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【电大论文】简谈功能化薄膜发展战略(论文参考文献)

星级: ★★★★ 期刊: 《塑料制造》作者:张伟,吴耀根,段富华,廖凯明浏览量:4420 论文级别:优秀本章主题:薄膜和功能原创论文: 5156论文网时间:2014年2月12日审核稿件编辑:Nat本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:4473 评论次数: 2483

导读:本篇文章是薄膜和功能类的论文,提供给准备写作相关这方面论文如何开题的应届毕业生们提供参考阅读下载。

张伟,吴耀根,段富华,廖凯明

(佛山市金辉高科光电材料有限公司,广东佛山,528000)

摘 要:简要介绍了功能化薄膜的定义和分类,分析了其生产的关键因素,总结陈述了目前功能化薄膜的研究现状,指出了发展中存在的问题和今后发展的趋势.

关键词:功能化薄膜,BOPP,聚合物,高分子材料

Functional film development strategy

Zhang Wei, Wu Yaogen, Duan Fu, Liao Kaiming

(Foshan City Jinhui Gaoke photoelectric material Co Ltd, Guangdong Foshan, 528000)

Abstract: This article introduced the definition and classification of functional thin film briefly, analyzed thekey factors of its production, summarized the current research status of the functional thin film, then pointedout the problems and trend of its development。

Keywords: functional thin film, BOPP, polymer, high polymer material

1 概述

塑料与钢材、水泥、木材并驾齐驱,成为关系国计民生的重要生产资料和消费资料.进入21世纪以来,塑料行业取得了突飞猛进的发展,约占塑料制品总产量20%的塑料薄膜是塑料制品中发展较快的类别之一、近年来以塑料薄膜为基础的功能化薄膜在各个领域的应用越来越广泛,促进了高新技术产业的发展.

2 功能化薄膜的定义和分类

近年来随着科学技术的飞速发展,特别微电子学和高温工程学的显著进步,对各类薄膜材料提出了特殊功能的要求,从而形成了很有性能特色的材料领域──功能化薄膜.目前,对于功能化薄膜还没有一个确切的定义,通常认为功能化薄膜是指具有通用薄膜不具备的某一(或某些)特殊功能,可以满足应用上的特殊需要的薄膜.

功能化薄膜是具有优良的电学、磁学、光学、声学、力学、化学和生物功能等等,并被用于非结构目的的高新技术薄膜的统称.按其所具备的功能特性来划分,功能薄膜大致可分为磁功能薄膜、电功能薄膜、光功能薄膜、热功能薄膜、力功能薄膜、化学功能薄膜和功能复合薄膜等.随着科学技术的发展和各种材料的潜在性能的开发,功能薄膜的分类将会越来越多,应用领域也会越来越广阔.

国家发改委起草的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》中,关于新材料产业发展规划中,有专门一项是新型膜材料.详细内容为:生物功能和仿生分离膜材料,质子膜材料,离子交换膜,功能高分子膜材料,均相系列荷垫膜,聚烯烃类微滤膜,液体脱气膜,汽液相分离膜,膜内转印用膜,氯碱用膜材料,无机分离催化膜材料,反渗透膜材料,陶瓷分离膜材料,渗透气化和蒸汽渗透分离膜材料,其他功能膜材料.

3 功能化薄膜生产的关键因素

薄膜生产过程中的关键因素体现在三个方面:原料、设备、配方及工艺.

为了满足各种新的需求,材料工作者通过各种有关要素技术的革新、改良或组合来开发新的高功能化薄膜,其高功能化的途径可以概括如图1:

3。1 原料

由于高分子链结构的变化而赋予薄膜材料各种特性,这是薄膜具备不同功能的基本保证.原材料的选择,主要从聚合物合成的角度出发,提高现有原料的性能,推出新型制膜材料,如具有导电性能的高定向聚己炔(PAC)薄膜,具有高阻隔性的的聚萘

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二甲酸乙二醇醋(PEN)等.除基料外,各种助剂的使用和功能母料的开发,已经成为了一种趋势.

3。2 设备

目前薄膜生产上使用的传统设备有挤出吹塑、挤出拉伸和挤出流延,尤其是聚烯烃薄膜,而压延法主要用于一些聚氯乙烯薄膜的生产.近年来薄膜层数越来越多,使得多层共挤技术有了快速的发展;今后采用新的设备,或者在现有设备的基础上进行优化,同时重视各种辅机的开发,是薄膜生产设备的主要发展方向.

3。3 配方和工艺

薄膜生产线大致可分为挤出部分、拉伸部分、分切部分和收卷部分.在薄膜功能化工业中,成熟的工艺条件的控制,在一定程度上可以明显改善薄膜的性能.如在BOPP薄膜生产过程中,通过拉伸比和温度的控制可以在一定的范围内调节BOPP薄膜的热收缩率.除此之外,通过制膜后的加工也可赋予薄膜各种特殊性能,如精密涂布、UV固化、纳米涂层、干式复合、磁控溅射、蒸渡技术、辐照技术等.

以包装行业中被誉为“包装皇后”的双向拉伸聚丙烯(BOPP)为例,具体探讨原料、设备、配方和工艺这三大因素对BOPP性能的影响.现阶段BOPP的生产方法主要是逐步双向拉伸法,具体工艺流程如图2所示:

(1)原料.BOPP专用料的选择,直接决定着产品的性能,现如今,几乎所有的连续法PP装置都在开发BOPP薄膜专用料.目前中、低速BOPP专用料的研发已有了一定的发展,急需开发出高速BOPP专用料以适应PP原料价格上涨的趋势.同时国内高挺括度烟膜、电工膜、高透膜在质量和性能上均未被市场接受,急需开发出高挺括度、较高的等规度、窄分子量分布的BOPP专用料.

目前,在PP原料的开发较难有新突破的阶段,助剂的添加和功能母料的使用是BOPP功能化的一个主要趋势.但是国内厂家在功能母料市场的竞争力很差,急需开发出高品质薄膜所需的功能性母料,如抗粘结母料、抗静电母料、抗静电爽滑母料、增滑爽母料、珠光母料、增挺母料、消光母料、防雾母料、降解母料等.

(2)设备.目前BOPP生产方法有管膜法和平膜法两种,大多企业采用的是逐步双向拉伸设备.未来生产线性能将可能向着高速、宽幅,多层(五层以上),特殊用途方面发展.

(3)配方和工艺.目前,国内外双向拉伸聚丙烯薄膜生产的工艺技术均已经非常成熟,在设备引进时均会全部转让加工技术.

(4)制膜后的功能化.目前BOPP功能化薄膜主要有防雾薄膜、抗菌薄膜、激光全息薄膜、无胶复合薄膜以及其他功能性薄膜,主要通过复合、涂覆以及蒸渡技术来实现的.

综合上述的分析,BOPP新产品发展方向有:

(1)顺应节能环保的要求,更薄更轻是包装材料发展的必然趋势.

(2)功能化.随着社会发展和科技水平的日益提高,对包装材料的要求(阻隔、阻水、UV过滤、防伪等等)也越来越高,功能化是包装材料发展的趋势之一、

(3)高透明性.对于烟膜、保护膜等对光学性能要求很高的产品,高透明性是产品开发的趋势.如何通过调整芯层和表层的聚集态结构,而使薄膜获得较理想的光学性能,国外科研人员已经做了许多工作.

(4)高挺括性.开发出高挺括度、较高等规度、窄分子量分布的BOPP专用料.

(5)超低温热封性.超低温热封是BOPP热封膜的发展趋势之一、涉及到超低温热封料的开发的问题.

4 功能化薄膜的研究现状

功能薄膜之所以成为研究的热点,并且具有广阔的应用前景,是与薄膜材料的以下特点密切相关.

(1)许多情况下,材料功能的发挥和作用都发生在材料的表面.例如化学催化作用、光学反射、场致发射、热电子逸出等等物理化学现象.使用功能薄膜材料比使用体块功能材料不仅保护资源而且减低成本.

(2)薄膜材料往往具有一些其体块材料所不具备的性能.这是因为薄膜材料容易形成细晶、非晶状态;薄膜材料容易处于亚稳态;薄膜往往偏离化学计量比和特殊的材料表面能态.

对每一类甚至每一种功能薄膜的研究现状做出全面完整的评述是困难的.在此仅以目前被看好的光学薄膜、光伏薄膜、锂电池隔膜、水处理渗透膜、高阻隔包装薄膜为例来分析功能薄膜的发展现状.

(a)光学薄膜进口替代空间大.目前全球光学薄膜有170 亿美元市场,加上国内液晶产能迅速扩张,给国内光学薄膜企业提供了难得发展机遇.

各种光学薄膜中,背光模组中的棱镜片和偏光片中的PVA 膜、TAC 膜技术壁垒极高,产能大多集中于美日韩少数厂商手中,如日本东丽、杜邦帝人、3M 等公司,国内尚未实现产业化.国内上市公司中有深纺织和佛塑科技涉足偏光片的生产,然而PVA 膜和TAC 膜仍然依赖进口.背光模组中的扩散膜的技术门槛稍低,上市公司中,康得新正在进入该领域.

(b)光伏薄膜前景广阔.光伏行业在过去的5 年中10 倍增长,带动了光伏薄膜需求的显著增加.

光伏薄膜主要包括背板膜和EVA 胶膜,其中背板膜由含氟膜及聚酯基膜构成.其中含氟膜技术壁垒最高,全球主要由杜邦公司提供,我国尚没有可以产业化的企业.EVA 胶膜技术壁垒次之,全球主要由日本三井化学、普林斯顿公司提供,国内上市公司中鑫富药业和红宝丽正在研发进入该领域.聚酯薄膜成熟度相对略高,国内东材科技、常州裕兴和杜邦鸿基的产品已经通过下游国外大客户认证,进口替代的趋势日益明显,上市公司有东材科技、大东南和双星新材.另外,乐凯胶片和回天胶业都已经开始进入背板组件的生产.

(c) 锂电池隔膜期待电动汽车市场.锂电池凭借突出的性能和迅速降低的成本,在消费类电子产品中获得迅速普及,未来也必将成为电动汽车的首选,因而市场前景广阔.

由于技术壁垒较高,国内中高端市场主要由日本的东燃、旭化成和美国Celgarad公司垄断.国内率先能够生产锂电池隔膜的,有佛山金辉高科(佛塑股份的子公司)、河南新乡格瑞恩和和深圳星源材质等厂家,但产品质量与国外同类相比,仍存在着差距.近年来进入这一领域的厂家已超过50家.

(d)水处理膜受益于节能环保政策.全球海水淡化设备年均市场容量约40亿美元,在我国,海水淡化在中国更具有现实价值.目前我国已有的淡水处理项目的平均成本是5。62元/立方米,按照规划,“十二五”期间,国内海水淡化膜的市场空间在12-18 亿,MBR 膜的市场空间在12 亿元左右,行业的爆发性增长取决于节能环保标准的大幅提高.

在国内,时代沃顿作为国内最大产能和产量的反渗透膜(RO)膜供应商,主要在工业领域对进口RO 膜进行替代.在RO领域的上市公司主要是南方汇通,持有时代沃顿的42%的股权.在膜生物反应器(MBR)领域,上市公司碧水源具备领先的MBR工艺,占国内60%以上的市场份额.

(e) 高阻隔膜受益于消费升级.塑料包装薄膜一直是薄膜中需求最大的种类,消费属性强,随着消费水平和食品安全意识提高,受益于生鲜食物包装的高阻隔膜发展空间更大.

浙江众成是国内最大的POF 热收缩膜制造商,现有产能2。3 万吨,公司产品质量达到国际先进水平,市场占有率国内第一、全球第二,与国际巨头希悦儿公司形成垄断竞争.公司多层共挤工艺成熟,设备处于领先水平,是薄膜行业少数设备领先的公司.目前正在积极研发聚偏二氟乙烯(PVDC) 阻隔膜.

5 功能化薄膜的开发存在的问题及发展前景

总体而言,目前国内与国外的研究差距主要表现在下面几个方面:

1&

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gt;产业聚集度不高.

如日东电工,在短短的十多年时间,紧紧围绕功能薄膜,从一个主要从事粘胶带生产的企业转身为生产各种功能薄膜的国际行业领先企业.产品的品种和系列覆盖了目前高分子功能薄膜的全部应用领域.而国内目前的薄膜制造业中的近十家上市公司中,由于产品仍然非常单一,而且仍然停留在传统薄膜制造业产业链的单纯制造生产环节,技术与人才的集中度无法适应战略性新兴产业的发展需要.

2> 实验室基础研究成果的二次开发受到市场条件的制约,投入不足.

3>缺乏以科研院校紧密合作的行业关键技术联合攻关机制.

4>缺乏以市场为核心,骨干企业为龙头的产业整体技术整合能力.

科学技术的发展给人类社会的发展带来机遇的同时,也带来诸多挑战.从宏观上看,随着我国战略性新兴产业的发展,功能性薄膜材料共性技

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术发展呈现出以下五个趋势:一、环保化:近年来,全球气候变暖、极端气候条件频发等更是使绿色、低碳成为多个国家甚至全球今后不变的战略发展方向.二、融合化:战略性新兴产业的特点是技术交叉与融合越来越明显,功能性薄膜材料与其他战略性新兴产业内部之间的融合也是大势所趋.三、高端化:包括产业结构高端化、技术高端化、产品功能高端化等,背后反映的是技术创新能力和技术力量整合能力.四、集聚化:产业集中带来了人才、技术的集中,这是产业化的十分关键的一步.五、国际化:国内市场总归有限,会制约战略性新兴产业发展.没有国际大市场的依托,要发展技术领先的大企业、大产业,是难以实现的.由此可见,国际合作是加快培育发展战略性新兴产业的大势所趋.

“十二五”国家战略七大新兴产业被重新定义为:节能环保、新兴信息产业、生物产业、新能源、新能源汽车、高端装备制造业和新材料.以功能薄膜的发展现状看,各种功能薄膜已经贯穿在节能环保、新兴信息产业、新能源、新材料四大产业中,发挥着举足轻重的作用.相信在不久的将来,科学技术的发展将会赋予功能薄膜更多、更突出的性能,从而对国家“十二五”规划做出更大的贡献.

张伟,毕业于华南理工大学,现任佛山市金辉高科光电材料有限公司总工程师.参与了“通用锂离子电池聚烯烃隔膜” 第三批国家标准制修订计划项目,支持制修订企业标准2个,主持起草制定广东省地方标准制定工作1个,建立了GP环境管理体系对有毒有害物质进行管理,建立标准文件14个.

获禅城区科学技术奖一等奖、全国轻工业优秀质量管理小组、2011年全国轻工业质量信得过班组、2010年度广东省标准创新贡献奖三

功能化薄膜发展战略
薄膜和功能论文如何开题

等奖、广东省科学技术奖二等奖、佛山市科学技术奖一等奖.发表论文1篇,拥有专利3项.

[ 参考文献 ]

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