[发明专利]一种透过性聚丙烯薄膜及制备方法

说明书

本发明属于材料领域，具体公开了一种透过性聚丙烯薄膜及制备方法，该透过性聚丙烯薄膜包括聚丙稀基树脂和β成核剂，以聚丙稀基树脂和β成核剂混合物的总重量为100份计，其中β成核剂的重量为3～15份；透过性聚丙烯薄膜的表面和内部具有分布均匀的连通微孔，连通微孔窄边的平均直径为0.1～1.0μm。本发明通过控制退火条件就可以调控透过性聚丙烯薄膜微孔的孔径大小，制备方法简单环保，易于工业化，且该透过性聚丙烯薄膜可用于气体分离、无菌包装，透气性防水材料等领域，应用广泛。

技术领域

本发明属于材料领域，更具体地，涉及一种透过性聚丙烯薄膜及制备方法。

背景技术

聚丙烯是一种半结晶聚合物，具有多种晶型，常见的是α和β晶型。与α晶型相比，β晶型具有热力学上亚稳定，动力学上不稳定的性质，只有在特定的条件下才能获得，比如，存在温度梯度场或者加入特定成核剂。然而，具有β晶体的等规聚丙烯，其室温和低温冲击性能好，热变形温度高，在高速拉伸下可以表现出较高的韧性和延展性，不易脆裂，这一现象与β晶体本身所具有的特殊结构有关，其与α晶体相比，β晶体内的系带分子较少，结构松散，没有像α晶体那样的十字交叉结构。

利用熔融-拉伸法制备聚丙烯微孔膜最早由美国Celanese公司的H.S.Bierenhaum等人于1974年提出并研究成功。基本原理是在相对低的熔融温度和高应力下挤出薄膜，聚丙烯分子沿拉伸方向取向成核，形成垂直于拉伸方向的折叠链片晶结构，冷却后在略低于熔点温度下进行冷拉伸和热拉伸，在机械应力的作用下，结晶区域会产生微孔，然后通过热定型固定此微孔，最终得到多孔结构。这种含有α晶体的聚丙稀铸片，经过单向拉伸后产生微孔的方法也被称为Celgard方法。

不同于α晶体成孔的机理，β晶体在拉伸过程中可以转变成α晶体，而β晶体的密度小于α晶体的密度，在相同质量的前提下，α晶体的体积更小，因此拉伸后可以形成微孔。通过拉伸过程中的相转变原理制备微孔膜已经有很多报道了。CN1062357A发明了一种高透过性聚丙烯微孔膜，该膜在各个方向上的力学性能均匀。CN101245150A制备得到了一种不对称性的聚丙烯多孔膜，膜的一表面具有贯通的微孔，另一表面无微孔。CN1296195C通过调整成核剂在熔体中的取向，从而控制β晶体的取向，获得了高透过性的微孔膜。此外，文献中对于β聚丙烯拉伸成孔以及相关机理的研究也有很多报道。相比于Celgard方法制备得到的微孔膜，由含有β晶体的聚丙烯铸片拉伸得到的微孔膜，透气率高，力学强度好，但是微孔的孔径不易于调控。

除了结晶度的影响因素之外，聚丙烯中β晶体生长的完善程度对于微孔膜种多孔结构也具有一定的影响，通过对β聚丙烯厚铸片进行在线退火，可以制备得到生长较完善的β捆束状晶体，减小聚丙烯中β晶体存在的缺陷，进而制备得到微孔孔径较大的微孔膜。因此，通过控制退火条件就可以调控微孔的孔径大小，该方法简单易行，并且无污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种内部与表面均具有微孔的透过性聚丙烯薄膜，且该薄膜不仅可实现微孔孔径可调，而且制备方法简单无污染，易于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种透过性聚丙烯薄膜，所述透过性聚丙烯薄膜包括聚丙稀基树脂和β成核剂，以聚丙稀基树脂和β成核剂混合物的总重量为100份计，所述β成核剂的重量为3～15份；

所述透过性聚丙烯薄膜的表面和内部具有分布均匀的连通微孔，所述连通微孔窄边的平均直径为0.1～1.0μm。

本发明第二方面提供一种透过性聚丙烯薄膜的制备方法，该制备方法包括：

(1)将聚丙烯基树脂与β成核剂混合均匀、挤出造粒、烘干，制得母粒；

(2)将所述母粒、聚丙烯基树脂以及任选的助剂混合均匀并烘干后，熔融挤出，得到混合熔体；

(3)将混合熔体依次经过流延辊、退火辊以及胶辊后，经收卷辊得到初始膜片；其中，所述流延辊的温度为100～140℃，所述退火辊的温度为80～140℃；