一种改性PP装饰膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及PP膜加工技术领域，更具体的说是涉及一种改性PP装饰膜及其制备方法。

背景技术

PP膜是以聚丙烯为原料制成的一种免漆家具表面应用装饰膜，其视觉效果与木皮相媲美，非常适合用于平贴、包覆以及有条件的3D吸塑。PP膜的背面可以涂有背胶，背胶的处理能够使PP膜与各种工件起到更促粘的作用，让产品更经久耐用。PP膜最大的优势是环保，回收时可降解，燃烧时只释放水和二氧化碳，不产生任何有毒气体，给保护环境带来福音。

目前，随着PP膜的逐步应用，其自身的优越性能为其带来了更加广阔的前景，例如，防水防潮、无异味、不含铅铬等重金属、绿色环保、抗寒耐热、抗油易洁、肌理美观、绝缘阻电、可塑性强等性能优点，也可以根据为满足客户需求而进行个性化的定制生产。

但是，现有的PP膜材料由于其不防火、不耐磨和韧性差等原因，无法满足市场使用要求。

因此，如何对PP装饰膜进行改性以提高其阻燃性能、耐磨性能和韧性是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性PP装饰膜及其制备方法，以解决现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改性PP装饰膜，包括以下重量份的原料：聚丙烯110-130份、成炭剂10-20份、无卤阻燃剂5-10份、甲基丙烯酸甲酯5-10份、癸二酸二异辛酯5-10份、纳米二氧化硅1-3份和增韧剂1-3份。

优选为：聚丙烯120份、成炭剂15份、无卤阻燃剂8份、甲基丙烯酸甲酯8份、癸二酸二异辛酯8份、纳米二氧化硅2份和增韧剂2份。

进一步，上述成炭剂为超支化大分子阻燃型成炭剂，优选为新型超支化大分子阻燃型成炭剂(UHPCA)，在青岛率先研发成功，国内首创，其商品牌号为Realgard

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选超支化大分子阻燃型成炭剂比传统的三嗪类成碳剂的综合成炭效率一般高出1-2倍，由于其具有优异的成炭能力，同时形成的炭层的厚度和强度均十分理想，因此与本发明无卤阻燃剂复配使用时能够发挥意想不到的协同作用，可以赋予材料以卓越的阻燃性能。

进一步，上述无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁和可膨胀石墨中的至少一种。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选无卤阻燃剂中，氢氧化铝本身具有阻燃、消烟和填充三个功能，因其不挥发，无毒，又可与多种物质产生协同阻燃作用，被誉为无公害无机阻燃剂；氢氧化镁是发展较快的一种添加型阻燃剂，低烟、无毒、能中和燃烧过程中的酸性、腐蚀性气体，故是一种环保型绿色阻燃剂；可膨胀石墨是一种新型无卤阻燃剂，在阻燃过程中主要起到以下作用：(1)在高聚物表面形成坚韧的炭层，将可燃物与热源隔开；(2)在膨胀过程中大量吸热，降低了体系的温度；(3)在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子，促进脱水碳化，并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应。本发明将氢氧化铝、氢氧化镁与可膨胀石墨复合使用能产生协调作用，加入少量就能达到阻燃目的。

进一步，上述增韧剂为液体丙烯酸酯橡胶。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选增韧剂流动性好，用于PP改性的增韧增容，协助产品流动性的改善，很少的加入量就可明显提高材料两相间的粘合力，表现为冲击强度明显提高，其它物性保持在较高的水平。

一种改性PP装饰膜的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述改性PP装饰膜的重量份数称取各原料；

(2)将聚丙烯、成炭剂和无卤阻燃剂加入反应釜中，在真空条件下升温搅拌，得到混合物A；

(3)向混合物A中加入甲基丙烯酸甲酯、癸二酸二异辛酯、纳米二氧化硅和增韧剂，升温搅拌，得到混合物B；

(4)将混合物B加入单螺杆挤出机中进行造粒，得到母粒；

(5)将母粒进行制膜，即得改性PP装饰膜。

进一步，上述步骤(2)中，真空条件的真空度为0.2-0.4MPa；升温至70-80℃；搅拌的转速为200-300r/min，时间为30-60min。

进一步，上述步骤(3)中，升温至90-100℃；搅拌的转速为400-500r/min，时间为10-20min。

进一步，上述步骤(4)中，单螺杆挤出机的温度180-190℃、190-200℃、200-210℃、210-220℃和230-240℃，机头温度为210-250℃，口模温度为200-210℃。

进一步，上述步骤(5)中，制膜的拉伸倍数为6-10倍。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明采用合理优化的配方，通过加入成炭剂和无卤阻燃剂提高了改性PP装饰膜的阻燃性能，通过加入纳米二氧化硅提高了改性PP装饰膜的耐磨性能，通过加入甲基丙烯酸甲酯、癸二酸二异辛酯(增塑剂)和增韧剂提高了改性PP装饰膜的韧性，由此制得的改性PP装饰膜同时具有优异的阻燃性能、耐磨性能和韧性，从而大大提高了PP装饰膜的使用寿命；同时也为以改性PP装饰膜产品为核心结构进一步地结合不同应用需求实施不同性能产品结构奠定了基础，具有长远的可拓展前景。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

改性PP装饰膜，包括以下重量的原料：聚丙烯110kg、新型超支化大分子阻燃型成炭剂10kg、氢氧化铝3kg、可膨胀石墨2kg、甲基丙烯酸甲酯5kg、癸二酸二异辛酯5kg、纳米二氧化硅1kg和液体丙烯酸酯橡胶1kg；

上述改性PP装饰膜的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述改性PP装饰膜的重量称取各原料；

(2)将聚丙烯、新型超支化大分子阻燃型成炭剂、氢氧化铝和可膨胀石墨加入反应釜中，在真空度为0.2MPa的真空条件下升温至70℃后以200r/min的转速搅拌60min，得到混合物A；

(3)向混合物A中加入甲基丙烯酸甲酯、癸二酸二异辛酯、纳米二氧化硅和液体丙烯酸酯橡胶，升温至90℃后以400r/min的转速搅拌20min，得到混合物B；

(4)将混合物B加入单螺杆挤出机中进行造粒，单螺杆挤出机的温度180℃、190℃、200℃、210℃和230℃，机头温度为210℃，口模温度为200℃，得到母粒；

(5)将母粒进行制膜，拉伸倍数为6倍，即得改性PP装饰膜。

实施例2

改性PP装饰膜，包括以下重量的原料：聚丙烯120kg、新型超支化大分子阻燃型成炭剂15kg、氢氧化铝5kg、可膨胀石墨3kg、甲基丙烯酸甲酯8kg、癸二酸二异辛酯8kg、纳米二氧化硅2kg和液体丙烯酸酯橡胶2kg；

上述改性PP装饰膜的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述改性PP装饰膜的重量称取各原料；

(2)将聚丙烯、新型超支化大分子阻燃型成炭剂、氢氧化铝和可膨胀石墨加入反应釜中，在真空度为0.3MPa的真空条件下升温至75℃后以250r/min的转速搅拌45min，得到混合物A；

(3)向混合物A中加入甲基丙烯酸甲酯、癸二酸二异辛酯、纳米二氧化硅和液体丙烯酸酯橡胶，升温至95℃后以450r/min的转速搅拌15min，得到混合物B；

(4)将混合物B加入单螺杆挤出机中进行造粒，单螺杆挤出机的温度185℃、195℃、205℃、215℃和235℃，机头温度为230℃，口模温度为205℃，得到母粒；

(5)将母粒进行制膜，拉伸倍数为8倍，即得改性PP装饰膜。

实施例3

改性PP装饰膜，包括以下重量的原料：聚丙烯130kg、新型超支化大分子阻燃型成炭剂20kg、氢氧化镁6kg、可膨胀石墨4kg、甲基丙烯酸甲酯10kg、癸二酸二异辛酯10kg、纳米二氧化硅3kg和液体丙烯酸酯橡胶3kg；

上述改性PP装饰膜的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述改性PP装饰膜的重量称取各原料；

(2)将聚丙烯、新型超支化大分子阻燃型成炭剂、氢氧化镁和可膨胀石墨加入反应釜中，在真空度为0.4MPa的真空条件下升温至80℃后以300r/min的转速搅拌30min，得到混合物A；

(3)向混合物A中加入甲基丙烯酸甲酯、癸二酸二异辛酯、纳米二氧化硅和液体丙烯酸酯橡胶，升温至100℃后以500r/min的转速搅拌10min，得到混合物B；

(4)将混合物B加入单螺杆挤出机中进行造粒，单螺杆挤出机的温度190℃、200℃、210℃、220℃和240℃，机头温度为250℃，口模温度为210℃，得到母粒；

(5)将母粒进行制膜，拉伸倍数为10倍，即得改性PP装饰膜。

对比例1

与实施例2的区别仅在于，不含新型超支化大分子阻燃型成炭剂、氢氧化铝和可膨胀石墨。

对比例2

与实施例2的区别仅在于，不含纳米二氧化硅。

对比例3

与实施例2的区别仅在于，不含甲基丙烯酸甲酯、癸二酸二异辛酯和液体丙烯酸酯橡胶。

性能测试

各取实施例1-3和对比例1-3制得的改性PP装饰膜，分别测试其阻燃性能(阻燃等级)、耐磨性能(摩擦系数)和拉伸性能(拉伸强度)。

其中，阻燃等级：按照ANSL-UL94-2009标准进行垂直燃烧测试；

摩擦系数：GB/T 10006-1988。

结果如表1所示。

表1实施例1-3和对比例1-3改性PP装饰膜性能测试结果

由表1可知，与对比例1相比，实施例1-3的阻燃等级显著提高；与实施例2相比，实施例1-3的摩擦系数显著降低；与对比例3相比，实施例1-3的拉伸强度显著提高。其中，实施例2为最佳实施例。

以上试验说明，本发明采用合理优化的配方，通过加入成炭剂和无卤阻燃剂提高了改性PP装饰膜的阻燃性能，通过加入纳米二氧化硅提高了改性PP装饰膜的耐磨性能，通过加入甲基丙烯酸甲酯、癸二酸二异辛酯(增塑剂)和增韧剂提高了改性PP装饰膜的韧性，由此制得的改性PP装饰膜同时具有优异的阻燃性能、耐磨性能和韧性，从而大大提高了PP装饰膜的使用寿命；同时也为以改性PP装饰膜产品为核心结构进一步地结合不同应用需求实施不同性能产品结构奠定了基础，具有长远的可拓展前景。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。