[發(fā)明專利]一種低溫制備硬彈性聚丙烯流延膜的方法

有效

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• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103395153A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞強;楊興誠;沈鵬;丁永紅;蔣姍;張洪文;朱夢冰
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: B29C41/24
• 分類號: B29C41/24;B29C41/52;B29B9/06;C08L23/08;C08L23/12
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在較低流延輥溫度和熱處理溫度下制備硬彈性聚丙烯流延膜的方法。

背景技術(shù)

硬彈性材料是由一些結(jié)晶或非晶聚合物在特定工藝條件下形成的、在受到拉伸時能夠表現(xiàn)出橡膠一樣高彈性的材料，由于這類材料的模量較之橡膠要高許多，使材料形變所需要的應(yīng)力很大，因而被稱為硬彈性材料。硬彈性材料具有高模量、高彈性、顯著的低溫彈性以及拉伸時形成微孔等特性，這些特性使其能夠用于制備一些特殊材料。例如，利用硬彈性材料的高模量和高彈性，可以將其制成硬彈性纖維，用于制造各類彈性織物；利用硬彈性材料受到拉伸時形成微孔的特性，可將其制成平板微孔膜或者中空纖維微孔膜，用于物質(zhì)的分離、濃縮、凈化和回收利用等。

硬彈性聚丙烯流延膜在單向拉伸制備聚丙烯微孔膜過程中起著至關(guān)重要的作用。單向拉伸制備聚丙烯微孔膜的工藝過程分為擠出流延、熱處理、拉伸三個步驟，擠出流延步驟是通過擠出流延和熔體牽伸制得具有垂直于擠出方向并相互平行排列的片晶結(jié)構(gòu)的硬彈性流延膜；熱處理步驟是將流延膜在一定溫度下退火，使取向排列的片晶結(jié)構(gòu)進一步完善，從而增強流延膜的硬彈性能；拉伸步驟主要是使片晶間的連接鏈拉開，誘導(dǎo)片晶變形并分離，從而形成沿拉伸軸取向的微孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)對硬彈性聚丙烯流延膜的彈性機理分析，聚丙烯流延膜的硬彈性主要是由垂直于擠出方向并且相互平等排列的片晶結(jié)構(gòu)所賦予的。其中，結(jié)晶度、片晶厚度、片晶間距以及片晶取向程度等參數(shù)決定了流延膜硬彈性結(jié)構(gòu)和硬彈性能。而流延膜的硬彈性結(jié)構(gòu)和硬彈性能則影響到拉伸成孔性以及微孔膜的孔結(jié)構(gòu)。流延膜的硬彈性結(jié)構(gòu)越完善，其拉伸成孔性越好，形成的孔結(jié)構(gòu)更加均勻致密。

為了在流延工藝中通過擠出流延和熔體牽伸制得具有較好拉伸成孔性的硬彈性聚丙烯流延膜，本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員從流延工藝條件和熱處理工藝條件兩方面開展了研究工作，對于通過擠出流延和熔體牽伸制備硬彈性聚丙烯流延膜的工藝過程和工藝參數(shù)已經(jīng)有公開的文獻報道。例如，中國專利CN1613907A和中國CN101704299A都公開了通過擠出流延制備具有硬彈性聚丙烯流延膜的流延工藝條件和熱處理條件。其中，擠出流延時的流延輥溫度范圍為60～120℃，熱處理溫度范圍為100～150℃。盡管在該流延輥溫度和熱處理溫度范圍內(nèi)都可以制得具有硬彈性的聚丙烯流延膜，但是隨著流延輥溫度和熱處理溫度升高，聚丙烯流延膜的硬彈性結(jié)構(gòu)不斷完善，硬彈性能不斷增強，當(dāng)接近于上述流延輥溫度范圍和熱處理溫度范圍的上限時，反映聚丙烯流延膜硬彈性結(jié)構(gòu)的結(jié)晶度、片晶厚度、片晶間距以及片晶取向程度等參數(shù)才能達到最佳值，從而使流延膜具有與較佳成孔性能相對應(yīng)的硬彈性結(jié)構(gòu)和硬彈性能。廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（熱處理及冷拉聚丙烯膜結(jié)晶行為和微觀結(jié)構(gòu)控制研究[D]，廣東工業(yè)大學(xué)；2011年）在流延輥溫度為100℃、熱處理溫度為145℃條件下，制備了彈性回復(fù)率達95%的PP流延膜。

綜上所述，在沒有對聚丙烯樹脂進行改性的條件下，現(xiàn)有的硬彈性聚丙烯流延膜制備工藝只能在較高流延輥溫度和熱處理溫度下才能得到結(jié)晶度、片晶厚度、片晶密度（片晶間距）以及片晶取向程度比較高，硬彈性能突出的PP流延膜。該條件一方面對流延和熱處理生產(chǎn)裝置的設(shè)計和制造提出了較高要求，同時也使得流延膜生產(chǎn)過程中的能耗增大，導(dǎo)致操作成本和制造成本增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中備硬彈性聚丙烯流延膜的流延輥溫度和熱處理溫度較高的不足，提供一種硬彈性聚丙烯流延膜的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種硬彈性聚丙烯流延基膜的制備方法，步驟為：將乙烯-丙烯無規(guī)共聚物與均聚丙烯進行熔融共混，在流延機組上進行擠出流延，經(jīng)過牽伸冷卻后得到硬彈性聚丙烯流延膜，再將此流延膜進行熱處理。共混樹脂中含有的乙烯-丙烯無規(guī)共聚物使熔體在高應(yīng)力場下冷卻結(jié)晶時能夠形成更多的成核點，即使在較低的流延輥溫度下也能夠快速結(jié)晶，形成更多的成串平行排列的片晶結(jié)構(gòu)。在熱處理步驟，流延膜中乙烯-丙烯無規(guī)共聚物的存在提高了PP鏈段的運動能力，因而能夠在較低溫度下完善薄膜的片晶結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述的均聚丙烯的重均分子量為2.0×10⁵～5.0×10⁵，分子量分布寬度為3～7。

作為優(yōu)選，所述的乙烯-丙烯無規(guī)共聚物是以丙烯結(jié)構(gòu)單元為主要鏈結(jié)構(gòu)成份、乙烯結(jié)構(gòu)單元為次要鏈結(jié)構(gòu)成份的無規(guī)共聚丙烯樹脂，其中乙烯含量為2～5%，重均分子量為2.0×10⁵～5.0×10⁵，分子量分布寬度為4～8。