[发明专利]一种低温制备硬弹性聚丙烯流延膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在较低流延辊温度和热处理温度下制备硬弹性聚丙烯流延膜的方法。

背景技术

硬弹性材料是由一些结晶或非晶聚合物在特定工艺条件下形成的、在受到拉伸时能够表现出橡胶一样高弹性的材料，由于这类材料的模量较之橡胶要高许多，使材料形变所需要的应力很大，因而被称为硬弹性材料。硬弹性材料具有高模量、高弹性、显著的低温弹性以及拉伸时形成微孔等特性，这些特性使其能够用于制备一些特殊材料。例如，利用硬弹性材料的高模量和高弹性，可以将其制成硬弹性纤维，用于制造各类弹性织物；利用硬弹性材料受到拉伸时形成微孔的特性，可将其制成平板微孔膜或者中空纤维微孔膜，用于物质的分离、浓缩、净化和回收利用等。

硬弹性聚丙烯流延膜在单向拉伸制备聚丙烯微孔膜过程中起着至关重要的作用。单向拉伸制备聚丙烯微孔膜的工艺过程分为挤出流延、热处理、拉伸三个步骤，挤出流延步骤是通过挤出流延和熔体牵伸制得具有垂直于挤出方向并相互平行排列的片晶结构的硬弹性流延膜；热处理步骤是将流延膜在一定温度下退火，使取向排列的片晶结构进一步完善，从而增强流延膜的硬弹性能；拉伸步骤主要是使片晶间的连接链拉开，诱导片晶变形并分离，从而形成沿拉伸轴取向的微孔结构。根据对硬弹性聚丙烯流延膜的弹性机理分析，聚丙烯流延膜的硬弹性主要是由垂直于挤出方向并且相互平等排列的片晶结构所赋予的。其中，结晶度、片晶厚度、片晶间距以及片晶取向程度等参数决定了流延膜硬弹性结构和硬弹性能。而流延膜的硬弹性结构和硬弹性能则影响到拉伸成孔性以及微孔膜的孔结构。流延膜的硬弹性结构越完善，其拉伸成孔性越好，形成的孔结构更加均匀致密。

为了在流延工艺中通过挤出流延和熔体牵伸制得具有较好拉伸成孔性的硬弹性聚丙烯流延膜，本专业领域的技术人员从流延工艺条件和热处理工艺条件两方面开展了研究工作，对于通过挤出流延和熔体牵伸制备硬弹性聚丙烯流延膜的工艺过程和工艺参数已经有公开的文献报道。例如，中国专利CN1613907A和中国CN101704299A都公开了通过挤出流延制备具有硬弹性聚丙烯流延膜的流延工艺条件和热处理条件。其中，挤出流延时的流延辊温度范围为60～120℃，热处理温度范围为100～150℃。尽管在该流延辊温度和热处理温度范围内都可以制得具有硬弹性的聚丙烯流延膜，但是随着流延辊温度和热处理温度升高，聚丙烯流延膜的硬弹性结构不断完善，硬弹性能不断增强，当接近于上述流延辊温度范围和热处理温度范围的上限时，反映聚丙烯流延膜硬弹性结构的结晶度、片晶厚度、片晶间距以及片晶取向程度等参数才能达到最佳值，从而使流延膜具有与较佳成孔性能相对应的硬弹性结构和硬弹性能。广东工业大学硕士学位论文（热处理及冷拉聚丙烯膜结晶行为和微观结构控制研究[D]，广东工业大学；2011年）在流延辊温度为100℃、热处理温度为145℃条件下，制备了弹性回复率达95%的PP流延膜。

综上所述，在没有对聚丙烯树脂进行改性的条件下，现有的硬弹性聚丙烯流延膜制备工艺只能在较高流延辊温度和热处理温度下才能得到结晶度、片晶厚度、片晶密度（片晶间距）以及片晶取向程度比较高，硬弹性能突出的PP流延膜。该条件一方面对流延和热处理生产装置的设计和制造提出了较高要求，同时也使得流延膜生产过程中的能耗增大，导致操作成本和制造成本增加。

发明内容

本发明克服现有技术中备硬弹性聚丙烯流延膜的流延辊温度和热处理温度较高的不足，提供一种硬弹性聚丙烯流延膜的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种硬弹性聚丙烯流延基膜的制备方法，步骤为：将乙烯-丙烯无规共聚物与均聚丙烯进行熔融共混，在流延机组上进行挤出流延，经过牵伸冷却后得到硬弹性聚丙烯流延膜，再将此流延膜进行热处理。共混树脂中含有的乙烯-丙烯无规共聚物使熔体在高应力场下冷却结晶时能够形成更多的成核点，即使在较低的流延辊温度下也能够快速结晶，形成更多的成串平行排列的片晶结构。在热处理步骤，流延膜中乙烯-丙烯无规共聚物的存在提高了PP链段的运动能力，因而能够在较低温度下完善薄膜的片晶结构。

作为优选，所述的均聚丙烯的重均分子量为2.0×10⁵～5.0×10⁵，分子量分布宽度为3～7。

作为优选，所述的乙烯-丙烯无规共聚物是以丙烯结构单元为主要链结构成份、乙烯结构单元为次要链结构成份的无规共聚丙烯树脂，其中乙烯含量为2～5%，重均分子量为2.0×10⁵～5.0×10⁵，分子量分布宽度为4～8。