[发明专利]一种超疏水改性PVC热收缩膜及其制备工艺

说明书

本发明涉及热收缩膜技术领域，尤其是一种超疏水改性PVC热收缩膜及其制备工艺，包括PVC热收缩膜基材，PVC热收缩膜基材表面经CF₄刻蚀后成为有多个沟槽与凹坑的粗糙面，在粗糙面上沉积有PTFE涂层，所述沟槽与凹坑及PTFE涂层形成紧密的交联网络状的微纳米表面结构，其涂层均匀性好，抗紫外性、耐用性强，PTFE涂层与PVC热收缩膜之间的结合强度高，疏水性强，具有较强的防冰性能。

技术领域

本发明涉及热收缩膜技术领域，尤其是一种超疏水改性PVC热收缩膜及其制备工艺。

背景技术

聚合物处于高弹态条件下时，将其以一定速度定向(单向或双向)拉伸，分子链沿定向方向取向，而后不进行热定型，使分子链产生“冻结”，这样形成的热塑性膜处于“解冻”温度时将产生收缩，并能紧密包覆物体。这种膜称为热收缩膜。在单向拉伸定型过程中生产的热收缩膜在受热下将单向收缩，双向拉伸定型形成的热收缩膜在受热状态下双向收缩。1936年起，热收缩膜开始用于食品包装，并逐渐应用于各种各样形状物品的包装，如机器零件、一次性餐具、印刷制品等，为人类的生产生活提供了便利。

现有的热收缩膜种类有聚氯乙烯(PVC)热收缩膜、聚乙烯(PE)热收缩膜、聚酯(PET)热收缩膜、多层共挤聚烯烃(POF)热收缩膜、定向聚苯乙烯(OPS)热收缩膜等，人们为改善其某方面的性能，可向其原料里加入特定成分，如抗静电剂、阻燃剂等。随着科技的发展，研究者开发出一系列功能性热收缩膜，如VCI气相防锈热收缩膜、聚全氟乙丙烯(FEP)热收缩筒膜、HRA2内层涂胶热收缩筒膜等新型热收缩膜。

VCI气相防锈热收缩膜的机械性能优异，可生产大筒径的产品，但是在受热时双向收缩，不符合安装要求；FEP热收缩筒膜虽在受热时单向收缩，但是难以生产筒径大的热收缩膜，达不到尺寸要求；HRA2内层涂胶热收缩筒膜的筒壁较厚，筒径较小，且断裂强度小，同样不符合要求。PVC热收缩膜的广泛应用与其独特的优势息息相关，其优点主要表现在：(1)PVC热收缩膜透明度高，包装产品时的可视性优异；(2)其断裂强度高，弹性好，收缩性能好，自粘性好，收缩后能紧密包覆物品，可包装任何外形的物品，且不会对物品造成挤压损伤；(3)防雨、防尘、阻燃、抗静电性能优异；(4)通过改变生产过程中添加的辅料与配方，可生产出各种性能及多种形状的产品，以满足客户的要求；(5)低投入，高产出；(6)断裂强度高、弹性好，受热单向收缩，可生产大筒径的筒膜。但PVC热收缩膜性能也存在缺陷：(1)PVC热收缩膜本身接触角小于90°，难以满足超疏水防冰的要求；(2)其存在冷脆现象；(3)其长时间在室外时，易老化，抗紫外线性能较差。

常见的材料超疏水改性的方法有化学刻蚀法、溶胶-凝胶法、层层自组装法和气相沉积法等。

化学刻蚀法是利用化学试剂对材料表面进行刻蚀，并通过控制试剂的种类、浓度及刻蚀时间获得合适的粗糙表面。再以低表面能物质修饰粗糙表面，降低材料表面能，最终达到超疏水效果。其工艺较为复杂，操作较为繁琐。

溶胶-凝胶法是指将无机物或金属盐等作为前驱物，与液相混合后发生水解缩合，形成透明溶胶，经溶剂挥发、陈化后形成三维网状结构的凝胶。将凝胶涂覆于材料表面后，再经后处理成膜，获得超疏水表面。目前有基于甲基三乙氧基硅烷(MTES)、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)的溶胶-凝胶，使用憎水性氟代烷基硅烷(FAS)修饰凝胶表面，并以16wt％SiO2纳米颗粒作为填料改变涂层粗糙度，从而减弱了水滴与涂层的粘附。通过纳米SiO2溶胶、MTES和十七氟癸基三甲氧基硅烷(HFTES)的水解缩合制备氟化溶胶-凝胶胶体涂层。该涂层室温下接触角达166°，但随着温度的降低，接触角逐渐减小，防冰性能逐渐减弱。

层层自组装是依靠静电吸附、氢键等弱分子间作用力，使聚电解质、聚合物刷或无机带电纳米粒子交替沉积，形成的多层膜结构。该方法操作简易，制备的膜结构完整、厚度可控，但由于利用的是静电、氢键等弱作用力，该超疏水涂层性能稳定性较差。