一种超薄耐温双向同步拉伸专用材料及制备方法与流程

本申请涉及一种超薄耐温双向同步拉伸专用材料及制备方法，属于高分子薄膜。

背景技术：

1、现有的聚丙烯薄膜电容器在电子信息产业和电力工业中具有广泛的应用，特别是作为电容器的主要电介质材料。聚丙烯薄膜比重小、化学性能稳定，经双向拉伸后的聚丙烯薄膜在电容器工作电压下可以保持较小介电厚度和较好的抗电强度，使其成为薄膜电容器的主要电介质材料。

2、随着电子信息产业和电力工业的发展，对薄膜电容器提出了更高的要求，现有聚丙烯薄膜耐温性较差，工作温度上升时容易软化变形，影响电容器的稳定性；同时热收缩率较高，使用时温度上升导致收缩变形，降低电容器的可靠性，薄膜的超薄性和耐温性能很难同时达到。现有中国专利中cn106024378a-一种超薄耐高温聚丙烯电容器金属化薄膜及其制备方法公开了通过在铝镀层上设置一层锌镀层，使电容器的散热性能大大增强，通过在锌镀层上设置一层具有多个凸形加厚区的耐高温层，增加了各镀层之间的牢固性，改善了电容器的耐温性能。但其一方面实际加工难度大，生产成本高，另一方面实际保温效果不理想，难以满足现在对于聚丙烯薄膜耐高温的要求。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供了一种超薄耐温双向同步拉伸专用材料及制备方法，通过采用特定的辐照改性聚丙烯、增强材料和反应助剂，三者协同增效，实现了聚丙烯膜超薄和耐高温的优异性能。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种超薄耐温双向同步拉伸专用材料，按照重量份数计，包括80-100份改性聚丙烯、15-20份增强材料和1-4份反应助剂制备而成；所述改性聚丙烯经辐照接枝改性制备得到，所述增强材料包括增强纤维和纳米无机材料，所述增强纤维和纳米无机材料的重量比为1：（3-6）。

3、可选地，所述改性聚丙烯是由聚丙烯颗粒接枝三烯丙基磷酸酯制备得到。

4、可选地，聚丙烯的重均分子量mw为30-50万，熔体流动速率为6-15g/10min；聚丙烯颗粒的粒径为0.5-1mm。

5、可选地，改性聚丙烯的制备办法为将聚丙烯颗粒与三烯丙基磷酸酯溶液混合浸渍，之后进行电子束辐照，辐照后升温至50-70℃，保温1-2h，洗涤干燥后即得。

6、可选地，辐射剂量为15-30kgy。

7、具体地，改性聚丙烯的制备办法为将聚丙烯颗粒与三烯丙基磷酸酯溶液混合在30℃下浸渍2h，之后进行电子束辐照，辐射剂量为20kgy，辐照后升温至60℃，保温2h，洗涤干燥后即得。

8、本申请通过采用三烯丙基磷酸酯辐照接枝聚丙烯进行改性，三烯丙基磷酸酯具备多个双键，辐射引发的自由基聚合反应活性高，每个分子都可以嫁接多个不饱和侧链，通过三烯丙基磷酸酯的接枝可以使聚丙烯的侧链结构从简单的甲基转变为含支链和极性p=o键的烯丙基结构，明显增加链段间的空间位阻效应，抑制链段运动，提高聚合物的玻璃化转变温度，同时，新的接枝基团也增强了聚合物链之间的相互作用力和链的刚性，提升了材料的热稳定性和机械强度。另一方面接枝改性可以改善聚丙烯与后续增强纤维和纳米无机材料之间的界面粘附性，有利于分散和固定增强材料，提高整体性能。

9、可选地，所述增强纤维为聚醚酰亚胺短切纤维，所述纳米无机材料为纳米硼化锆，增强纤维与纳米无机材料的重量比为1：（4-6）。

10、可选地，所述纳米硼化锆的粒径为10-30nm。

11、具体地，聚醚酰亚胺短切纤维的长度为0.8mm，直径为20μm。

12、具体地，选用聚醚酰亚胺短切纤维和纳米硼化锆作为增强材料，聚醚酰亚胺短切纤维能够均匀分散在改性聚丙烯基体中,可以形成有效的机械加固骨架,提升材料的抗拉强度，同时具有优异的热稳定性与改性聚丙烯基体良好匹配，提高耐高温性能；纳米硼化锆的加入使材料整体具备良好的热稳定性，热膨胀系数与聚丙烯匹配，同时具备良好的阻燃性能，最终三者协同作用能够实材料整体具备优异的耐高温性能。

13、可选地，所述反应助剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷和聚乙烯醇，重量比为1：（7-10）。

14、具体地，采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和聚乙烯醇一方面能够与纳米无机材料表面反应，实现无机纳米粒子与聚合物基体之间的良好分散，提高填料的分散性和界面结合力，另一方面有助于增强材料更均匀地分散在改性聚丙烯基体中，减少增强材料之间的聚集和分散不均匀性，有助于提高复合材料的均匀性和性能，复合反应助剂能够提高了它们之间的界面结合力，有效传递应力，增强界面强度，提高材料整体的机械和耐高温性能。

15、根据本申请的另一方面，还公开了一种如上述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料的制备方法，包括以下步骤：

16、（1）将改性聚丙烯、增强材料和反应助剂混合加入到螺杆挤出机中熔融混炼挤出，得到片状流体；

17、（2）将片状流体通过激冷辊和高压气刀进行铸片成型，获得膜片；

18、（3）采用机械拉伸机，进行纵向和横向拉伸，热定型后，冷却固化即得。

19、可选地，步骤（1）中挤出温度为200-230℃；步骤（2）中激冷辊的温度为85-95℃，高压气刀的气体温度85-95℃；

20、步骤（3）中纵向和横向拉伸温度为130-150℃，拉伸比为3:1；热定型温度为120-150℃，时间20-40min。

21、本申请的有益效果包括但不限于：

22、1．根据本申请的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，通过采用特定的改性聚丙烯，配合增强材料以及反应助剂，协同增效，使材料整体超薄同时具备优异的耐高温性能。

23、2．根据本申请的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，采用辐照改性接枝的改性聚丙烯增强了聚合物链链的刚性，提升了材料的热稳定性和机械强度，同时接枝改性可以改善聚丙烯与后续增强纤维和纳米无机材料之间的界面粘附性，提高整体性能。

24、3．根据本申请的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，采用复配增强材料作为增强骨架，使高度取向的分子链形成有效的机械支撑，使材料具备良好的机械性能，同时纳米填料进一步提高材料整体的耐高温性能。

25、4．根据本申请的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，通过采用复配反应助剂，一方面与增强材料和改性聚丙烯的表面发生化学反应，形成稳定的化学键合，提高了改性聚丙烯与增强材料之间的黏着力，加强了界面结合性能；另一方面改善了增强材料与改性聚丙烯的相容性，使改性聚丙烯与增强材料更均匀地分散在材料体系中，减少了相分离现象，提高了复合材料的均一性，有利于材料整体耐温性能的提高。

技术特征：

1.一种超薄耐温双向同步拉伸专用材料，其特征在于，按照重量份数计，包括80-100份改性聚丙烯、15-20份增强材料和1-4份反应助剂制备而成；

2.根据权利要求1所述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，其特征在于，所述改性聚丙烯是由聚丙烯颗粒接枝三烯丙基磷酸酯制备得到。

3.根据权利要求2所述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，其特征在于，聚丙烯的重均分子量mw为30-50万，熔体流动速率为6-15g/10min；聚丙烯颗粒的粒径为0.5-1mm。

4.根据权利要求1所述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，其特征在于，改性聚丙烯的制备办法为将聚丙烯颗粒与三烯丙基磷酸酯溶液混合浸渍，之后进行电子束辐照，辐照后升温至50-70℃，保温1-2h，洗涤干燥后即得。

5.根据权利要求4所述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，其特征在于，辐射剂量为15-30kgy。

6.根据权利要求1所述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，其特征在于，所述增强纤维为聚醚酰亚胺短切纤维，所述纳米无机材料为纳米硼化锆，增强纤维与纳米无机材料的重量比为1：（4-6）。

7.根据权利要求6所述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，其特征在于，所述纳米硼化锆的粒径为10-30nm。

8.根据权利要求1所述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料，其特征在于，所述反应助剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷和聚乙烯醇，重量比为1：（7-10）。

9.一种如权利要求1-8中任一所述的超薄耐温双向同步拉伸专用材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中挤出温度为200-230℃；步骤（2）中激冷辊的温度为85-95℃，高压气刀的气体温度85-95℃；步骤（3）中纵向和横向拉伸温度为130-150℃，拉伸比为3:1；热定型温度为120-150℃，时间20-40min。

技术总结
本申请公开了一种超薄耐温双向同步拉伸专用材料及其制备方法，按照重量份数计，包括80‑100份改性聚丙烯、15‑20份增强材料和1‑4份反应助剂制备而成；所述改性聚丙烯经辐照接枝改性制备得到，所述增强材料包括增强纤维和纳米无机材料，所述增强纤维和纳米无机材料的重量比为1：（3‑6）。本申请通过采用特定的辐照改性聚丙烯、增强材料和反应助剂，三者协同增效，实现了聚丙烯膜超薄和耐高温的优异性能。

技术研发人员：冯江平,李志坚,陈益鹏,丁邦建,范顺印
受保护的技术使用者：浙江南洋华诚科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15