一种微孔性聚丙烯薄膜的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：取聚丙烯加热进行流延、挤出或吹膜，并进行拉伸，通过引出辊引出并凝固得到晶体形态为α晶球晶的聚丙烯厚片，拉伸，获得厚度为10-250μm，膜的微孔的孔隙率总和为35～70％，孔径尺寸50-150nm的微孔性聚丙烯薄膜。本发明的方法工艺简单，产率高，制备获得的微孔性聚丙烯薄膜孔隙率高，微孔尺寸均一、排列规整、透过性好、低比重。广泛用于气体分离膜、反渗透膜等底膜；以及无菌包装、无菌帐等医用功能性材料；电池、电解电容器等各种隔膜；各种分离膜；尿布和生理卫生用品；衣服和医疗用的透湿防水材料；热敏接收纸用材料、油墨接收体材料等。
【专利说明】一种微孔性聚丙烯薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微孔性聚丙烯薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚丙烯具有成本低廉、物理化学性质稳定等优点，自1957年实现工业化以来，很快成为合成树脂中应用最广泛的一类热塑性高分子材料，在工业生产和经济发展中扮演着非常重要的角色。
[0003]微孔性聚丙烯薄膜除了具有聚丙烯材料的传统优点外，还具有优异的透过性和比重低等特征，所以被主要用于气体分离膜、反渗透膜等底膜；无菌包装、无菌帐等医用功能性材料；电池、电解电容器等各种隔膜；各种分离膜(过滤器)；尿布和生理卫生用品为代表性物品；衣服和医疗用的透湿防水材料；热敏接收纸用材料、油墨接收体材料等广泛用途。
[0004]目前，拉伸法制备微孔性聚丙烯薄膜主要有两种方式，一种被称为层合拉伸法，通过熔体高速拉伸淬冷获得低结晶度的取向薄膜基膜，该基膜中的晶体形态主要是层状叠合晶片。然后基膜经过一系列冷/热处理，并进行拉伸、热定型，得到具有大量孔洞的微孔性聚丙烯薄膜。另一种是在聚丙烯中加入β晶型成核剂，制备具有高含量β晶的聚丙烯基膜。然后拉伸该聚丙烯基膜，通过β和α晶密度的差别以及膜片内部的缺陷，在膜片内部形成微界面或缝隙，进而获得微孔性聚丙烯薄膜。在上述的制备方法中，特殊的晶体形态(如层合拉伸法需要层状叠合晶片)和晶型(如β晶体法需要高β晶体含量)是基本条件，对于最终微孔形成至关重要。另外，在层合拉伸法中，为了加固层状叠合晶片的力学强度，往往需要较为复杂的热处理和拉伸工艺，较难进一步提高生产率，而且只能进行单向拉伸，获得的微孔性薄膜的横向强度较低，一定程度上限制了此种类型薄膜的使用范围。而在β晶体法中，由于薄膜的生产率、性能对β晶体的含量和稳定性有较高的要求，不仅要使用含有β晶体成核剂的聚丙烯，而且更优选在较高的高温气氛下(超过100°C)使其固化较长的时间，进行薄片化，制作未拉伸基膜的浇铸工序中需要有特殊熔融结晶化条件，因此制备此类微孔性薄膜的工艺也很复杂。总的来说，β晶体法仍普遍存在着生产率低、产率难以提高的问题。另外，β晶体法所获得的微孔性聚丙烯薄膜，各种介质的透过性能较差，很难向要求高透过性能的过滤器、电池隔膜用途等所代表的高附加值领域拓展。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术存在的工艺复杂、产率低的不足，提供一种微孔性聚丙烯薄膜的制造方法。
[0006]本发明的技术方案概述如下:
[0007]微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0008](I)取聚丙烯加热至190?240°C进行流延、挤出或吹膜，并进行拉伸，通过引出辊引出并凝固得到厚度为100?1000 μ m的晶体形态为α晶球晶的聚丙稀厚片；所述α晶球晶的平均直径为0.1?70 μ m ;
[0009](2)对步骤(I)得到厚片进行拉伸，获得厚度为10-250 μ m，膜的微孔的孔隙率总和为35?70%，孔径尺寸50-150nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0010]步骤⑴拉伸的倍数优选为2?60倍。
[0011]聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯至少一种，聚丙烯重均分子量在150000?700000之间，分子量分布在3?15之间，13C-NMR全同立构规整度为95.0?99.9%，室温二甲苯可溶物含量为5.0?0.1wt %，熔体流动指数在载荷2.16kg、230°C时为0.5?6g/10mino
[0012]引出辊的温度优选30?100°C。
[0013]步骤⑵拉伸的温度优选20?140°C。
[0014]步骤⑵拉伸为单向纵向拉伸，拉伸的倍数优选2?10倍。
[0015]步骤⑵拉伸为双向拉伸，纵向拉伸的倍数优选2?10倍，横向拉伸的倍数优选2?6倍。
[0016]本发明的方法工艺简单，产率高，制备获得的微孔性聚丙烯薄膜孔隙率高，微孔尺寸均一、排列规整、透过性好、低比重。广泛用于气体分离膜、反渗透膜等底膜；以及无菌包装、无菌帐等医用功能性材料；电池、电解电容器等各种隔膜；各种分离膜(过滤器)；尿布和生理卫生用品；衣服和医疗用的透湿防水材料；热敏接收纸用材料、油墨接收体材料等。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例1步骤(I)所得聚丙烯厚片表面经浓硫酸刻蚀后3h后的扫描电镜照片。
[0018]图2.本发明实施例1获得的微孔性聚丙烯薄膜的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例，该领域专业人员对本发明技术方案所作的改变，均应属于本发明的保护范围内。
[0020]实施例1
[0021]微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0022](I)选取重均分子量为700000、分子量分布为15.0、13C_NMR全同立构规整度为99.9 %、室温二甲苯可溶物含量为0.1wt %、熔体流动指数0.5g/10min (载荷2.16kg，230°C )的均聚聚丙烯，加热至240°C挤出，并进行拉伸倍数为60倍的拉伸，然后通过引出辊引出并凝固得到聚丙烯厚片，引出辊的温度为100°C。得到的聚丙烯厚片的厚度为ΙΟΟμπι，厚片的晶体形态主要为α晶球晶，α晶球晶的平均直径为70 μ m(见图1)。
[0023](2)对聚丙烯厚片进行分步双向拉伸，首先进行纵向拉伸，拉伸倍数为10倍，然后进行横向拉伸，拉伸倍数为2倍，纵向拉伸和横向拉伸的拉伸温度都为140°C，最后定型得到厚度为15ym，膜的微孔的孔隙率总和为35%，孔径尺寸为150nm的微孔性聚丙烯薄膜(见图2)。实施例2
[0024]微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0025](I)选取重均分子量为150000、分子量分布为3、13C_NMR全同立构规整度为95.0 %、室温二甲苯可溶物含量为5.0wt %、熔体流动指数6g/10min (载荷2.16kg，230°C )的共聚聚丙烯，加热至190°C流延，并进行2倍拉伸，然后通过引出辊引出并凝固得到聚丙烯厚片，引出辊的温度为30°C。得到的聚丙烯厚片的厚度为1000 μ m，厚片的晶体形态主要为α晶球晶，α晶球晶的平均直径为0.1 μ m。
[0026](2)对聚丙烯厚片进行同步双向拉伸，纵向拉伸和横向拉伸的拉伸倍数都为2倍，纵向拉伸、横向拉伸的拉伸温度都为20°C，并最后定型得到厚度为250μπι，膜的微孔的孔隙率总和为70%，孔径尺寸为50nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0027]实施例3
[0028]微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0029](I)选取重均分子量为460000、分子量分布为4.0、13C_NMR全同立构规整度为99.3 %、室温二甲苯可溶物含量为0.9wt %、熔体流动指数4.7g/10min(载荷2.16kg，230°C )的均聚聚丙烯以及重均分子量为560000、分子量分布为9.0、13C_NMR全同立构规整度为97.2%、室温二甲苯可溶物含量为3.2wt%、熔体流动指数1.2g/10min(载荷2.16kg，230°C )的共聚聚丙烯按照质量比7:3进行混合，加热至200°C吹膜，并进行40倍拉伸，然后通过引出辊引出并凝固得到聚丙烯厚片，引出辊的温度为40°C。得到的聚丙烯厚片的厚度为100 μ m,厚片的晶体形态主要为α晶球晶，α晶球晶的平均直径为15 μ m。
[0030](2)对聚丙烯厚片进行单向的纵向拉伸，拉伸的温度为140°C，拉伸倍数为10倍并最后定型，得到厚度为?ο μ m,膜的微孔的孔隙率总和为35%，孔径尺寸为SOnm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0031]实施例4
[0032]微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0033](I)选取重均分子量为380000、分子量分布为4.1、13C_NMR全同立构规整度为
95.8 %、室温二甲苯可溶物含量为4.9wt %、熔体流动指数5.7g/10min (载荷2.16kg，230°C )的均聚聚丙烯，加热至195°C挤出，进行13倍拉伸，然后通过引出辊引出并凝固得到聚丙烯厚片，引出辊的温度为100°C。得到的聚丙烯厚片的厚度为200 μ m，厚片的晶体形态主要为α晶球晶，α晶球晶的平均直径为10 μ m。
[0034](2)将聚丙烯厚片进行单向纵向拉伸，拉伸的温度为120°C，拉伸倍数为2倍并最后定型，得到厚度为13μπι，膜的微孔的孔隙率总和为58%，孔径尺寸10nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0035]实施例5
[0036]微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0037](I)选取重均分子量为660000、分子量分布为9.1、13C_NMR全同立构规整度为
96.2 %、室温二甲苯可溶物含量为3.8wt %、熔体流动指数0.7g/10min(载荷2.16kg，230°C )的均聚聚丙烯，加热至220°C挤出，并进行7倍拉伸，然后通过引出辊引出并凝固得到聚丙烯厚片，引出辊的温度为40°C。得到的聚丙烯厚片的厚度为180μπι，厚片的晶体形态主要为α晶球晶，α晶球晶的平均直径为20 μ m。
[0038](2)将聚丙烯厚片进行同步双向拉伸。纵向拉伸和横向拉伸的拉伸倍数都为6倍，纵向和横向拉伸的拉伸温度都为110°C，最后定型，得到厚度为15μπι，膜的微孔的孔隙率总和为65%，孔径尺寸IlOnm的微孔性聚丙烯薄膜。
【权利要求】
1.微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，其特征是包括如下步骤: (1)取聚丙烯加热至190?240°C进行流延、挤出或吹膜，并进行拉伸，通过引出辊引出并凝固得到厚度为100?100ym的晶体形态为α晶球晶的聚丙稀厚片；所述ct晶球晶的平均直径为0.1?70 μ m ; (2)对步骤(I)得到厚片进行拉伸，获得厚度为10-250μπι，膜的微孔的孔隙率总和为35?70%，孔径尺寸50-150nm的微孔性聚丙烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，其特征是所述步骤(I)拉伸的倍数为2?60倍。
3.根据权利要求1所述的微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，其特征是所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯至少一种，重均分子量在150000?700000之间，分子量分布在3?15之间，13C-NMR全同立构规整度为95.0?99.9 %，室温二甲苯可溶物含量为5.0?0.1wt %，熔体流动指数在载荷2.16kg、230°C时为0.5?6g/10min。
4.根据权利要求1所述的微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，其特征是引出辊的温度是30 ?100。。。
5.根据权利要求1所述的微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，其特征是所述步骤(2)拉伸的温度为20?140°C。
6.根据权利要求1所述的微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，其特征是所述步骤(2)拉伸为单向纵向拉伸，拉伸的倍数为2?10倍。
7.根据权利要求1所述的微孔性聚丙烯薄膜的制备方法，其特征是所述步骤(2)拉伸为双向拉伸，纵向拉伸的倍数为2?10倍，横向拉伸的倍数为2?6倍。
【文档编号】B29K23/00GK104175544SQ201410423834
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】亢景付 申请人:天津大学