一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜及制备方法
技术领域
1.本发明属于塑料薄膜的技术领域，提供了一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜及制备方法。
背景技术：2.塑料薄膜是用高分子树脂制成的薄膜，其种类繁多，如聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、聚酯膜、聚酰亚胺膜等等。塑料薄膜可应用于食品、医药、化工等领域，常见的有食品包装，电子产品包装，日用品包装，用作覆膜层等。
3.随着社会进步和科技发展，塑料薄膜朝着高性能、多功能化方向发展。高性能薄膜主要有高强度、高透明性、高导电性、高硬度、高稳定性、高耐热性、高阻燃性、高阻隔性等薄膜。多功能薄膜主要是指集多种优良性能于一身的薄膜，以满足复杂或苛刻的应用环境。高性能薄膜和多功能薄膜的开发，成为近年来的研究热点。
4.聚丙烯是一种热塑性通用塑料，其薄膜具有良好的光泽和很好的透明度，耐热酸碱、耐溶剂、耐摩擦、耐撕裂、能透气，因而得到广泛应用。双向拉伸聚丙烯薄膜是由聚丙烯颗粒经共挤形成片材后，再经纵横两个方向的拉伸而制得，由于拉伸分子定向，因而具有良好的物理稳定性及机械强度，气密性较好，透明度和光泽度较高，坚韧耐磨。开发具有更多良好综合性能的聚丙烯薄膜，有利于进一步扩大聚丙烯薄膜的应用范围。
技术实现要素：5.为扩大聚丙烯薄膜的应用范围，满足更高的应用需求，本发明提出一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜及制备方法，既实现了bopp薄膜表面的超疏水性，又降低了薄膜的表面电阻率，可起到防静电作用。
6.为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜的制备方法，所述塑料薄膜制备的具体步骤如下：（1）将螺旋碳纤维加入丙酮中，超声分散，得到螺旋碳纤维分散液；按上述方法再制备银纳米线分散液和银纳米线/螺旋碳纤维分散液；（2）在bopp膜表面涂覆螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（3）继续在膜表面涂覆银纳米线/螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（4）继续在膜表面涂覆银纳米线分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（5）将膜翻转，重复步骤（2）-（4）的操作，得到防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。
7.优选的，步骤（1）所述超声分散的超声波频率为80-100khz，时间为20-30min。
8.优选的，所述螺旋碳纤维分散液中，螺旋碳纤维的质量浓度为8-12%。进一步优选的，所述螺旋碳纤维分散液的涂覆厚度为20-30μm。
9.优选的，所述银纳米线分散液中，银纳米线的质量浓度为10-15%。进一步优选的，
所述银纳米线分散液的涂覆厚度为20-30μm。
10.优选的，所述银纳米线/螺旋碳纤维分散液中，螺旋碳纤维的质量浓度为3-5%，银纳米线的质量浓度为5-8%。进一步优选的，所述银纳米线/螺旋碳纤维分散液的涂覆厚度为5-10μm。
11.螺旋碳纤维是由两根碳纤维成对，同轴共向同速一边生长一边旋转卷曲而得。螺旋碳纤维的螺旋直径为微米级，单根纤维直径为纳米级；而银纳米线的直径为纳米级，长度为微米级。本发明创造性地采用螺旋碳纤维和银纳米线在bopp薄膜表面构筑微纳米层次的粗糙结构，加上未处理的螺旋碳纤维和银纳米线具有较低的表面能，从而可使薄膜表面具有超疏水性。具体地，依次在bopp薄膜表面构筑了螺旋碳纤维层、银纳米线/螺旋碳纤维混合层、银纳米线层，通过螺旋碳纤维的纳米级单根纤维和微米级螺旋结构以及银纳米线的纳米级线状结构，形成了微纳米层次的粗糙结构。并且，由于螺旋碳纤维和银纳米线均具有良好的导电性，且都具有高的长径比，可在bopp薄膜表面相互搭接形成导电网络，降低薄膜表面电阻率，起到防静电的作用。
12.进一步的，由于螺旋碳纤维和银纳米线的比表面积大，且长径比高，容易相互缠绕而团聚。为促进螺旋碳纤维和银纳米线在bopp薄膜表面均匀分散，本发明提出了优选方案，即先分别对bopp膜、螺旋碳纤维、银纳米线进行预处理，再按上述方法制备防静电、超疏水薄膜。
13.优选的，bopp膜预处理的具体方法为，将甲苯、丙酮按质量比2-3：10配成混合液，将bopp膜浸入混合液中，在1-2mpa压力下超声处理20-40min，取出薄膜，洗涤，真空干燥，即可。甲苯是聚丙烯的良溶剂，丙酮是聚丙烯的不良溶剂，采用甲苯/丙酮混合液对bopp膜进行预处理，可提高薄膜表面粗糙度，一方面为后续微纳米粗糙结构的形成提供基础，另一方面有利于螺旋碳纤维和银纳米线在薄膜表面的分散附着。
14.优选的，螺旋碳纤维预处理的具体方法为，将螺旋碳纤维加入10wt%次氯酸钠溶液中，搅拌20-30min，过滤，洗涤，干燥，即可。采用次氯酸钠溶液对螺旋碳纤维进行预处理，可提高表面粗糙度，一方面有利于其在薄膜表面的分散附着，另一方面可提供更多层次的微纳米粗糙结构。
15.优选的，银纳米线预处理的具体方法为，将银纳米线加入3wt%双氧水溶液中，搅拌20-30min，过滤，洗涤，再加入3-5wt%1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇的乙醚溶液中，搅拌10-20min，过滤，洗涤，干燥，即可。采用双氧水溶液对银纳米线进行预处理，是为了提高表面粗糙度以及引入活性基团；进一步在银纳米线表面修饰1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇，一方面是通过1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇在银纳米线活性基团与bopp薄膜之间形成偶联，提高银纳米线在bopp薄膜表面的稳定性，另一方面，螺旋碳纤维和银纳米线的预处理过程虽然提高了分散性，但同时也提高了表面能，对疏水性能产生不利影响，而1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇的修饰可克服这一问题，因为1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇中的氟原子可显著降低表面能，从而确保薄膜表面具有优异的超疏水性能。
16.通过对bopp膜、螺旋碳纤维、银纳米线进行预处理，有利于螺旋碳纤维、银纳米线在薄膜表面的均匀分散，防止团聚，既有利于构筑微纳米层次的粗糙结构，提高疏水性，又有利于构建导电网络，降低表面电阻率。
17.本发明还提供了上述制备方法制备得到的防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。该塑
料薄膜是通过在bopp薄膜表面依次形成螺旋碳纤维层、银纳米线/螺旋碳纤维混合层、银纳米线层而制得。所述bopp薄膜、螺旋碳纤维、银纳米线在使用前先进行预处理。
18.本发明提供了一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜及制备方法，其有益效果在于：本发明的方法利用螺旋碳纤维的纳米级单根纤维和微米级螺旋结构以及银纳米线的纳米级线状结构，在bopp薄膜表面既构筑了微纳米层次的粗糙结构，又形成了相互搭接的导电网络，既实现了bopp薄膜表面的超疏水性，又降低了薄膜的表面电阻率，可起到防静电作用。
具体实施方式
19.以下以具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。实施例中所用bopp薄膜来自佛山市派普格新材料有限公司，厚度为20μm；所用螺旋碳纤维的单根纤维平均直径为200nm，平均螺旋直径为10μm，平均长度为2mm；所用银纳米线的平均直径为50nm，平均长度为20μm。
20.以下实施例中，实施例1-3未对bopp膜、螺旋碳纤维、银纳米线进行预处理，实施例4-6采用的是进行了相应预处理的bopp膜、螺旋碳纤维、银纳米线，预处理方法分别为：将甲苯、丙酮按质量比2：10配成混合液，将bopp膜浸入混合液中，在1.5mpa压力下超声处理30min，取出薄膜，洗涤，真空干燥，即可。
21.将螺旋碳纤维加入10wt%次氯酸钠溶液中，搅拌20min，过滤，洗涤，干燥，即可。
22.将银纳米线加入3wt%双氧水溶液中，搅拌20min，过滤，洗涤，再加入5wt%1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇的乙醚溶液中，搅拌15min，过滤，洗涤，干燥，即可。
23.在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
24.实施例1（1）将未预处理的螺旋碳纤维加入丙酮中，以80khz频率的超声波分散30min，得到8wt%螺旋碳纤维分散液；按上述方法以未预处理的螺旋碳纤维和银纳米线为原料，制备10wt%银纳米线分散液和5wt%/3wt%银纳米线/螺旋碳纤维分散液；（2）在未预处理的bopp膜表面涂覆厚度为30μm的螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（3）继续在膜表面涂覆厚度为20μm的银纳米线/螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（4）继续在膜表面涂覆厚度为5μm的银纳米线分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（5）将膜翻转，重复步骤（2）-（4）的操作，得到防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。
25.实施例2（1）将未预处理的螺旋碳纤维加入丙酮中，以90khz频率的超声波分散25min，得到10wt%螺旋碳纤维分散液；按上述方法以未预处理的螺旋碳纤维和银纳米线为原料，制备12wt%银纳米线分散液和6wt%/4wt%银纳米线/螺旋碳纤维分散液；（2）在未预处理的bopp膜表面涂覆厚度为30μm的螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；
（3）继续在膜表面涂覆厚度为20μm的银纳米线/螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（4）继续在膜表面涂覆厚度为5μm的银纳米线分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（5）将膜翻转，重复步骤（2）-（4）的操作，得到防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。
26.实施例3（1）将未预处理的螺旋碳纤维加入丙酮中，以100khz频率的超声波分散20min，得到12wt%螺旋碳纤维分散液；按上述方法以未预处理的螺旋碳纤维和银纳米线为原料，制备15wt%银纳米线分散液和8wt%/5wt%银纳米线/螺旋碳纤维分散液；（2）在未预处理的bopp膜表面涂覆厚度为30μm的螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（3）继续在膜表面涂覆厚度为20μm的银纳米线/螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（4）继续在膜表面涂覆厚度为5μm的银纳米线分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（5）将膜翻转，重复步骤（2）-（4）的操作，得到防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。
27.实施例4（1）将预处理螺旋碳纤维加入丙酮中，以80khz频率的超声波分散30min，得到8wt%螺旋碳纤维分散液；按上述方法以预处理的螺旋碳纤维和银纳米线为原料，制备10wt%银纳米线分散液和5wt%/3wt%银纳米线/螺旋碳纤维分散液；（2）在预处理bopp膜表面涂覆厚度为30μm的螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（3）继续在膜表面涂覆厚度为20μm的银纳米线/螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（4）继续在膜表面涂覆厚度为5μm的银纳米线分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（5）将膜翻转，重复步骤（2）-（4）的操作，得到防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。
28.实施例5（1）将预处理螺旋碳纤维加入丙酮中，以90khz频率的超声波分散25min，得到10wt%螺旋碳纤维分散液；按上述方法以预处理的螺旋碳纤维和银纳米线为原料，制备12wt%银纳米线分散液和6wt%/4wt%银纳米线/螺旋碳纤维分散液；（2）在预处理bopp膜表面涂覆厚度为30μm的螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（3）继续在膜表面涂覆厚度为20μm的银纳米线/螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（4）继续在膜表面涂覆厚度为5μm的银纳米线分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（5）将膜翻转，重复步骤（2）-（4）的操作，得到防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。
29.实施例6
（1）将预处理螺旋碳纤维加入丙酮中，以100khz频率的超声波分散20min，得到12wt%螺旋碳纤维分散液；按上述方法以预处理的螺旋碳纤维和银纳米线为原料，制备15wt%银纳米线分散液和8wt%/5wt%银纳米线/螺旋碳纤维分散液；（2）在预处理bopp膜表面涂覆厚度为30μm的螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（3）继续在膜表面涂覆厚度为20μm的银纳米线/螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（4）继续在膜表面涂覆厚度为5μm的银纳米线分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（5）将膜翻转，重复步骤（2）-（4）的操作，得到防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。
30.性能测试：（1）取每个实施例制得的bopp薄膜的任意形状部分，采用表面电阻率测试仪测试电阻率，测试条件为室温，相对湿度55
±
5%，测试5次并计算平均值；（2）采用oca20型光学接触角测量仪测试水滴在bopp薄膜表面的静态接触角，测试条件为室温，水滴体积为5μl，每个实施例的薄膜的上下表面各选取5个点测试，计算平均值。
31.所得数据如表1所示。
32.表1：
技术特征：1.一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜的制备方法，其特征在于，所述塑料薄膜制备的具体步骤如下：（1）将螺旋碳纤维加入丙酮中，超声分散，得到螺旋碳纤维分散液；按上述方法再制备银纳米线分散液和银纳米线/螺旋碳纤维分散液；（2）在bopp膜表面涂覆螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（3）继续在膜表面涂覆银纳米线/螺旋碳纤维分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（4）继续在膜表面涂覆银纳米线分散液，真空干燥直至丙酮完全挥发；（5）将膜翻转，重复步骤（2）-（4）的操作，得到防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。2.根据权利要求1所述一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜的制备方法，其特征在于：所述bopp膜先进行预处理，具体方法为，将甲苯、丙酮按质量比2-3：10配成混合液，将bopp膜浸入混合液中，在1-2mpa压力下超声处理20-40min，取出薄膜，洗涤，真空干燥，即可；所述螺旋碳纤维先进行预处理，具体方法为，将螺旋碳纤维加入10wt%次氯酸钠溶液中，搅拌20-30min，过滤，洗涤，干燥，即可；所述银纳米线先进行预处理，具体方法为，将银纳米线加入3wt%双氧水溶液中，搅拌20-30min，过滤，洗涤，再加入3-5wt%1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇的乙醚溶液中，搅拌10-20min，过滤，洗涤，干燥，即可。3.根据权利要求1所述一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述超声分散的超声波频率为80-100khz，时间为20-30min。4.根据权利要求1所述一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜的制备方法，其特征在于：所述螺旋碳纤维分散液中，螺旋碳纤维的质量浓度为8-12%；所述银纳米线分散液中，银纳米线的质量浓度为10-15%；所述银纳米线/螺旋碳纤维分散液中，螺旋碳纤维的质量浓度为3-5%，银纳米线的质量浓度为5-8%。5.根据权利要求1所述一种防静电、超疏水的bopp塑料薄膜的制备方法，其特征在于：所述螺旋碳纤维分散液的涂覆厚度为20-30μm；所述银纳米线/螺旋碳纤维分散液的涂覆厚度为20-30μm；所述银纳米线分散液的涂覆厚度为5-10μm。6.权利要求1-5任一项所述制备方法制备得到的防静电、超疏水的bopp塑料薄膜。
技术总结本发明涉及塑料薄膜的技术领域，提供了一种防静电、超疏水的BOPP塑料薄膜及制备方法。该塑料薄膜是通过在BOPP薄膜表面依次形成螺旋碳纤维层、银纳米线/螺旋碳纤维混合层、银纳米线层而制得。所述BOPP薄膜、螺旋碳纤维、银纳米线在使用前先进行预处理。本发明的方法利用螺旋碳纤维的纳米级单根纤维和微米级螺旋结构以及银纳米线的纳米级线状结构，在BOPP薄膜表面既构筑了微纳米层次的粗糙结构，又形成了相互搭接的导电网络，既实现了BOPP薄膜表面的超疏水性，又降低了薄膜的表面电阻率，可起到防静电作用。本发明制得的防静电、超疏水薄膜可用作高档包装膜。可用作高档包装膜。
技术研发人员：汪坤 赵彦林 孟其昌
受保护的技术使用者：汪坤
技术研发日：2022.05.12
技术公布日：2022/7/5
