專利名稱：聚烯烴微孔膜制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚烯烴微孔膜的制備方法。
背景技術(shù)：
聚烯烴微孔膜系高分子膜，是孔徑在5nm 1000nm之間的多孔膜，單層聚烯烴微孔膜應(yīng)用于透氣性材料如尿不濕、醫(yī)用敷料、衣物襯料、液體分離、超濾和膜過濾，以及超級電容器和電池隔膜材料中。隨著高分子產(chǎn)品的日益發(fā)展及廣泛應(yīng)用，對高分子產(chǎn)品尤其是透氣性材料、超濾、膜過濾、超級電容器和電池隔膜材料所用高分子聚烯烴微孔膜的技術(shù)要求也越來越高。在公知技術(shù)中，現(xiàn)有的聚烯烴微孔膜制備方法主要有干法(熔融拉伸法)和濕法(熱致相分離法)兩種，其中干法具體又分為單向拉伸法和雙向拉伸法。濕法工藝是將高沸點小分子物質(zhì)作為致孔劑添加到聚烯烴中并溶于有機(jī)溶劑形成鑄片，然后降溫發(fā)生相分離，用有機(jī)溶劑萃取出小分子，進(jìn)行雙向拉伸后形成微孔結(jié)構(gòu)。濕法制備工藝中需要大量的溶劑，常常造成環(huán)境污染，且工藝相對復(fù)雜，設(shè)備投資較大。干法雙向拉伸工藝主要是通過在聚丙烯中加入具有成核作用的13晶型改進(jìn)劑，在拉伸過程中發(fā)生13晶向a晶的轉(zhuǎn)變，利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異形成微孔結(jié)構(gòu)，用于生產(chǎn)單層PP微孔膜。但由于P晶型改進(jìn)劑的添加量極小混合均勻難度較大、P晶向a晶的轉(zhuǎn)化率不易控制，造成微孔膜孔隙均勻度較差，并且這種工藝對生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)要求較高。干法單向拉伸工藝是通過熔融擠出生產(chǎn)硬彈性片的方法，制備出低結(jié)晶度、高取向的聚烯烴基膜，然后在烘箱內(nèi)進(jìn)行高溫退火獲得高結(jié)晶度的薄膜；再將這種薄膜經(jīng)兩步單向拉伸形成微孔膜，第一步先在低溫下拉伸出銀紋缺陷，第二步將銀紋缺陷拉伸放大形成微孔結(jié)構(gòu)；現(xiàn)有的干法單向拉伸工藝，均采用單一溫度下退火，拉伸點較少，導(dǎo)致微孔膜孔隙分布均一性較差，生產(chǎn)速率較低。還有的單向拉伸工藝在制備聚丙烯微孔膜時加入了單組份成核劑和植物油，工藝復(fù)雜，并且所形成的微孔膜孔隙均勻度較差。至今，能高速生產(chǎn)(達(dá)到20米/分鐘以上)孔隙均一性較好的聚烯烴微孔膜的生產(chǎn)工藝還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決現(xiàn)有制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)速率低、
微孔膜孔隙均一性較差的問題、提供一種不污染環(huán)境、設(shè)備投資小、生產(chǎn)速率高、微孔孔隙
均勻的聚烯烴微孔膜制備方法。 解決上述問題所采用的技術(shù)方案是 —種聚烯烴微孔膜制備方法，它按如下工序進(jìn)行 A、流延制備基膜，將原料聚丙烯或/和聚乙烯原料中的任一種，在聚丙烯為190 27(TC，聚乙烯為160 27(TC的條件下，對原料進(jìn)行熔融，采用流延法制成基膜；
B、退火處理，將步驟A中制備的基膜入烘箱內(nèi)進(jìn)行退火處理，烘箱溫度為70 155t:，對于單層膜退火處理的時間為10分鐘 24個小時； C、多點拉伸成孔，將步驟B中退火處理后的基膜在10 155t:下拉伸，牽伸速率為
30. 1 30. 0米/分鐘，拉伸比為100% 400%，先在10 IO(TC的溫度和300 900% / 分鐘的拉伸倍率下進(jìn)行冷拉形成銀紋缺陷，然后再在100 155t:的溫度和100 400% / 分鐘的拉伸倍率下進(jìn)一步拉伸形成微孔結(jié)構(gòu)； D、熱定型處理，將步驟C中拉伸后形成微孔的薄膜先進(jìn)行負(fù)拉伸，消除部分內(nèi)應(yīng) 力，再將聚丙烯微孔膜在70 16(TC，聚乙烯微孔膜在60 13(TC條件下熱定型處理5分 鐘 10個小時，即成為聚烯烴微孔膜產(chǎn)品。 上述聚烯烴微孔膜制備方法，所述退火處理步驟B的退火過程分為2 6段，即按
照設(shè)定的烘箱溫度從低到高、分為2 6個溫度梯度段完成退火工序。 上述聚烯烴微孔膜制備方法，所述多點拉伸成孔步驟C是采用3 40個拉伸點。 上述聚烯烴微孔膜制備方法，所述熱定型處理步驟D中的負(fù)拉伸是指將拉伸成孔
后的單層薄膜在90 155t:的溫度條件下進(jìn)行拉伸，其拉伸比為負(fù)值，具體操作方法是將
膜的線速度在拉伸方向按照一定的比率減緩，使拉伸后的微孔膜產(chǎn)生應(yīng)力松弛。 上述聚烯烴微孔膜制備方法，所述原料為聚乙烯和聚丙烯的混合物，其工藝與聚
乙烯微孔膜的制作步驟相同。 本發(fā)明將原料聚乙烯或聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯混合物，按照上述A、流延制備基 膜；B、多段退火處理；C、多點拉伸成孔；D、熱定型處理這4項工序步驟進(jìn)行制作，制成聚烯 烴微孔膜產(chǎn)品。 由于本發(fā)明設(shè)計采用了上述技術(shù)方案，有效地解決了現(xiàn)有的聚烯烴微孔膜制備方 法工藝復(fù)雜，生產(chǎn)速率較小，所形成的微孔膜孔隙均勻度較差的問題。經(jīng)過數(shù)次試驗試用結(jié) 果表明，它與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有制作工藝新穎，設(shè)計創(chuàng)新，不需要溶劑，不污染環(huán)境，設(shè)備 投資小，生產(chǎn)速率高，所形成微孔膜孔隙均勻等優(yōu)點，適于制作用于透氣性材料、超濾、膜過 濾、超級電容器和電池隔膜材料等所用各型的聚烯烴微孔膜。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實施例l: 以聚丙烯為原料，其指標(biāo)為平均分子量300000，密度0. 902g/cm 熔融指數(shù)3. 0克 /10分鐘。具體工序為 A1、流延制備基膜，將原料聚丙烯在24(TC的條件下，采用T型流延機(jī)頭進(jìn)行熔融 擠出，模口開隙1. 2mm，冷卻輥溫度為3(TC，牽伸速率180米/分鐘，制成基膜；
B1、退火處理，將步驟A1中制備的基膜入烘箱內(nèi)進(jìn)行退火處理，烘箱溫度為 15(TC，對于單層膜退火處理的時間為15分鐘； Cl、多點拉伸成孔，將步驟Bl中退火處理后的基膜先在2(TC和350% /分鐘的拉 伸倍率下進(jìn)行冷拉形成銀紋缺陷，然后再在145t:的溫度和150% /分鐘的拉伸倍率下進(jìn)行 多點拉伸形成微孔結(jié)構(gòu)； D1、熱定型處理，將步驟C1中拉伸后形成微孔的薄膜先進(jìn)行負(fù)拉伸，速度降低比 率為3%，再將聚丙烯微孔膜在ll(TC條件下熱定型處理12分鐘，即成為聚丙烯微孔膜產(chǎn)
PR o 實施例2 :
4
以聚乙烯為原料，其指標(biāo)為平均分子量200000，密度為0. 964g/cm3，熔融指數(shù)0. 4 克/10分鐘的高密聚乙烯。具體工序為 A2、流延制備基膜，將原料聚乙烯在20(TC的條件下，采用T型流延機(jī)頭進(jìn)行熔融 擠出，?？陂_隙1. 2mm，冷卻輥溫度為25t:，牽伸速率180米/分鐘，制成基膜；
B2、退火處理，將步驟A中制備的基膜入烘箱內(nèi)進(jìn)行退火處理，烘箱溫度為90°C， 對于單層膜退火處理的時間為2個小時； C2、多點拉伸成孔，將步驟B中退火處理后的基膜先在2『C和400% /分鐘的拉伸 倍率下進(jìn)行冷拉形成銀紋缺陷，然后再在105t:的溫度和150% /分鐘的拉伸倍率下進(jìn)行多 點拉伸形成微孔結(jié)構(gòu)； D2、熱定型處理，將步驟C中拉伸后形成微孔的薄膜先進(jìn)行負(fù)拉伸，速度降低比率 為3%，再將聚乙烯微孔膜在115t:條件下熱定型處理IO分鐘，即成為聚乙烯微孔膜產(chǎn)品。
實施例3 : 以聚丙烯為原料，其指標(biāo)為平均分子量300000，密度為0. 902g/cm3，熔融指數(shù)3. 0
克/10分鐘。 具體工序為 A3、流延制備基膜，將原料聚丙烯在230°C的條件下，在流延機(jī)上進(jìn)行熔融擠出，模 口開隙1. 2mm，冷卻輥溫度為30°C ，牽伸速率180米/分鐘，制成基膜；
B3、退火處理，將步驟A1中制備的基膜入烘箱內(nèi)進(jìn)行退火處理，分別在9(TC、 105。C、120。C條件下均退火30分鐘； C3、多點拉伸成孔，將步驟Bl中退火處理后的基膜在先在23C和400% /分鐘的 拉伸倍率下進(jìn)行冷拉形成銀紋缺陷，然后再在14(TC的溫度和150% /分鐘的拉伸倍率下進(jìn) 行多點拉伸形成微孔結(jié)構(gòu)； D3、熱定型處理，將步驟C1中拉伸后形成微孔的薄膜先進(jìn)行負(fù)拉伸，速度降低比 率為4^，再將聚丙烯微孔膜在10(TC條件下熱定型處理8分鐘，即成為聚丙烯微孔膜產(chǎn)品。
實施例1-3中微孔膜性能指標(biāo)如下表
項H.堪股的 結(jié)品度％徽孔膜 孔徑 p. m徽孔麟縱向 強(qiáng)度孔隙 %透氣性 sec/10cc9crc， i 小吋內(nèi)的 收縮率％生產(chǎn)速率 in/inin
實施 例l8]0.01-0, 3誦42404. 114
例2870, 01-0, 316。343414. 616
頭靡 例3900. 03-0. 3158247343,29'》 乙O 本發(fā)明中的孔隙率采用壓汞儀測量；透氣性采用Gurley透氣度測量儀測量。
權(quán)利要求
一種聚烯烴微孔膜制備方法，其特征在于，它按如下工序進(jìn)行A、流延制備基膜，將原料聚丙烯或/和聚乙烯原料中的任一種，在聚丙烯為190～270℃，聚乙烯為160～270℃的條件下，對原料進(jìn)行熔融，采用流延法制成基膜；B、退火處理，將步驟A中制備的基膜入烘箱內(nèi)進(jìn)行退火處理，烘箱溫度為70～155℃，對于單層膜退火處理時間為10分鐘～24個小時；C、多點拉伸成孔，將步驟B中退火處理后的基膜在10～155℃下拉伸，牽伸速率為0.1～30.0米/分鐘，拉伸比為100％～400％；首先在10～100℃的溫度和300～900％/分鐘的拉伸倍率下進(jìn)行冷拉形成銀紋缺陷，然后再在100～155℃的溫度和100～400％/分鐘的拉伸倍率下進(jìn)一步拉伸形成微孔結(jié)構(gòu)；D、熱定型處理，將步驟C中拉伸后形成微孔的薄膜先進(jìn)行負(fù)拉伸，消除部分內(nèi)應(yīng)力，再將聚丙烯微孔膜在70～160℃，聚乙烯微孔膜在60～130℃條件下熱定型處理5分鐘～10個小時，即成為聚烯烴微孔膜產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴微孔膜制備方法，其特征在于，所述退火處理工序B的退火過程分為2 6段，即按照設(shè)定的烘箱溫度從低到高、分為2 6個溫度梯度段完成退火工序。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚烯烴微孔膜制備方法，其特征在于，所述多點拉伸成孔工序C采用3 40個拉伸點。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚烯烴微孔膜制備方法，其特征在于，所述熱定型處理步驟D中的負(fù)拉伸是指將拉伸成孔后的單層薄膜在90 155t:的溫度條件下進(jìn)行拉伸，其拉伸比為負(fù)值。
全文摘要
一種聚烯烴微孔膜制備方法，旨在解決現(xiàn)有聚烯烴微孔膜制備方法工藝復(fù)雜、生產(chǎn)速率低、微孔孔隙均一性較差的問題。其制備工序步驟是，a、流延制備基膜；b、多段退火處理；c、多點拉伸成孔；d、熱定型處理，由此制得聚烯烴微孔膜產(chǎn)品。本發(fā)明不需要溶劑，不污染環(huán)境，設(shè)備投資小，生產(chǎn)速率高，微孔孔隙均勻。適于制作用于透氣性材料、超濾、膜過濾、超級電容器和電池隔膜材料等所用的各種聚烯烴微孔膜。
文檔編號B29C69/02GK101695869SQ20091007583
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者徐長城, 牛樹章, 谷傳明, 趙靜 申請人:滄州明珠塑料股份有限公司;