用于制备聚丙烯微孔膜的聚丙烯组合物及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制备聚丙烯微孔膜的聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物的熔体流动速率为2.5~8.0g/10min，氧化诱导期不低于10分钟，β晶含量（KDSC）不低于90%。本发明还涉及该聚丙烯组合物的制备方法。本发明提供的聚丙烯组合物有效地改善了微孔膜的成型加工性能、尤其适用于干法双向拉伸工艺成型的聚丙烯微孔膜。采用本发明的聚丙烯组合物制备得到的微孔隔膜透气性能好、具有更小的厚度波动性和更优异的拉伸强度及抗穿刺强度。其可以应用于锂离子电池隔膜，也可用于人工肾透析膜、人工肺膜、无菌过滤和无菌包装膜、空气净化膜、水处理用膜、气体分离用膜以及食品保鲜膜等领域。
【专利说明】用于制备聚丙烯微孔膜的聚丙烯组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚丙烯组合物，具体涉及一种用于制备聚丙烯微孔膜的聚丙烯组 合物，本发明还涉及该聚丙烯组合物的制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯微孔膜是以聚丙烯为原料，通过特殊的成型方式得到的平均孔径在 0. OflO微米之间的微孔膜，聚丙烯微孔膜由于同时兼有功能膜的高效分离能力和塑料薄 膜的优良力学性能，可以完全阻隔大于〇.2~0.5μ的各种细菌和0. 1μ以上的尘埃，甚至可 以阻隔部分较大的病毒，因此在医药、电池、空气净化、食品工业乃至日常生活等领域得到 广泛应用。
[0003] 聚丙烯微孔膜的干法双向拉伸工艺是通过在PP中加入具有成核作用的β晶型改 进剂，利用PP不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔。与单向拉伸 相比，其在横向方向的强度有所提高，而且可以根据隔膜对强度的要求，适当的改变横向和 纵向的拉伸比来获得所需性能，同时双向拉伸所得的微孔的孔径更加均匀，透气性更好。
[0004] 干法双向拉伸工艺生产的隔膜经过双向拉伸，在纵向拉伸强度相差不大的情况 下，横向拉伸强度要明显高于干法的单向拉伸工艺生产的隔膜。物理性能和机械性能优良， 且干法拉伸工艺较简单，无污染，是锂离子电池隔膜制备的常用方法，但该工艺存在孔径及 孔隙率较难控制，拉伸比较小，只有约1~3,同时低温拉伸时容易导致隔膜穿孔，产品不能做 得很薄。
[0005] 干法双向拉伸工艺技术完全由国内开发，目前已广泛推向市场应用，但市场上还 没有专门的隔膜专用料开发和供应，造成该工艺生产的薄膜的厚度均匀性较难控制，双向 拉伸隔膜生产成品率低，产品品质低下的问题较为突出，影响了国产锂离子电池隔膜的产 业化进程。
[0006] 双向拉伸工艺制备聚丙烯微孔膜的第一步是选择或制备合适原料，原料的分散 性、可加工性和力学性能直接影响微孔膜的成型情况及其性能。因此，开发一种具有良好加 工成膜性和薄膜力学性能的干法双向拉伸工艺微孔膜用聚丙烯组合物迫在眉睫。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种用于制备聚丙烯微孔膜的聚丙烯组合物，该聚丙烯组 合物同时具有良好的成膜加工性能和良好的力学性能。
[0008] 本发明的具体技术方案如下： 一种用于制备聚丙烯微孔膜的聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物的熔体流动速率为 2. 5~8. 0 g/10min，氧化诱导期不低于10分钟，β晶含量（KDS。）不低于90%。
[0009] 聚丙烯组合物按重量分数计包括如下物质： 聚丙烯树脂A ΚΓ90份 聚丙烯树脂B ΚΓ90份 聚烯烃蜡 0. 5飞份 β晶成核剂 0.05?0.5份 抗氧化剂 0. 05?1份 无机填料 （Γ〇. 5份； 所述聚丙烯树脂A为均聚聚丙烯，其重均分子量为3(Γ100万，等规指数不低于96. 0%， 优选的等规指数不低于96. 5% ;所述聚丙烯树脂B为均聚聚丙烯，其重均分子量为5~21. 2 万，等规指数不低于96. 0%，优选的等规指数不低于96. 5%。
[0010] 所述无机填料为纳米二氧化硅或者纳米碳酸钙。
[0011] 聚丙烯组合物中β晶成核剂的加入量优选为0.08、. 3份，所述β晶成核剂选自 稠环芳烃成核剂、有机羧酸及其盐类成核剂、芳香酰胺类成核剂、稀土类成核剂中的一种或 两种以上任意比例混合。
[0012] 所述β晶成核剂选自喹吖啶酮、庚二酸锌、庚二酸钠、庚二酸钙、庚二酸钡、、辛二 酸钙、Ν' N-二环己基对苯二甲酰胺、萘二环己酰胺、均苯三甲酰-三（2，3-二甲基环己胺）、 2,6_二（Ν-2，2，6，6 -四甲基哌啶基）萘二酰胺、稀土 β成核剂中的一种或两种以上任 意比例混合。
[0013] 所述聚烯烃蜡为平均分子量在500(Γ10000之间的聚乙烯蜡或者平均分子量在 800(Tl5000之间的聚丙烯蜡。
[0014] 本发明使用的抗氧化剂为本领域内的常规抗氧化剂即可。
[0015] 本发明对聚丙烯组合物的生产方法没有限制，优选的，采用如下方法进行制备，将 两种聚丙烯树脂及其添加剂经过高速混合器混合后，通过双螺杆挤出机在170°c ~280°C范 围内经过熔体共混挤出造粒，从而实现各组分间的均匀分散而得到聚丙烯组合物。
[0016] 采用本发明提供的聚丙烯组合物制备聚丙烯微孔膜，可以采用现有的熔体双向拉 伸成型的方法。聚丙烯微孔膜通过双向拉伸法成型时，β晶型相比α晶型具有更低的结 晶密度、熔融温度和熔融热焓。利用β晶型和α晶型的这些物理性能的差异，加入β晶 成核剂使得聚丙烯优先生成β晶型，并将挤出β晶型片材同时晶型双轴拉伸或依次拉伸， 在拉伸过程中聚丙烯的β晶型向α晶型转变，密度增加导致薄膜形成微孔结构，从而制 得聚丙烯微孔膜。这种聚丙烯微孔膜的制造工艺具体而言，将聚丙烯组合物通过挤出机在 19(T280°C挤出铸片，并依次经过纵向和横向拉伸，拉伸温度10(Tl2(TC，拉伸比5?7,拉伸 后的薄膜经130°C下热定型5分钟，即可得到聚丙烯微孔膜。
[0017] 本发明的有益效果是：采用本发明提供的聚丙烯组合物可直接用于挤出加工聚丙 烯微孔膜、方法简单、适于大规模生产。本发明提供的聚丙烯组合物有效地改善了微孔膜的 成型加工性能、尤其适用于干法双向拉伸工艺成型的聚丙烯微孔膜。采用本发明的聚丙烯 组合物制备得到的微孔隔膜透气性能好、具有更小的厚度波动性和更优异的拉伸强度及抗 穿刺强度。其可以应用于锂离子电池隔膜，也可用于人工肾透析膜、人工肺膜、无菌过滤和 无菌包装膜、空气净化膜、水处理用膜、气体分离用膜以及食品保鲜膜等领域。
【具体实施方式】
[0018] 下面对本发明的【具体实施方式】进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护 范围并不受这些【具体实施方式】的限制，而是由权利要求书来确定。
[0019] 熔体流动速率（MFI)的测定参照标准GB/T 3682-2008进行，测定条件为230°C和 2. 16公斤负荷。
[0020] OTI (氧化诱导期）的测定参照标准GB/T17391-1998进行。
[0021] 聚丙烯组合物的β晶含量（KDS。）按以下方法计算：称取5?6 mg试样，在差示扫 描量热仪上，N2气氛，升、降温速率均为KTC /min。从差示扫描量热仪上的熔融曲线得到α 晶型和β晶型的峰值熔点（Tm，a，);对熔融峰面积积分后，得到α晶型和β晶型的熔 融焓（H m，a，Hm，e)。用下式计算β晶型含量（KDSC)。
[0022]
【权利要求】
1. 一种用于制备聚丙烯微孔膜的聚丙烯组合物，其特征在于该聚丙烯组合物的熔体流 动速率为2. 5~8. 0 g/10min，氧化诱导期不低于10分钟，0晶含量（KDS。）不低于90%。
2. 根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于该聚丙烯组合物按重量分数计包 括如下物质： 聚丙烯树脂A 1(T90份 聚丙烯树脂B 1(T90份 聚烯烃蜡 0. 5飞份 3晶成核剂 0.05?0.5份 抗氧化剂 0. 05?1份 无机填料 （To. 5份； 所述聚丙烯树脂A为均聚聚丙烯，其重均分子量为3(T100万，等规指数不低于96. 0% ; 所述聚丙烯树脂B为均聚聚丙烯，其重均分子量为5~20万，等规指数不低于96. 0%。
3. 根据权利要求2所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述无机填料为纳米二氧化硅或 者纳米碳酸钙。
4. 根据权利要求2或3所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述0晶成核剂选自稠环芳 烃成核剂、有机羧酸及其盐类成核剂、芳香酰胺类成核剂、稀土类成核剂中的一种或两种以 上任意比例混合。
5. 根据权利要求4所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述0晶成核剂选自喹吖啶酮、 庚二酸锌、庚二酸钠、庚二酸钙、庚二酸钡、、辛二酸钙、N'N-二环己基对苯二甲酰胺、萘二环 己酰胺、均苯三甲酰-三（2,3_二甲基环己胺）、2,6_二（N-2，2，6，6 -四甲基哌啶基） 萘二酰胺、稀土 3成核剂中的一种或两种以上任意比例混合。
6. 根据权利要求2或3所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述聚烯烃蜡为平均分子量 在5000~10000之间的聚乙烯蜡或者平均分子量在8000~15000之间的聚丙烯蜡。
7. 权利要求1至6任一项所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于包括如下步 骤： (1) 称取各原料物质，然后均匀混合， (2) 将混合后的原料物质通过双螺杆挤出机在170°C ~280°C范围内经过熔体共混挤出 造粒，得到聚丙烯组合物。
【文档编号】C08L23/12GK104419066SQ201310404475
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】左胜武, 傅勇, 邱敦瑞, 徐振明, 张宝强, 柯卓, 尚小杰 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化扬子石油化工有限公司