双向拉伸聚丙烯膜的表面改性及其耐磨性能研究

【摘要】为了提高双向拉伸聚丙烯膜（BOPP）的耐磨性能，采用溶胶-凝胶法，以硅烷偶联剂(KH550)、仲丁醇铝(ASB)和正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体，固体酸（对甲苯磺酸）为催化剂，以空气中的水分为水解源，原创性地制备了一种具有良好透明性能和耐磨性能的聚丙烯表面改性涂剂；为了提高表面改性涂剂与双向拉伸聚丙烯薄膜之间的结合性能，以高锰酸钾(KMnO4)/硫酸(H2SO4)溶液为氧化剂，以草酸为清洗剂，对双向拉伸聚丙烯薄膜进行表面预处理，探讨表面预处理对聚丙烯薄膜力学性能、光学性能和表面自由能等影响；在此基础上，采用浸渍提拉法，将经过高锰酸钾预处理的BOPP薄膜和研制的表面改性涂剂复合，制备高耐磨性能的双向拉伸聚丙烯薄膜。首先，通过对制备工艺的优化，原位制得粒子尺寸均一，粒子平均尺寸在30nm左右的表面改性涂剂。红外光谱分析表明，制备的改性涂剂中形成了Si-O-Al共价键；透光率分析发现，铝溶胶可以有效地抑制硅溶胶大量交联团聚而产生发白现象，显示表面改性涂剂可以使改性膜保持原BOPP薄膜优良的光学性能。其次，通过对BOPP薄膜表面预处理，在BOPP薄膜表面成功引入了COOH、-OH等极性基团，使表面自由能得到了明显的提高，最高的提高了28.1%，这为提高BOPP薄膜和表面改性涂剂形成的涂层之间的界面结合能力，提供了良好的基础；同时，预处理BOPP薄膜的拉伸性能和光学性能，基本保持原薄膜的优良性能，显示预处理工艺的可行性。再次，将制备的表面改性涂剂与预理后的双向拉伸聚丙烯薄膜复合，制备表面改性的双向拉伸聚丙烯薄膜，并对改性后的双向拉伸聚丙烯薄膜的耐磨性能和拉伸性能进行研究。结果表明：改性薄膜的表面成分主要有Al、Si和O元素，而铝和硅元素主要以Al3+和SiO2形式存在；经过改性后的双轴向拉伸聚丙烯薄膜耐磨性能得到了有效的改善，其中经TEOS:ASB=15:9的混合溶胶涂覆改性后的样品耐磨性能取得较优值，与空白样相比，其磨耗量减少了79.51%；同时，改性BOPP薄膜的拉伸强度也得到明显改善，其中经混合溶胶（TEOS:ASB=15:3）涂覆之后的样品拉伸强度取得一个较优值，与空白样相比，其强度提高了132.24%。综合耐磨性能和力学性能后认为，利用TEOS:ASB=15:9的混合溶胶改性BOPP薄膜，可以制备具有良好力学性能和耐磨性能的改性双向拉伸聚丙烯膜。
【作者】王靖；
【导师】傅雅琴；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】复合膜；BOPP；溶胶-凝胶；耐磨性；透光性；

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