[发明专利]具有太阳光谱选择性透过软质PVC功能薄膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明软质PVC功能薄膜及其制备方法，更具体地说涉及一种具有太阳光谱选择性透过软质PVC功能薄膜及其制备方法。

背景技术

透明塑料除具有优异的透明性以外，还具有很多优良的性能，如加工性能、耐候性、电绝缘性好。透明塑料由于光学性能优异，且质轻性韧，应用广泛。透明塑料早期的最重要用途的之一是制造透明包装材料，如透明包装容器和透明包装薄膜等。透明包装材料可以使人们方便地观察和了解被包装物品的结构、性质和色泽，以方便人们选择和购买。

常用透明塑料基体材料主要有两大类：一类是典型的非晶树脂，如聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS）；另一类是结晶能力较弱或处于非晶态的半结晶聚合物，如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、热塑性聚氨酯（TPU）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、透明聚丙烯（TPP）等。常用透明材料中，PS是无色透明具有玻璃光泽的硬质材料，具有良好的光学性能；AS塑料无色透明，具有较高的刚性、力学性能和良好的加工性能；PMMA透明度好，耐热性和韧性较好，机械强度中等、表面硬度低；PVC本色为微黄色半透明状，有光泽，透明度优于聚乙烯、聚丙烯；PC具有透明度高，光洁度好、表面硬度高等性能；PET具有较高的透光率，较好的表面耐摩擦性；TPP具有较好的透光率和表面光泽；EVA中醋酸乙烯酯（VAc）含量一般在5%～40%，与聚乙烯相比，EVA由于在分子链中引入了VAc单体，从而降低了结晶度，提高了柔韧性，使透明性变好，EVA树脂的性能尤其是透明性主要取决于分子链上VAc的含量，当VAc含量高于20%时，EVA柔软富有弹性，适合制造透明包装材料；TPU作为弹性体是介于橡胶和塑料之间的一种材料，具有耐磨、耐油，透明，弹性好等特点。

上述透明材料中，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、透明聚丙烯等适合制造硬质透明包装材料；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和热塑性聚氨酯等适合制造软质透明包装材料。聚氯乙烯树脂则是一种特殊的透明包装材料，因为在不加增塑剂的情况下PVC适合制造硬质透明包装材料；但通过添加不同的增塑剂后，PVC通过配方调整可以得到半硬半软直至软质（弹性）透明包装材料。PVC作为一种通用树脂，还具有价格低廉、原料易得等一系列优点，使得PVC透明包装材料在许多方面获得了广泛的应用。

塑料包装材料领域的市场年需求量逐年增加，年均需求增长率为10%以上，在塑料制品行业中增长速度最快。其中，薄膜是用量最大的塑料包装材料，由于其无毒、质轻、包装美观、成本低的特点，因而应用领域在不断拓展。近年来，随着科学技术的不断进步，开发的许多功能薄膜，进一步扩大了薄膜的应用领域。所谓功能性薄膜，是指具有普通薄膜没有的某些特殊功能引入使得薄膜包装效果明显改善，如吸氧型阻隔性包装薄膜、吸水型阻隔性包装薄膜、抗菌性高阻隔薄膜、气相防锈塑料薄膜等。

由于功能性薄膜大多需要在户外使用，这将不可避免地使薄膜收到太阳能的辐照。我们知道，太阳是地球上的光和热的主要源泉，太阳一刻也不停息地把它巨大的能量源源不断地传送到地球上。太阳辐射光谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X-射线、γ-射线和宇宙射线等几个波谱范围。由于地球大气中臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收，整个太阳辐射光谱不能全部到达地面。达到地球的太阳电磁辐射中99.9%的能量集中在紫外区、可见光区和红外区，其中紫外线（波长<400nm）约占7～8%，可见光（波长400～760nm）约占46～50%，红外线（>760nm）约占43～46%。由爱因斯坦提出的光量子公式可知，虽然到达地球的太阳辐射光谱中紫外光只占总太阳能的7～8%，但其波长最短，光子能量最大，对诸如聚氯乙烯等聚合物的危害最大。这是因为根据光量子理论：

E(kJ/mol)=6.8395×103/λ(nm)

对于波长为300nm的光子能量为397kJ/mol，而大部分聚合物的自动氧化反应活化能为47～170kJ/mol，化学键断裂能为170～420kJ/mol。由此可知，到达地面的紫外线能量足以破坏聚合物的化学键，引发自动氧化反应。常用塑料制品造成光降解的敏感波长都在290～400nm之间，例如造成聚乙烯光降解的敏感波长300nm、聚丙烯为310nm、聚氯乙烯为310nm、聚苯乙烯为318nm、聚酯为325nm、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物为322～364nm、聚醋酸乙烯酯为280nm。