[发明专利]一种富含α横晶的聚丙烯膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种富含α横晶的聚丙烯膜，所述富含α横晶的聚丙烯膜是将聚丙烯薄膜的表面与表面分散有α成核剂的层状基板的表面直接接触，然后使聚丙烯薄膜熔融，结晶后得到的。本发明富含α横晶的聚丙烯膜中，α横晶的含量接近100％，α横晶是连续有序的，且是沿垂直于膜面的方向朝内部生长的，并且该聚丙烯膜中不含成核剂。本发明还提供了制备上述富含α横晶的聚丙烯膜的方法，该方法操作简单、控制方便、生产效率高，具有广阔的前景。

技术领域

本发明属于材料加工领域，具体涉及一种富含α横晶的聚丙烯膜及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)因为低廉的价格和优良的性能在生产、生活中得到了广泛的应用。作为一种半结晶聚合物，聚丙烯的性能和用途在很大程度上取决于其结晶行为。聚丙烯主要有三种晶型，分别是α晶、β晶和γ晶。其中，α晶型对聚丙烯具有增强材料刚性、提高耐热温度、降低浊度、抗蠕变和提高表面光泽度等作用。在通常加工条件下，熔体经自然冷却得到的均相结晶主要是α晶型，不过在自然冷却时，α晶型生长速度较慢，而且α球晶尺寸比较大，数量也比较少，故对材料力学性能的改善不是很大。因此，为了制备更多的α球晶，减小α球晶的尺寸，并提高结晶速率，最为有效和简便的方法便是外加α成核剂。现阶段，α成核剂已经被广泛应用于改善聚丙烯的力学性能，以及微孔膜制备等领域。

此外，聚丙烯还具有多种晶体形态，例如球晶、串晶、横晶等。自从1952年发现横晶结构以来，学者们便进行了大量的研究工作。当聚丙烯熔体与异相表面相接触时，异相表面会形成密度很大的结晶成核点，使得聚丙烯晶片只能沿垂于异相表面的方向生长，产生了晶片呈平行排列的聚丙烯横晶。目前，获得聚丙烯横晶最常用的方法是在聚丙烯基体中加入或者原位形成纤维。不同种类纤维具有不同的成核能力，而当纤维的成核能力不强时，还可通过对纤维表面进行处理或者在纤维表面涂覆成核剂，进而诱导横晶生成。大量的研究表明，聚丙烯横晶的生成可以改善纤维和基体之间的粘合，优化界面应力的传递，进而提高界面的剪切强度，还可以改善材料的宏观力学性能，例如拉伸强度、冲击强度和弯曲强度等。

研究发现，兼有横晶结构和α晶型的α横晶，能够显著改善聚丙烯的性能。例如，本课题组之前申请的中国专利CN 105538735 A中公开了一种含有含量可控且连续有序α横晶层的聚丙烯材料及其制备方法，证明兼有横晶结构和α晶型的α横晶，能够显著提高聚丙烯材料的性能。该专利以聚丙烯和α成核剂按照一定配比混合造粒后，与纯的聚丙烯颗粒，经过微层共挤出装置熔融挤出，得到一种含有大量α横晶且α横晶二维有序的高韧性聚丙烯交替层状材料。

但是，该专利公开的聚丙烯材料是由一层球晶一层横晶相互交替的多层结构组成的，无法得到完全由α横晶构成的材料，不利于准确地衡量α横晶所带来的性质提升，也无法充分发挥α横晶的潜能；此外，为了得到α横晶，在多层结构中的球晶层加入了成核剂，因此最终得到的产品中是含有成核剂的，这些成核剂在产品使用过程中会逐渐向表面扩散，对于产品外观和性能均有不利影响。

所以，为了得到更好性能的聚丙烯材料，还需要探索出一种制备富含连续、高度取向的α横晶，且不含成核剂的聚丙烯材料的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富含连续、高度取向的α横晶，且不含成核剂的聚丙烯材料及其制备方法。

本发明提供了一种富含α横晶的聚丙烯膜，所述富含α横晶的聚丙烯膜是将聚丙烯薄膜的表面与表面分散有α成核剂的层状基板的表面直接接触，然后使聚丙烯薄膜熔融，结晶后得到的。

进一步地，所述富含α横晶的聚丙烯膜是通过以下步骤制备得到的：

(1)制备聚丙烯薄膜；

(2)制备均匀分散有α成核剂的层状基板：在制备基板的过程中加入α成核剂，搅拌，混合均匀，成型，得到均匀分散有α成核剂的层状基板；