本發明屬于新材料領域，公開了一種高透氣率復合透氣膜的原料組成及其制備方法和由該原料制備的高透氣率復合透氣膜。
背景技術：
：常規的塑料薄膜是不透氣的，通過單向或雙向拉伸超微細無機粉體改性后的塑料薄膜形成無數互通的微孔（每平方米約有1010個孔徑在0.1μm～5μm的微孔），從而對空氣和水蒸汽具有良好的透過性，但因液體存在表面張力而對液體具有阻隔性，這種薄膜被稱為透氣微孔膜，簡稱透氣膜。其原理是，超微細無機粉體改性的塑料薄膜在適當的外力拉伸作用下，聚合物基體與剛性無機粉體界面剝離，聚合物延展形成孔徑在0.1μm～5μm的相互貫穿的微孔，聚合物由于蠕變和松弛而不能恢復初始狀態，形成永久性的微孔。透氣膜廣泛應用在日常生活、醫療、特種工業防護、農業生產、工業包裝領域中，僅2015年上述領域對透氣膜的需求量就超過35萬噸。現有的配方工藝生產的透氣膜缺陷較多，比如：拉伸強度≤8MPa，不抗穿刺；有大量孔徑≥30μm的微孔導致液體能滲透過；平均水汽透過率≤120000g/㎡?24h，制成的一次性用品在使用時讓人感覺悶熱；選用的無機粉體處理不當，致使透氣膜表面有粉體脫落刺激皮膚等。發明人針對當前透氣膜的不足，特別是在使用中水汽透過率不高的問題，提供一種全新的高透氣率復合透氣膜的原料方案和生產制備方案。技術實現要素：本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種高透氣率復合透氣膜的原料。高透氣率復合透氣膜至少由兩層以上構成，其A層和B層采用的原料如下：A層原料為按份數比包括以下組分：超微細無機粉體母料：55-75份；加工流變母料：3-8份；聚烯烴樹脂：55-85份；共聚烯烴樹脂：2-5份；B層原料為按份數比包括以下組分：超微細無機粉體母料：75-90份；加工流變母料：0.5-1份；聚烯烴樹脂：15-35份；共聚烯烴樹脂：35-45份。具體的，上述A層和B層原料中的超微細無機粉體母料為按份數比包括以下組分，并由以下組分攪拌均勻后經過雙螺桿擠出機或密煉機混煉后擠出造粒得到：聚烯烴樹脂：12-22份；超微細無機粉體：90-100份；界面改性劑：5-10份；無機粉體分散劑：3-8份；加工潤滑劑：3-5份；優選的，組成超微細無機粉體母料的聚烯烴樹脂為熔指在5~10的低密度聚乙烯樹脂（LDPE）、熔指在16~20的線性低密度聚乙烯樹脂（LLDPE）、按重量比計LDPE樹脂和LLDPE樹脂1：1混合所得中的任意一種；超微細無機粉體為粒徑大小在2μm~5μm之間的碳酸鈣粉、硫酸鋇粉、滑石粉、按重量比計碳酸鈣和硫酸鋇1︰1混合所得、按重量比計碳酸鈣和滑石粉1︰1混合所得中的至少一種；界面改性劑為馬來酸酐接枝乙烯/α烯烴共聚物（POE-g-MAH）、馬來酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA-g-MAH）中的至少一種；無機粉體分散劑為按重量比計異丙醇鋁和硬脂酸1：1混合所得、乙撐雙硬脂酰胺（EBS）、異丁基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、硬脂酸中的至少一種；加工潤滑劑為低分子量聚乙烯、石蠟、白油中的至少一種。具體的，上述A層和B層原料中的加工流變母料為按份數比包括以下組分，并由以下組分混合均勻后經過雙螺桿擠出機混煉后擠出造粒得到：聚烯烴樹脂：80-90份；加工流變劑：8-12份；分散劑：5-8份；防老劑：0.5-1份優選的，組成加工流變母料的聚烯烴樹脂為熔指在2~2.5的低密度聚乙烯樹脂（LDPE）、熔指在1.5~4的線性低密度聚乙烯樹脂（LLDPE）、按重量比計LDPE樹脂和LLDPE樹脂1：0.5混合所得中的任意一種；加工流變劑為分子量在1萬~3萬的有機硅樹脂、含氟聚合物、二甲基硅油、低分子聚酰胺樹脂中的至少一種；分散劑為乙撐雙硬脂酰胺（EBS）、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、十二烷基胺聚氧乙烯醚、杜邦EntiraSD100添加劑、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸單酐酯中的至少一種；防老劑為四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、N,N’-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼、2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚中的至少一種。具體的，一種高透氣率復合透氣膜選用的聚烯烴樹脂為熔指在1.0-2.0之間的低密度聚乙烯樹脂（LDPE）、熔指在1.8-4.5之間的線性低密度聚乙烯樹脂（LLDPE）、熔指小于2的高密度聚乙烯（HDPE）中的至少一種。具體的，一種高透氣率復合透氣膜選用的共聚烯烴樹脂為VA含量在8%-20%且熔指在1~6之間的乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）樹脂。本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種高透氣率復合透氣膜的加工工藝方法。一種高透氣率復合透氣膜的工藝流程為“原料→干燥投料→三層擠出→吹脹冷卻→折疊牽引→冷拉伸→退火及表面處理→成品”，具體工藝參數如下：a、將上述A層或B層原料在塑料混合機中充分干燥和混合均勻，干燥溫度在70℃-80℃，干燥時間至少30min；b、A層和B層原料通過三層共擠吹膜設備在加工溫度145℃-165℃，吹脹比2.5~2.8，牽引比5.8~6.2下吹出厚度為80μm-150μm的膜胚；c、加熱膜胚到65℃-85℃，再通過單向或雙向冷拉伸，控制冷拉伸比為1.8-4.5，將冷拉伸得到的薄膜在65℃~85℃下恒溫3~5min退火處理，并用電暈進行表面親水抗靜電處理，收卷后包裝即得高透氣率復合透氣膜。本發明所要解決的第三個技術問題是由上述高透氣率復合透氣膜原料和加工工藝制備得到的高透氣率復合透氣膜。具體的，上述高透氣率復合透氣膜為“A|B|A”的三層復合結構，厚度為15μm~45μm，水氣透過率為12000g/㎡?24h~15000g/㎡?24h，空氣透氣率為3500cm3/(cm2·KPa·24h)~5500cm3/(cm2·KPa·24h)，80℃熱收縮率≤3%，25℃耐水靜壓為30mmHg~38mmHg，拉伸強度為9.5MPa~12MPa，透氣微孔平均數量為1010個/m2~1012個/m2，透氣微孔孔徑為0.01μm~15μm。與現有技術相比，本發明高透氣率復合透氣膜的透氣性高、安全衛生，長時間接觸人體不會刺激皮膚，拉伸強度高、耐穿刺，在日常生活、醫療、特種工業防護、農業生產、工業包裝領域具有更舒適的實際使用效果。具體實施方式以下結合具體實施例來對本發明作進一步闡述。實施例1①按照如下配方組分按比例投入110L密煉機中混煉24min后，再經長徑比24:1的Φ210/Φ190單螺桿擠出，經磨面熱切造粒，空氣冷卻后得到超微細無機粉體母料：LDPE1F7B樹脂：15份；D97=4.6μm的超微細碳酸鈣粉體：95份；能之光E625改性劑：6份；KH550分散劑：5份；燕山石化LP1000：4份；密煉溫度1區溫度2區溫度3區溫度4區溫度機頭溫度主機轉速切粒轉速148℃135℃145℃150℃155℃150℃258r/min125r/min②按照如下配方組分投入200L高速攪拌機中攪拌5min后，再經長徑比44:1的Φ72同向雙螺桿擠出機擠出，拉條經水冷卻后切粒，再經沸騰床80℃干燥5min得到加工流變母料：燕山石化LD362樹脂：90份；EVONIKTegopren5885：8份；單硬脂酸甘油酯：5份；抗氧劑1010：0.5份1區溫度2區溫度3區溫度4區溫度5區溫度6區溫度7區溫度8區溫度9區溫度10區溫度機頭溫度主機轉速145℃165℃170℃175℃175℃170℃165℃165℃160℃160℃165℃230r/min③按照如下配方組分投入SZG-350雙錐回轉真空干燥機中干燥混合30min，調節真空度為0.02MPa，得到高透氣復合透氣膜的外層（A層）原料：超微細無機粉體母料：60份；加工流變母料：6份；LDPELD100AC樹脂：55份；EVAYG1001樹脂：2份；④按照如下配方組分投入SZG-350雙錐回轉真空干燥機中干燥混合30min，調節真空度為0.02MPa，得到高透氣復合透氣膜的內芯層（B層）原料：超微細無機粉體母料：80份；加工流變母料：0.5份；LDPE2426H樹脂：15份；EVA18J3樹脂：35份。⑤將外層（A層）原料和內芯層（B層）原料分別用真空吸料機吸入三層共擠擠出機組的A、B擠出機的料斗中，進行三層共擠吹膜得到厚度為60μm的膜胚；外層擠出機（A擠出機）參數如下：長徑比直徑1區溫度2區溫度3區溫度4區溫度熔體泵溫度機頸溫度主機轉速30：1Φ90145℃150℃155℃155℃160℃155℃35r/min內芯層擠出機（B擠出機）參數如下：長徑比直徑1區溫度2區溫度3區溫度4區溫度5區溫度熔體泵溫度機頸溫度主機轉速36：1Φ65135℃155℃160℃160℃160℃160℃160℃22r/min吹膜參數如下：模芯直徑1段溫度2段溫度3段溫度吹脹比牽引比膜胚厚度冷卻風量Φ600165℃160℃150℃2.655.960μm62%⑥將膜胚通過牽引輥引入紅外加熱拉伸區，拉伸取向，制得具有微孔的薄膜，再加熱退火處理，包裝得到高透氣率復合透氣膜：拉伸溫度拉伸比退火溫度退火時間72℃1.980℃5min本實施例所得高透氣率復合透氣膜性能如下：結構為“A|B|A”的三層復合結構，厚度為35μm，水氣透過率為12300g/㎡?24h，空氣透氣率為3700cm3/(cm2·KPa·24h)，熱收縮率1.2%，25℃耐水靜壓為35mmHg，拉伸強度為10.8MPa，顯微鏡測量透氣微孔平均數量為2.7×1011個/m2，顯微鏡測量透氣微孔最大孔徑為8.6μm。實施例2①按照如下配方組分按比例投入90L密煉機中混煉23min后，再經長徑比26:1的Φ160/Φ145單螺桿擠出，經磨面熱切造粒，空氣冷卻后得到超微細無機粉體母料：LLDPE7144樹脂：16份；D97=2.5μm的滑石粉：92份；能之光N408改性劑：8份；異丙醇鋁和硬脂酸1：1混合：5份；75#石蠟：3份；密煉溫度1區溫度2區溫度3區溫度4區溫度機頭溫度主機轉速切粒轉速142℃130℃135℃135℃135℃140℃230r/min110r/min②按照如下配方組分投入200L高速攪拌機中攪拌5min后，再經長徑比40:1的Φ65同向雙螺桿擠出機擠出，拉條經水冷卻后切粒，再經沸騰床80℃干燥5min得到加工流變母料：7042樹脂：85份；Lanpoly2800：10份；EntiraSD100：8份；抗氧劑1024：0.6份1區溫度2區溫度3區溫度4區溫度5區溫度6區溫度7區溫度8區溫度9區溫度10區溫度機頭溫度主機轉速145℃165℃170℃180℃175℃170℃170℃165℃165℃160℃165℃200r/min③按照如下配方組分投入SZG-350雙錐回轉真空干燥機中干燥混合30min，調節真空度為0.02MPa，得到高透氣復合透氣膜的外層（A層）原料：超微細無機粉體母料：70份；加工流變母料：5份；7001樹脂：60份；EVA18J3樹脂：2份；④按照如下配方組分投入SZG-350雙錐回轉真空干燥機中干燥混合30min，調節真空度為0.02MPa，得到高透氣復合透氣膜的內芯層（B層）原料：超微細無機粉體母料：90份；加工流變母料：0.5份；7042樹脂：15份；EVA2520樹脂：42份。⑤將外層（A層）原料和內芯層（B層）原料分別用真空吸料機吸入雙機擠出三層共擠擠出機組的A、B擠出機的料斗中，進行三層共擠吹膜得到厚度為80μm的膜胚；外層擠出機（A擠出機）參數如下：長徑比直徑1區溫度2區溫度3區溫度4區溫度熔體泵溫度機頸溫度主機轉速30：1Φ90150℃155℃155℃160℃160℃155℃45r/min內芯層擠出機（B擠出機）參數如下：長徑比直徑1區溫度2區溫度3區溫度4區溫度5區溫度熔體泵溫度機頸溫度主機轉速36：1Φ65135℃155℃160℃160℃160℃160℃160℃28r/min吹膜參數如下：模芯直徑1段溫度2段溫度3段溫度吹脹比牽引比膜胚厚度冷卻風量Φ600165℃160℃155℃2.556.080μm85%⑥將膜胚通過牽引輥引入紅外加熱拉伸區，拉伸取向，制得具有微孔的薄膜，再加熱退火處理，包裝得到高透氣率復合透氣膜：拉伸溫度拉伸比退火溫度退火時間75℃2.882℃5min本實施例所得高透氣率復合透氣膜性能如下：結構為“A|B|A”的三層復合結構，厚度為30μm，水氣透過率為14700g/㎡?24h，空氣透氣率為3900cm3/(cm2·KPa·24h)，熱收縮率1.5%，25℃耐水靜壓為30mmHg，拉伸強度為11.2MPa，顯微鏡測量透氣微孔平均數量為7.2×1010個/m2，顯微鏡測量透氣微孔最大孔徑為11.8μm。上述實施例中所用的三層共擠設備為德國W@HVAREXⅡ3型機組上減少合并一臺外層擠出機，增加內層擠出機長徑比為36:1后得到；但是實際制備時，并不局限于該型號、該類型的設備，其他類似結構的三層共擠吹膜設備和三層共擠流延設備同樣適用于本發明。現將實施例1和實施例2制備得到的高透氣率復合透氣膜和現有的透氣膜進行透氣性能的比較，見下表1：表1從上表1可以看出，本發明復合透氣膜在透氣率、針孔缺陷、拉伸強度、光澤度、抗液體靜壓、熱收縮率等幾個方面都明顯優于現有的透氣膜。所以，本發明方法制備的高透氣率復合透氣膜，在日常生活、醫療、特種工業防護、農業生產、工業包裝領域具有更舒適的使用效果。當前第1頁1 2 3