一种可催化降解VOC的透明PET薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及双向拉伸PET薄膜领域，具体涉及一种可催化降解VOC的透明PET薄膜及其制备方法。

背景技术

随着房地产业和汽车工业的不断发展，越来越多的人住进了新居、购买了汽车。房间和车内的空气污染问题越来越受到人们的关注。家装材料和汽车内饰释放出的挥发性有机物(VOC)中含有大量的甲醛、苯等有害物质，对人体健康产生极大危害。目前主要去除VOC的方法是吸附，利用多孔结构的活性炭和硅藻泥将挥发的有机物吸附起来，起到降低VOC的目的。但是吸附是一个可逆的过程，吸附的有机物会伴随着脱吸，重新进入到空气中，再次威胁着我们的健康。

发明内容

本发明为了设计一种可催化降解VOC的透明PET薄膜及其制备方法，本发明薄膜是一种可催化降解VOC的功能型双向拉伸PET薄膜。使用少量纳米电气石和(纳米)二氧化钛填充进(PET)薄膜基体，部分纳米电气石和(纳米)二氧化钛凸出薄膜表面和空气接触，从而起到催化降解VOC的目的，同时填充的粒径为纳米级，基体为PET，薄膜的透过率非常好。可直接张贴在房屋和车辆窗户的内测，即改善了空气中的环境，又不影响正常采光。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种可催化降解VOC的透明PET薄膜，包括质量组分：表面改性纳米电气石粉0.5％-1％；表面改性纳米二氧化钛0.1％-0.5％；光稳(定)剂0.2-1％；抗氧剂0.2-1％；PET切片96.5％-99％；

所述的表面改性纳米电气石粉包括质量百分组分98％-99％纳米电气石和1％-2％偶联剂；

所述的表面改性纳米二氧化钛包括质量百分组分98％-99％纳米二氧化钛和1％-2％偶联剂。

进一步的，所述纳米电气石的原生粒径为50-100nm。

再进一步的，表面改性纳米电气石粉中偶联剂的种类为KH550；KH560；KH570；三异硬酯酸钛酸异丙酯；异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或几种。

进一步的，所述纳米二氧化钛的原生粒径为50-100nm。

再进一步的，表面改性纳米二氧化钛中偶联剂的种类为三异硬酯酸钛酸异丙酯；异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的一种或几种。

进一步的，所述光稳定剂的种类为苯并三氮唑类UV5411；UV329；受阻胺类3808；5590中的一种或几种；所述抗氧剂的包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂的种类为1010；1076；1098中的一种或几种；辅抗氧剂的种类为168；928中的一种或几种，主抗氧剂和辅抗氧剂的比例为1:0.5-1.5。

一种可催化降解VOC的透明PET薄膜的制备方法，包括以下步骤：取质量组分配比原料放置于高速混合机中混合，所述混合包括纳米电气石和偶联剂一起加入高速混合机中高速混合、纳米二氧化钛和偶联剂一起加入高速混合机中高速混合、以及这两种混合后的混合物与光稳定剂、抗氧剂、PET切片按照比例加入高速混合机中混合，再将混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，将造好的粒子加入双向拉伸薄膜生产设备中，熔融、流延并调整口模及双向拉伸率，控制薄膜厚度5-8μm制膜，分切后即制成可催化降解VOC的透明PET薄膜。

进一步的，纳米电气石和偶联剂一起加入高速混合机中高速混合0.5-2h；纳米二氧化钛和偶联剂一起加入高速混合机中混合0.5-2h；这两种混合后的混合物与光稳定剂、抗氧剂、PET切片按照比例加入高速混合机中混合3-5min。

进一步的，混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒的温度应控制在260-280℃之间。

本发明的有益效果：本发明得到的薄膜可直接张贴在房屋和车辆窗户的内测，即改善了空气中的环境，又不影响正常采光。

具体实施方式

本发明通过利用薄膜表面析出的(纳米级)电气石粉和纳米二氧化钛通过电离和光催化的方法将空气中的有机挥发物降解成水和二氧化碳。从而达到降低VOC的目的。同时使用的是PET基材薄膜，有很高的透明度，可以直接贴在房间和汽车玻璃的内侧，即保证了阳光的透过性，又可利用太阳光来分解有机物。

纳米电气石粉是含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物，具有非常明显的压电效应和热电效应，可以形成永久电极。这些电极有两方面作用，其一是形成静电场，吸附有机挥发物，其二是在接触空气中的水后会形成大量负离子，这些负离子可以将挥发性的有机物降解掉。

纳米二氧化钛可在阳光的照射下形成带电的空穴，可以吸附空气中的氧气和水产生过氧化物基团，这些基团可以将有机物小分子降解成二氧化碳和水。

纳米电气石(粉)和纳米二氧化钛的复配，可以大大提高降解VOC的效率。一方面电气石形成的静电场加快了有机小分子的富集，另一方面，电气石的负离子催化降解和二氧化钛的光催化降解的协同作用提高了VOC的降解速度。

本发明的一种可催化降解VOC的透明PET薄膜的制备方法，其是将处理后的纳米电气石粉和纳米二氧化钛、光稳定剂、抗氧剂一起和PET切片加入双螺杆挤出机，挤出造粒；再通过流延双向拉伸制备出可催化降解VOC的透明PET薄膜。本发明可利用薄膜表面突出的(纳米级)电气石粉和纳米二氧化钛来降解空气中的VOC从而达到净化空气的目的。该薄膜可以用作家居及汽车玻璃的的贴膜，提高室内车内空气质量。

具体的，本发明的一种可催化降解VOC的透明PET薄膜的制备方法，其组成成分为处理后的纳米电气石粉0.5％-1％；纳米二氧化钛0.1％-0.5％；光稳(定)剂0.2-1％；抗氧剂0.2-1％；PET切片96.5％-99％(所述的处理后的纳米电气石粉0.5％-1％；纳米二氧化钛0.1％-0.5％即表面改性纳米电气石粉0.5％-1％；表面改性纳米二氧化钛0.1％-0.5％；所述的表面改性纳米电气石粉包括质量百分组分98％-99％纳米电气石和1％-2％偶联剂；所述的表面改性纳米二氧化钛包括质量百分组分98％-99％纳米二氧化钛和1％-2％偶联剂)。

将上述原料放置于高速混合机中混合，再将混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，将造好的粒子加入双向拉伸薄膜生产设备中，熔融、流延并调整口模及双向拉伸率，控制薄膜厚度制膜。分切后即制成可催化降解VOC的透明PET薄膜。

进一步的，所述纳米电气石(粉)的原生粒径优选为50-100nm；使用前将纳米电气石和偶联剂一起加入高速混合机中高速混合0.5-2h，其中偶联剂的种类为KH550；KH560；KH570；三异硬酯酸钛酸异丙酯；异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或几种。这里的偶联剂占(纳米电气石和偶联剂)混合物质量的1-2％。

进一步的，纳米二氧化钛的原生粒径优选为50-100nm；晶型为锐钛型。使用前，将纳米二氧化钛和偶联剂一起加入高速混合机中混合0.5-2h，其中偶联剂的种类为三异硬酯酸钛酸异丙酯；异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的一种或几种。这里的偶联剂占(纳米二氧化钛和偶联剂)混合物质量的1-2％。

进一步的，光稳定剂的种类为苯并三氮唑类UV5411；UV329；受阻胺类3808；5590中的一种或几种。

进一步的，抗氧剂的种类分为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，主抗氧剂的种类为1010；1076；1098中的一种或几种；辅抗氧剂的种类为168；928中的一种或几种；进一步的，主抗氧剂和辅抗氧剂的比例为1:0.5-1.5；占薄膜组分总质量占0.2-1％。

进一步的，PET(树脂)切片为膜级树脂切片。

再进一步的，(放置于高速混合机中混合)的混合原料在高速混合机中的混合时间在3-5min之间。这个时间是经过反复试验得到的优选方案，时间过短材料不能混合均匀、时间过长会导致高混机内部物料结块。

再进一步的，混合物挤出造粒的温度应控制在260-280℃之间。这个温度是经过反复试验得到的优选方案，(温度)过高会导致光稳(定)剂及抗氧剂降解，材料黄变；过低会导致材料塑化不良，在后期的拉膜过程中会导致破膜。

再进一步的，双向拉伸薄膜的厚度控制在5-8μm之间。太厚薄膜的透光率较差，同时大量的纳米颗粒存在薄膜内部，催化效率低；太薄薄膜的力学强度不够，容易破膜。

进一步具体的，本发明通过如下步骤实现可催化降解VOC的透明PET薄膜的制备：

1)、将原生粒径50-100nm的(纳米)电气石和偶联剂一起加入高速混合机中高速混合，其中、偶联剂的种类为KH550；KH560；KH570；三异硬酯酸钛酸异丙酯；异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或几种，其中偶联剂占(电气石和偶联剂)混合物质量的1-2％。高速混合时间为0.5-2h，一方面降低颗粒团聚状况，另一方面可以让偶联剂与粉体间接触充分；

2)、将原生粒径50-100nm的锐钛型(纳米)二氧化钛和偶联剂一起加入高速混合机中高速混合，其中、偶联剂的种类为异硬酯酸钛酸异丙酯；异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的一种或几种。偶联剂占(二氧化钛和偶联剂)混合物质量的1-2％。高速混合时间为0.5-2h，一方面降低颗粒团聚状况，另一方面可以让偶联剂与粉体间接触充分。

3)、将处理(后)完的纳米电气石粉0.5％-1％；纳米二氧化钛0.1％-0.5％；光稳(定)剂0.2-1％；抗氧剂0.2-1％；PET切片96.5％-99％按照比例加入高速混合机中，混合3-5min；此过程时间不能过长，否则产热量较大会发生粘连。光稳定剂的种类为苯并三氮唑类UV5411；UV329；受阻胺类3808；5590中的一种或几种。抗氧剂的种类分为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中、主抗氧剂的种类为1010；1076；1098中的一种或几种；辅抗氧剂的种类为168；928中的一种或几种。其中主抗氧剂和辅抗氧剂的比例为1:0.5-1.5；占总质量占0.2-1％。加入光稳(定)剂是保证后期薄膜使用时经过日晒不会黄变；加入抗氧剂是保证在后面两次的过机中，PET不分解黄变，同时也可以让薄膜的使用时间更长。

4)、将上述混合好的材料加入双螺杆挤出机进料斗，控制螺杆区段温度在260-280℃之间，拉条造粒。其中、温度过高会造成抗氧剂、光稳(定)剂分解薄膜黄变。温度过低会造成塑化不良，粉体填充不均匀，后期拉膜会出现破裂。

5)、将造好的颗粒加双向拉伸薄膜生产设备中，熔融、流延并调整口模及双向拉伸率，控制薄膜厚度，使出膜厚度控制在5-8μm之间。即能保证薄膜的透光率及净化效率，又能持续稳定生产。

实例：

为了更好的理解本发明，本文将通过以下五个具体实例来对本发明做更全面更细致的描述，但是本发明保护的并不只局限于以下实例：

实例1：称取500g纳米电气石，加入10g三异硬酯酸钛酸异丙酯，置于高速混合机中搅拌混合2h。称取100g纳米二氧化钛，加入2g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯置于高速混合机中搅拌(混合)2h。将两种混合物和500gUV5411；250g1010；250g168和98.6kgPET(树脂)切片放置于高速混合机中，混合3min。将混好的原料加入双螺杆挤出机中，调整挤出温度为270℃，挤出造粒。成品颗粒置于双向拉伸设备中，调整流延头口模及拉伸比，控制薄膜厚度为5.0μm。

实例2：称取1000g纳米电气石，加入20g三异硬酯酸钛酸异丙酯，置于高速混合机中搅拌混合2h。称取500g纳米二氧化钛，加入10g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯置于高速混合机中搅拌(混合)2h。将两种混合物和500gUV5411；250g1010；250g168和97.5kgPET树脂切片放置于高速混合机中，混合3min。将混好的原料加入双螺杆挤出机中，调整挤出温度为270℃，挤出造粒。成品颗粒置于双向拉伸设备中，调整流延头口模及拉伸比，控制薄膜厚度为5.0μm。

实例3：参照实例1的方法，将薄膜厚度控制在8.0μm。

实例4：参照实例2的方法，将薄膜厚度控制在8.0μm。

为了表征薄膜性能，按照GB/T2410-2008的方法测试透光率。在100L的非甲烷总烃检测气体采样袋中放入1gVOC标准溶液和0.25m

从数据中可以看出，纳米电气石粉和纳米二氧化钛添加越多其透光率越低，薄膜的厚度越大透光率越低。纳米电气石粉添加量和纳米二氧化钛添加量越多，其净化效率越高，薄膜的厚度越薄，净化效率越高。从对照例中可以发现，袋中的TVOC值处于上升阶段，这是因为PET薄膜基体也会挥发部分小分子有机物，提高了袋中VOC的浓度。从实例数据来看，纳米电气石粉和纳米二氧化钛复配体系，可以显著降解环境中的挥发性有机物，且在合理控制薄膜的填充量和厚度情况下依然可以保持较高透光率。有较大的的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。