硅源为前躯体，经过水解缩聚反应，老化一段时间再进行超临界干燥或常压干燥获得。优选常压干燥制备的二氧化硅气凝胶符合低成本、工业化路线的目的。