本發(fā)明涉及二氧化硅,尤其涉及一種二氧化硅塑料薄膜開口劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,對塑料的需求迅猛增長,帶動塑料薄膜的生產(chǎn)進(jìn)入一個歷史高峰期,塑料薄膜被廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)藥包裝、文化用品包裝及農(nóng)用薄膜等方面。然而塑料薄膜在卷取成卷過程和儲存過程中,薄膜層間由于受熱壓或受壓易發(fā)生粘連,使后道加工輕則放卷展開速度受到影響,重則無法展開使用。塑料薄膜的粘連主要有兩方面原因:一種是由于薄膜閉合后膜間形成真空密合狀態(tài),不易分開;另一種是薄膜成型后其表面有大量的外露分子鏈,在兩片薄膜閉合后產(chǎn)生了大分子鏈之間的互相纏繞,使其無法打開。因此,為了解決這種現(xiàn)象,常在塑料薄膜中加入開口劑,使塑料薄膜表面形成微觀的凹凸不平,阻止了低分子量物質(zhì)之間的纏繞起到抗粘的作用。
2、塑料薄膜開口劑有以下三代產(chǎn)品:第一代為滑石粉、硅藻土、磷酸氫鈣等,其缺點為開口性能較差,且加入影響塑料薄膜的光學(xué)等物理化學(xué)性能。第二代為油酸酰胺及乙撐雙硬脂酰胺(ebs)衍生物等,其缺點為有機(jī)開口劑析出物附在薄膜表面,影響薄膜的印刷性、熱封性及顏色,也影響其作為食品包裝材料的安全性。第三代為合成二氧化硅,其優(yōu)點是開口性能良好、無毒,但由于二氧化硅本身是一種親水性的物質(zhì),在塑料薄膜中分散性、相容性很差,影響了塑料薄膜的透明度和拉伸強(qiáng)度,進(jìn)而影響了塑料薄膜的質(zhì)量。
3、隨著對塑料薄膜質(zhì)量的要求逐步提高,其透明度、開口性和拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等性能要求越來越嚴(yán)格,塑料薄膜的這些性能都與二氧化硅開口劑的性能有直接關(guān)系。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、基于背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提出了一種二氧化硅塑料薄膜開口劑及其制備方法和應(yīng)用,所述開口劑具有高比表面積和適宜吸油值的特性,可有效吸附在塑料薄膜分子鏈末端,提高塑料薄膜開口率的同時,也提高了其在塑料薄膜中的分散性,獲得良好的加工性能。
2、本發(fā)明提出的一種二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,包括如下步驟:
3、s1、將硅酸鈉加水稀釋后升溫至40-60℃,滴加硫酸溶液,攪拌反應(yīng)直至ph為8-10,得到凝膠溶液;
4、s2、將含咪唑的硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸鎂加入所述凝膠溶液中,升溫至80-100℃后攪拌反應(yīng),再滴加硫酸溶液,攪拌反應(yīng)直至ph為3-5,得到沉淀物漿料;
5、s3、將所述沉淀物漿料過濾洗滌,打漿,霧化干燥,粉碎,即得到所述二氧化硅塑料薄膜開口劑。
6、本發(fā)明中,將硅酸鈉溶液在初始偏堿性環(huán)境下快速聚合,由此促進(jìn)二氧化硅的快速生成,并且生成的粒子較小,分散性好;此后加入含咪唑的硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸鎂,含咪唑的硅烷偶聯(lián)劑水解產(chǎn)生硅醇,可以與二氧化硅粒子硅表面的羥基形成縮合,如此使得咪唑基團(tuán)嫁接在二氧化硅晶體粒子表面,一方面使得二氧化硅表面羥基減少,并在二氧化硅表面形成空間位阻,阻礙二氧化硅粒子的二次團(tuán)聚來控制粒徑,提高分散性,另一方面嫁接的咪唑基團(tuán)可以與硬脂酸鎂中的鎂離子絡(luò)合,使得二氧化硅表面吸附硬脂酸鎂,不僅能夠進(jìn)一步提高二氧化硅的顆粒流動性,進(jìn)一步增大塑料薄膜中二氧化硅的分散性,而且也增大二氧化硅的堆積密度,避免顆粒團(tuán)聚。
7、優(yōu)選地,步驟s1中,所述硅酸鈉模數(shù)為3-3.5;
8、優(yōu)選地,所述硅酸鈉加水稀釋加水稀釋后的濃度為0.5-2.5mol/l。
9、優(yōu)選地,步驟s1中,所述硫酸溶液的濃度為0.1-1mol/l。
10、優(yōu)選地,步驟s2中,所述含咪唑的硅烷偶聯(lián)劑是將乙烯基咪唑和硅氫化合物加成反應(yīng)得到;所述硅氫化合物優(yōu)選為三乙氧基硅烷;
11、優(yōu)選地,所述含咪唑硅烷偶聯(lián)劑的用量是硅酸鈉的1-5wt%,所述硬脂酸鎂的用量是硅酸鈉的0.1-0.5wt%。
12、本發(fā)明中,乙烯基咪唑可以作為不飽和化合物與硅氫化合物發(fā)成硅氫加成反應(yīng),由此制備出含咪唑的硅烷偶聯(lián)劑,該含咪唑的硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)示意如下:
13、
14、優(yōu)選地,步驟s2中,所述硫酸溶液的濃度為5-10mol/l。
15、優(yōu)選地,步驟s3中,所述過濾洗滌至鈉離子的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.1%以下。
16、優(yōu)選地,步驟s3中,所述霧化干燥至水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3%以下。
17、優(yōu)選地,步驟s3中,所述粉碎為氣流粉碎,粉碎至開口劑平均粒徑為3-4μm。
18、本發(fā)明還提出一種二氧化硅塑料薄膜開口劑,其是上述制備方法制備得到。
19、本發(fā)明還提出一種上述開口劑在塑料薄膜中的應(yīng)用。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下有益效果:
21、(1)本發(fā)明提供的制備方法,通過調(diào)節(jié)初始濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)ph、硫酸濃度等,使制得的開口劑具有高比表面積、高孔隙、適宜吸油值的特性,可以有效吸附薄膜分子表面裸露的大分子鏈,解決薄膜間大分子鏈纏繞的問題,靜/動摩擦力降低效果明顯,提高開口效果。
22、(2)本發(fā)明通過添加含咪唑的硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸鎂,使二氧化硅顆粒表面特性得以改良,極大地提高了開口劑與塑料薄膜有機(jī)聚合物的親和程度,并且在塑料薄膜中對霧度上升的影響非常小,透明度高。
1.一種二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,其特征在于,步驟s1中,所述硅酸鈉模數(shù)為3-3.5;
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,其特征在于,步驟s1中,所述硫酸溶液的濃度為0.1-1mol/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,其特征在于,步驟s2中,所述含咪唑的硅烷偶聯(lián)劑是將乙烯基咪唑和硅氫化合物加成反應(yīng)得到;所述硅氫化合物優(yōu)選為三乙氧基硅烷;
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,其特征在于,步驟s2中,所述硫酸溶液的濃度為5-10mol/l。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,其特征在于,步驟s3中,所述過濾洗滌至鈉離子的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.1%以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,其特征在于,步驟s3中,所述霧化干燥至水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3%以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述二氧化硅塑料薄膜開口劑的制備方法,其特征在于,步驟s3中,所述粉碎為氣流粉碎,粉碎至開口劑平均粒徑為3-4μm。
9.一種二氧化硅塑料薄膜開口劑,其特征在于,其是由權(quán)利要求1-8任一項所述制備方法制備得到。
10.一種權(quán)利要求9所述開口劑在塑料薄膜中的應(yīng)用。