CN101070407A - 高β晶含量聚丙烯膜片及其制备方法 - Google Patents

高β晶含量聚丙烯膜片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高β晶含量聚丙烯膜片,所述膜片厚度为10~1000μm,由聚丙烯和聚丙烯β晶成核剂组成,所述聚丙烯β晶成核剂的含量为聚丙烯和聚丙烯β晶成核剂总重量的0.05~5%,所述β晶平均直径为0.1~100μm,β晶含量K值在0.8以上;所述聚丙烯β晶成核剂粒径≤10μm。本发明还公开了所述高β晶含量聚丙烯膜片的制备方法。本发明制备的膜片通过单轴或双轴拉伸能够获得高孔隙率的微孔膜。

Description

高β晶含量聚丙烯膜片及其制备方法
技术领域
本发明涉及高β晶含量聚丙烯膜片,本发明还涉及高β晶含量聚丙烯膜片的制备方法。
背景技术
聚丙烯自1957年实现工业化生产以来,很快成为合成树脂中应用最为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,一直是高分子材料领域最重要的研究对象之一。其制品主要为家庭日用品、汽车等工业零部件、容器、电器零件、家用电器零部件、产品包装、管材、板材以及纺织纤维、地毯背衬、绳索、涂料、合成纸、合成木材及蒸煮消毒容器等。聚丙烯具有α、β、γ以及介晶态等多种不同的结晶形态,其中α晶是最为常见也最为稳定的晶型,目前各种制品中95%以上都是以α晶型存在。β晶只有在合适的温度范围以及一些特殊的外界条件下如:剪切诱导、温度梯度以及成核剂诱导下才能生成。聚丙烯的β与α晶相比具有一些显著不同的物理性能,如β晶的结晶密度、熔融温度和熔融熵都比α晶较低。利用β与α晶的不同物理性能的差别可以在适当的条件下在聚丙烯材料中产生大量的贯穿微孔,实现在微孔膜材料方面的应用。
微孔膜材料具有非常广泛的应用,如可用于气体分离膜、反渗透膜等的底膜;无菌包装、无菌帐等医用功能性材料;电池隔膜;透气防水材料;特种包装材料;工业或军事用一次性防护服;气体液体的超净过滤等等。聚丙烯由于热稳定性好,强度高,在合适的加工条件下能形成具有适当空隙率的薄膜,已经或即将在这些方面获得广泛的应用。目前拉伸法制备聚丙烯微孔膜主要有两种生产方式。一种是类似生产硬弹性纤维的方式,通过熔体高速拉伸淬冷获得低结晶度的取向薄膜,然后在系列冷/热拉伸及热定型条件下形成微孔膜(见US 3801404,1974)。另一种是拉伸β晶含量较高的聚丙烯膜片,通过β和α结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来获得微孔膜(见CN 1062357A)。第一种方法拉伸工艺比较复杂,而且只能进行单轴拉伸,获得的微孔膜横向强度较低,一定程度上限制了此种类型薄膜的使用范围。拉伸高β晶含量聚丙烯膜片的方法,工艺过程相对简单,而且膜片既可以单轴拉伸也可以双轴拉伸,膜的横向强度可以提高,微孔结构可以根据纵、横方向的拉伸倍率进行调节,因而前景十分广阔。
聚丙烯最常见的是α晶型,而α晶在拉伸过程中并不能成孔,只有β晶在拉伸过程中才会有孔产生,自从Padden等发现聚丙烯β晶只能在一定的温度范围内生成以来(J Appl Phys 1959;30:1479.),对于如何提高聚丙烯中的β晶含量有很多的研究工作报道,如成核剂诱导、剪切诱导以及温度梯度场等。Varga发现采用成核剂能在聚丙烯中获得很高的β晶含量(J MaterSci 1992;27:2557.);Lovinger等在温度梯度场中结晶,聚丙烯中β晶含量明显增加(J Polym Sci Polym Phys Ed 1977;15:641.);Dregaun等通过对熔体剪切获得了大量的聚丙烯β晶(J Polymer Sci Polym Phys Ed,1977,15:1779.)。本发明人研究发现拉伸前膜片中β晶含量及球晶尺寸是制约此种类型微孔膜性能(孔隙率、孔径、孔型)的主要因素,而现有从聚丙烯β晶制备微孔膜的专利中(如 CN1062357A、US 5134174、5231126、5317035、6830849等),所有研究均从具有一定β晶含量的聚丙烯膜片开始,而对于膜片中聚丙烯β晶的尺寸没有报道,同时在所有使用聚丙烯β晶成核剂的研究中,也没有成核剂粒径对材料性能影响的报道和通过对熔体进行拉伸取向来控制β晶片晶取向以改善膜片拉伸性能的报道。
发明目的
本发明的目的在于提供一种高β晶含量聚丙烯膜片。
本发明的目的还在于提供以上聚丙烯膜片的制备方法。
本发明是中国专利公开号为CN1062357A(高透过性聚丙烯微孔膜及其制法)的补充和延续,聚丙烯膜片是获得高孔隙率微孔膜的前提,根据本发明制备的膜片在CN1062357A提供的拉伸工艺条件下通过单轴或双轴拉伸能够获得高孔隙率的微孔膜。聚丙烯膜片中β晶含量用K值表示(见Turner-JonesA,Aizlewood ZM,Beckelt DR.Makromol Chem,1964,134,75.)。
本发明的一种高β晶含量聚丙烯膜片,所述膜片厚度为10~1000μm,由聚丙烯和聚丙烯β晶成核剂组成,所述聚丙烯β晶成核剂的含量为聚丙烯和聚丙烯β晶成核剂总重量的0.05~5%,所述β晶平均直径为0.1~100μm,β晶含量K值在0.8以上。
所述聚丙烯β晶成核剂应经过细化处理,其粒径≤10μm,优选粒径≤5μm。成核剂细化处理可以有多种方式,如研磨、粉碎等。所述粒径是指成核剂的筛分粒径。成核剂粒径小,在聚丙烯树脂中混合越均匀,能够保证膜片在拉伸时应力不会过于集中造成局部应力开裂,形成大的孔洞。同时成核剂粒径小,能够提供的β晶生长面多,也有助于成核效率的提高。
所述聚丙烯β晶成核剂粒径优选为膜片厚度的1/5~1/10000,由此获得的高β晶含量聚丙烯膜片经拉伸后可以得到结构均匀、连续的微孔膜。
所述聚丙烯β晶成核剂可采用市售商品,种类很多,本发明所述β晶成核剂要求具有很高的成核效率,在静态结晶的条件下β晶含量在50%以上。β晶成核剂既可以是单组分的有机小分子如N,N-二环己基对苯二甲酰胺、N,N-二环己基-2,6萘二酰胺或γ-奎丫啶等,也可以是一些双/多组分无机盐如己二酸和/或辛二酸的联氨盐、庚二酸和/或辛二酸的钙盐等产品,成核剂的种类及成核效率可参见文献(Varga J.J Macro Sci Phys 2002,41,1121.),成核剂可以混合使用,对混合比例没有特殊要求。
上述高β晶含量聚丙烯膜片的制备方法,将含有聚丙烯β成核剂的聚丙烯在170~250℃的条件下,在流延、压延、挤出或吹膜过程中以0.5~50m/min的速度对熔体进行2~50倍拉伸后,在90~140℃下结晶,优选结晶时间为0.5~5分钟。
在膜片制备过程中,高速的熔体拉伸取向能够促进熔体内β晶成核剂及分子链的取向,有利于β晶的生成。同时成核剂沿着熔体拉伸的方向进行取向,能使后续的结晶过程中球晶内的片晶沿垂直膜片和拉伸的方向取向,生成直立取向(edge-on)的片晶。通过分子链的取向、成核剂的尺寸和取向以及结晶的温度来控制球晶的尺寸。合适的β球晶平均直径为0.1~100μm。球晶平均直径小时,能够控制球晶中生成的片晶主要为直立取向。直立取向的β片晶有利于拉伸过程中孔径均匀分布以及微孔结构的调控。
采用本发明方法制备的高β晶含量聚丙烯膜片既可以进行单轴拉伸也可以进行双轴拉伸来获得不同微孔结构的薄膜。单轴拉伸时微孔结构狭长,双轴拉伸时微孔结构可以根据纵、横方向的拉伸倍率进行调节,微孔可以是狭长、圆形或方形。
附图说明
图1.本发明实施例1b成核剂诱导生成直立取向的聚丙烯β片晶,其中A:成核剂;B:聚丙烯β片晶。
图2.本发明实施例1b的高β晶含量聚丙烯膜片单轴拉伸时微孔结构的扫描电镜照片。
图3.本发明实施例1b的高β晶含量聚丙烯膜片双轴拉伸时微孔结构的扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1a和实施例1b
在聚丙烯树脂中加入粒径为0.3μm,含量为0.05wt%的聚丙烯β成核剂辛二酸的钙盐,在220℃熔体以2m/min和40m/min的速度拉伸2倍和40倍后,得到厚度分别为250μm和12.5μm的过冷膜片,在125℃结晶,测得聚丙烯中β晶含量K分别为0.85和0.88。将两种类型厚度的膜片按照CN1062357A的方法在110℃以5分-1的应变速率进行单轴和双轴拉伸到面积比为10时,都具有很好的拉伸成孔性能,获得微孔结构均匀、连续的微孔膜。熔体的高速拉伸取向促进了聚丙烯分子链和成核剂沿着拉伸方向进行排列,以40m/min高速拉伸的膜片拉伸后所获得的微孔结构更加均匀,也易于通过纵向和横向拉伸的比例对微孔结构进行调控。
实施例2~6、对照例1~4的具体参数见表1和表1续。
表1
聚丙烯β成核剂 聚丙烯β成核剂粒径(μm) 聚丙烯β成核剂含量(wt%) 熔体拉伸温度(℃) 熔体拉伸速度(m/min) 熔体拉伸倍数(倍)
实施例1a 辛二酸的钙盐 0.3 0.05 220 2 2
实施例1b 辛二酸的钙盐 0.3 0.05 220 40 40
实施例2a 辛二酸的钙盐 10 0.05 220 2 2
实施例2b 辛二酸的钙盐 10 0.05 220 40 40
实施例3 庚二酸的钙盐 5 0.1 170 50 10
实施例4 N,N-二环己基对苯二甲酰胺 0.05 5 190 20 50
实施例5 γ-奎丫啶 5 1 200 2 40
实施例6 N,N-二环己基-2,6萘二酰胺 5 3 170 50 50
对照例1 辛二酸的钙盐 5 0.1 220 20 10
对照例2 辛二酸的钙盐 5 0.5 170 20 10
对照例3 辛二酸的钙盐 10 0.5 220 20 40
对照例4 己二酸的联氨盐 5 5 220 50 40
表1续
膜片厚度(μm) 结晶温度(℃) 结晶时间(min) 聚丙烯中β晶含量K值 β晶的平均直径(μm) 拉伸后得到的微孔膜性能 备注
实施例1a 250 125 0.5 0.85 13 结构均匀、连续
实施例1b 12.5 140 3 0.88 20 结构均匀、连续
实施例2a 250 130 5 0.8 75 结构均匀、连续
实施例2b 12.5 90 0.5 0.85 50 表面出现大量孔洞 成核剂的粒径为膜片厚度的4/5
实施例3 50 100 3 0.85 62 结构均匀、连续
实施例4 1000 130 4 0.95 5.5 结构均匀、连续
实施例5 500 90 5 0.92 47 结构均匀、连续
实施例6 10 130 2 0.92 76 结构均匀、连续
对照例1 10 130 0.5 0.9 70 表面出现大量孔洞 成核剂的粒径为膜片厚度的2/5
对照例2 50 60 5 0.48 30 微孔很少 β晶含量低
对照例3 50 40 5 0.32 58 微孔很少 β晶含量低
对照例4 100 150 5 0.43 110 微孔很少,且膜容易破裂 β晶含量低,球晶直径过大

Claims (7)

1.一种高β晶含量聚丙烯膜片,其特征是:所述膜片厚度为10~1000μm,由聚丙烯和聚丙烯β晶成核剂组成,所述聚丙烯β晶成核剂的含量为聚丙烯和聚丙烯β晶成核剂总重量的0.05~5%,所述β晶平均直径为0.1~100μm,β晶含量K值在0.8以上;所述聚丙烯β晶成核剂粒径≤10μm。
2.根据权利要求1所述的高β晶含量聚丙烯膜片,其特征是:所述聚丙烯β晶成核剂粒径≤5μm。
3.根据权利要求1所述的高β晶含量聚丙烯膜片,其特征是:所述聚丙烯β晶成核剂粒径为膜片厚度的1/5~1/10000。
4.根据权利要求1所述的高β晶含量聚丙烯膜片,其特征是:所述聚丙烯β晶成核剂要求在静态结晶的条件下β晶含量在50%以上。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的高β晶含量聚丙烯膜片,其特征是:所述聚丙烯β晶成核剂为N,N-二环己基对苯二甲酰胺、N,N-二环己基-2,6萘二酰胺、γ-奎丫啶、己二酸的联氨盐、辛二酸的联氨盐、庚二酸的钙盐、辛二酸的钙盐或它们的任意混合物。
6.一种根据权利要求1~5中任一权利要求所述的高β晶含量聚丙烯膜片的制备方法,其特征是:将含有聚丙烯β成核剂的聚丙烯在170~250℃的条件下,在流延、压延、挤出或吹膜过程中以0.5~50米/分钟的速度对熔体进行2~50倍拉伸后,在90~140℃下结晶。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征是:所述结晶时间为0.5~5分钟。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102403478A (zh) * 2010-09-16 2012-04-04 铜陵晶能电子股份有限公司 一种高透性低密度锂电池聚烯烃隔膜的生产方法
CN102603941A (zh) * 2011-01-20 2012-07-25 中国科学院化学研究所 β晶型聚丙烯树脂的制备方法
CN102898724A (zh) * 2011-07-29 2013-01-30 中国石油化工股份有限公司 一种细微化酰胺型β聚丙烯成核剂及其制备方法和聚丙烯材料
CN102985473A (zh) * 2010-04-26 2013-03-20 特里奥凡德国有限公司及两合公司 高孔隙率隔膜箔
CN105086144A (zh) * 2015-08-21 2015-11-25 成都慧成科技有限责任公司 取向β-聚丙烯基膜、聚丙烯微孔膜及其制备方法
CN105566743A (zh) * 2014-10-15 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种β晶型聚丙烯条带及其制备方法
CN111634021A (zh) * 2020-06-22 2020-09-08 中国科学技术大学 一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服
CN112239894A (zh) * 2019-07-18 2021-01-19 中国石油化工股份有限公司 一种表面致孔聚结纤维的制备方法及应用
CN113461862A (zh) * 2021-07-22 2021-10-01 浙江大学 一种聚丙烯增韧大分子β成核剂、其制备方法和应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1009653B (zh) * 1988-12-14 1990-09-19 中国科学院上海有机化学研究所 聚丙烯微孔膜及其生产方法
JP4102894B2 (ja) * 2001-02-21 2008-06-18 新日本理化株式会社 多孔性ポリプロピレン逐次二軸延伸フィルムの製造方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102985473B (zh) * 2010-04-26 2015-07-29 特里奥凡德国有限公司及两合公司 高孔隙率隔膜箔
CN102985473A (zh) * 2010-04-26 2013-03-20 特里奥凡德国有限公司及两合公司 高孔隙率隔膜箔
CN102403478A (zh) * 2010-09-16 2012-04-04 铜陵晶能电子股份有限公司 一种高透性低密度锂电池聚烯烃隔膜的生产方法
CN102603941B (zh) * 2011-01-20 2014-06-25 中国科学院化学研究所 β晶型聚丙烯树脂的制备方法
CN102603941A (zh) * 2011-01-20 2012-07-25 中国科学院化学研究所 β晶型聚丙烯树脂的制备方法
CN102898724A (zh) * 2011-07-29 2013-01-30 中国石油化工股份有限公司 一种细微化酰胺型β聚丙烯成核剂及其制备方法和聚丙烯材料
CN102898724B (zh) * 2011-07-29 2014-11-05 中国石油化工股份有限公司 一种细微化酰胺型β聚丙烯成核剂及其制备方法和聚丙烯材料
CN105566743A (zh) * 2014-10-15 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种β晶型聚丙烯条带及其制备方法
CN105086144A (zh) * 2015-08-21 2015-11-25 成都慧成科技有限责任公司 取向β-聚丙烯基膜、聚丙烯微孔膜及其制备方法
CN105086144B (zh) * 2015-08-21 2017-11-14 成都慧成科技有限责任公司 取向β‑聚丙烯基膜、聚丙烯微孔膜及其制备方法
CN112239894A (zh) * 2019-07-18 2021-01-19 中国石油化工股份有限公司 一种表面致孔聚结纤维的制备方法及应用
CN111634021A (zh) * 2020-06-22 2020-09-08 中国科学技术大学 一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服
CN111634021B (zh) * 2020-06-22 2022-05-13 中国科学技术大学 一种医用一次性防护服
CN113461862A (zh) * 2021-07-22 2021-10-01 浙江大学 一种聚丙烯增韧大分子β成核剂、其制备方法和应用
CN113461862B (zh) * 2021-07-22 2022-06-10 浙江大学 一种聚丙烯增韧大分子β成核剂、其制备方法和应用

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