[发明专利]一种兼具耐磨和阻隔性能的PVC膜的制备方法及产品

说明书

本发明提供一种兼具耐磨和阻隔性能的PVC膜的制备方法及产品，步骤如下：将片状氧化铝进行水分散且醇置换后，入醇混合液中，在水浴中加热回流反应，趁热抽滤并用热水洗涤并烘干至衡重，获得表面改性的片状氧化铝产品；将100份PVC树脂，1‑5份表面改性的片状氧化铝、适量增塑剂和热稳定剂用高速混合机在60‑80℃混合均匀，然后用双辊开炼机混合塑化后，使用压延机将混合料压延形成一定厚度的PVC复合膜；同时，控制冷却条件和拉伸机的拉伸速率，使收卷得到的PVC复合膜成品厚度降至压延膜厚度的60‑85％，最终得到片状氧化铝/PVC复合膜成品。本发明方法工艺简单，成本低廉，能够提高PVC膜的气体阻隔和耐磨性，且产品可回收利用。

【技术领域】

本发明涉及一种兼具耐磨和阻隔性能的PVC膜的制备方法及产品。

【背景技术】

聚氯乙烯(PVC)是世界上产量最大的塑料品种之一，良好的综合性能和相对低廉的价格使其在诸如家居建材、医药卫生、电线电缆、气密材料等许多领域得到广泛的应用。通过添加适量的增塑剂、稳定剂等助剂，PVC树脂可制柔软透明的软质PVC膜，目前广泛用于生产充气船艇和冲浪板、水上休闲娱乐用品、水上竞技场等水上气密产品。这些水上运动用品在使用时经常需要在沙滩、礁石上拖拽移动，难免频繁与尖利的砂石接触；同时还要承受人员重量，使产品内部气体加速渗透逸出，因此软质PVC膜在用于水上气密产品生产时除了要满足柔韧性、力学强度、耐海水腐蚀等性能要求外，还对PVC膜材料的耐磨性和气密性有较高的要求。在耐磨性方面，目前常见的提高PVC膜材耐磨性的方法主要有以下两类：一是通过增加PVC膜材厚度或在其表面涂覆特殊耐磨涂层的方法提高产品的耐磨性。PVC树脂虽具有良好的力学强度，但其耐磨性较差，通过增加膜厚或增加耐磨涂层虽可有效提升产品的整体耐磨性，但同时也会带来产品重量、工艺复杂度和生产成本的显著增加，这与水上充气运动类产品所追求的轻便、廉价特性背道而驰。二是选用硬度较高、结构稳定的无机填料加入树脂基材中制备PVC复合膜材料，常用的填料包括气相二氧化硅、纳米碳酸钙以及具有晶须结构的针状硫酸钡等。但在实际应用中，无机填料常由于相容性差和纳米效应而出现粉体团聚；而针状晶须材料在加工中受到剪切等机械力的作用易被折断，这些因素都导致PVC/无机填料复合膜的耐磨性能提高有限。

在气密性方面，目前常见的提高PVC膜材气密性的方法包括：

(1)多层共挤。例如将EVOH、PA等具有良好气体阻隔性能的树脂与PVC共挤出或压延制成多层复合材料，以此为原料加工成具有较好气体阻隔性的PVC膜材料。虽然该方法对充气产品气密性的提升效果明显，但复合所用树脂一般价格很高，单价都远高于普通PVC树脂；同时多层共挤工艺复杂且设备投入大，PVC基材受热易分解产生HCl等腐蚀性气体，这些因素都限制了多层共挤法在PVC复合膜上的应用。此外，该方法在成型过程中不可避免引入不同种类的聚合物和胶黏剂，形成难以分离的高分子混合物，导致该类PVC膜材无法回收再利用。成型过程中不可避免引入不同种类的聚合物和特殊的胶黏剂，这会导致该类PVC膜材无法回收再利用。

(2)涂布与镀膜。例如利用蒸镀的方法在PVC树脂基材上镀一层SiOx薄膜，或以涂布的方法在基材上涂覆PVDC、PVA等聚合物乳液或溶液并形成聚合物薄膜，以此提高树脂基材的气体阻隔性能。这其中，涂布法实现工艺较复杂且同样存在产品难回收利用的环保问题；而蒸镀法目前在PET、PE膜上使用较多，在PVC膜上因受制于其较差的热稳定性而鲜有工业化应用案例。

(3)改变结晶结构。例如以纳米SiO₂为晶种，将其与PVC树脂复合制成具有阻隔性能的PVC膜。这种方法是通过在一定程度上改变树脂的结晶结构，以此降低PVC膜的气体透过率。但该方法的实施效果极易受到纳米填料团聚程度的影响，对加工工艺要求十分苛刻，填料-树脂配比过低过高或纳米粉体稍有团聚都会导致阻隔效果大幅下降。

现有技术在针对水上气密产品用的PVC膜材料耐磨性和气密性提升上存在以下几点不足：首先是现有技术基本仅针对耐磨性或气密性进行改善，尚未有同时提高耐磨性和气密性的方法；其次，现有技术普遍存在工艺复杂、生产成本较高、产品难以回收再利用，使用条件苛刻等缺点。