CN107722550B - 一种聚甲醛薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚甲醛薄膜及其制备方法，该聚甲醛薄膜的重量成分组成包括：聚甲醛树脂94~98份，线性酚醛树脂1~5份，抗氧剂0.5~1份。针对聚甲醛结晶速率快，结晶度高造成的成膜困难问题，通过引入线性酚醛树脂作为结晶干扰剂，降低结晶速率，延长结晶时间，以改善聚甲醛的成膜性，并采用同步双向拉伸法，防止了纵向拉伸后，快速结晶造成横向拉伸成膜困难。从原料及工艺角度同时出发，克服聚甲醛薄膜在拉伸过程中因易破裂及细颈的产生所造成的均匀度差的问题，制得高强度聚甲醛薄膜。

Description

一种聚甲醛薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于薄膜的制备领域，尤其涉及一种聚甲醛薄膜及其制备方法。
背景技术
聚甲醛作为高结晶聚合物，具有优异的机械性能、耐磨损性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性及自润滑性等优异性能，其原料及改性料在汽车、机械零件、电子电器等领域均有应用。如以聚甲醛为原料在一定温度区间进行纵、横两个方向拉伸，可使分子重新进行排列，提高取向度，进一步提高聚甲醛材料性能，使聚甲醛薄膜具有强度高、表面光滑等特性，可在包装、建筑、室内装潢、医药等领域得到广泛应用。
但由于聚甲醛为高结晶聚合物，且结晶速度快，遇冷容易收缩产生褶皱，牵伸容易破裂，给薄膜制备带来很大困难。现有聚甲醛薄膜制备技术多采用单向拉伸法或通过改变聚甲醛树脂成分，降低结晶度和结晶速率后再采用逐次双向拉伸工艺。专利CN201410040912.1公开了一种具有微纳米双连续多结构聚甲醛纳米孔薄膜及其制备方法，以聚甲醛、聚乳酸为原料，经密炼机熔融后压片制成具有多孔结构的聚甲醛薄膜；美国专利US3875284公开了一种高透明聚甲醛薄膜及其制备方法，该专利以聚甲醛为原料，采用热辊拉伸法制备了透明的聚甲醛薄膜；专利US4946930采用两步双向拉伸法制备了双轴取向聚甲醛薄膜，该专利将1,4-丁二醇二缩水甘油醚、三聚甲醛、环己烷共聚合成含支链聚合物，再与聚甲醛共混以改善聚甲醛的成膜性，制成了表面光滑的聚甲醛薄膜，薄膜表面球晶数量至少为50个/mm2。然而采用双向同步拉膜法制备横、纵向均具有较高力学强度的聚甲醛薄膜技术还未见报道。
本发明采用线性酚醛树脂作为结晶干扰剂，减小了结晶尺寸，延长了结晶时间，改善了材料的成膜性能，并采用同步双向拉伸法，根据聚甲醛的特性，通过大量实验研究，不断优化了工艺条件，解决了聚甲醛膜片褶皱、局部高结晶、牵伸过程容易断裂等问题，获得了横、纵向均具有优异的拉伸强度的聚甲醛薄膜。
发明内容
本发明目的之一是提供一种聚甲醛薄膜，所述聚甲醛薄膜的重量成分组成包括：聚甲醛树脂94~98份，线性酚醛树脂1~5份，抗氧剂0.5~1份。其中聚甲醛树脂熔融指数为3~9g/10min。聚甲醛薄膜厚度为20~230 μm。
本发明的另一目的是公开了上述聚甲醛薄膜的制备方法。具体制备方法如下：
一种聚甲醛薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚甲醛树脂、线性酚醛树脂、抗氧剂按质量配比称取后，在高速混合机内混合均匀后，经螺杆挤出机熔融共混后通过模具挤出；
（2）从模具挤出的片状熔融料经冷却辊定型后制成聚甲醛膜片；
（3）将聚甲醛膜片固定在拉伸夹具上，由热风吹向膜片进行预热，达到预热温度后，在热风保温条件下对膜片同步进行纵向、横向拉伸，最后热定型、切边、测厚后收卷，制得聚甲醛薄膜。
工艺参数：歩骤（1）中挤出机加料段温度为170~175 ℃、塑化段温度为180~200℃、均化段温度为210~220 ℃、模具温度为200~225 ℃；步骤（2）中冷却辊1温度为70~85℃、冷却辊2温度为40~50 ℃、冷却辊3温度为15~25 ℃，温度逐渐降低；步骤（3）中膜片预热温度为130~170 ℃，纵向拉伸倍率为1.5~5，横向拉伸倍率为1.2~4。
本发明构思及技术特点：以聚甲醛树脂为主要原料制备聚甲醛薄膜，使薄膜继承原料特性，具有强度高、摩擦系数低等特性，有助于拓展聚甲醛树脂的应用领域。由于聚甲醛结晶速率快，结晶度高，因此聚甲醛膜片遇冷时由于快速高结晶易褶皱，在拉伸过程容易破裂，以及细颈的产生造成薄膜拉伸不均匀，这也是聚甲醛薄膜制备存在的主要技术难点。本发明对冷却辊温度按由高到低的梯度进行设置，防止片状熔体与冷却辊接触发生骤冷使膜片产生褶皱，以保证膜片表面平整；通过加入线性酚醛树脂作为结晶干扰剂，降低结晶速率，延长结晶时间；同时采用同步双向拉伸法，防止纵向拉伸后快速结晶造成横向拉伸成膜困难，改善聚甲醛薄膜的可拉伸性能，从原料及工艺角度同时出发解决问题，制得了性能优异的聚甲醛薄膜。
具体实施方式
实施例1
本发明聚甲醛薄膜原料质量比例：聚甲醛树脂94份，线性酚醛树脂5份，抗氧剂1份。
制备工艺：将熔融指数为3 g/10min的聚甲醛树脂、线性酚醛树脂、抗氧剂按质量配比称取后，在高速混合机内混合均匀，然后放入螺杆挤出机内熔融共混后经模具挤出，挤出的熔体经冷却辊定型后制成聚甲醛膜片；再将聚甲醛膜片放置在拉伸模架上固定，热风吹向薄膜进行预热，预热后进行纵向、横向双向同步拉伸，拉伸至设定的牵伸倍数后热定型，最后切边、测厚、收卷。
工艺参数：挤出机主机加料段温度为170~175 ℃、塑化段温度为180~200 ℃、均化段温度为210~220 ℃、模具温度为200 ℃；冷却辊1温度为70 ℃、冷却辊2温度为40 ℃、冷却辊3温度为25 ℃；膜片预热温度为170 ℃，纵向拉伸倍率为5，横向拉伸倍率为4。
制备的薄膜厚度为20 μm，横向拉伸强度为245 MPa，纵向拉伸强度为228 MPa。
实施例2
本发明聚甲醛薄膜原料质量比例：聚甲醛树脂96份，线性酚醛树脂3份，抗氧剂1份。
制备工艺：将熔融指数为9 g/10min的聚甲醛树脂、线性酚醛树脂、抗氧剂按质量配比称取后，在高速混合机内混合均匀，然后放入螺杆挤出机内熔融共混后经模具挤出，挤出的熔体经冷却辊定型后制成聚甲醛膜片；再将聚甲醛膜片放置在拉伸模架上固定，热风吹向薄膜进行预热，预热后进行纵向、横向双向同步拉伸，拉伸至设定的牵伸倍数后热定型，最后切边、测厚、收卷。
工艺参数：挤出机主机加料段温度为170~175 ℃、塑化段温度为180~200 ℃、均化段温度为210~220 ℃、模具温度为210 ℃；冷却辊1温度为80 ℃、冷却辊2温度为50 ℃、冷却辊3温度为20 ℃；膜片预热温度为150 ℃，纵向拉伸倍率为4，横向拉伸倍率为3。
制备的薄膜厚度为45 μm，横向拉伸强度为216 MPa，纵向拉伸强度为188 MPa。
实施例3
本发明聚甲醛薄膜原料质量比例：聚甲醛树脂97 份，线性酚醛树脂2.5 份，抗氧剂0.5 份。
制备工艺：将熔融指数为3 g/10min的聚甲醛树脂、线性酚醛树脂、抗氧剂按质量配比称取后，在高速混合机内混合均匀，然后放入螺杆挤出机内熔融共混后经模具挤出，挤出的熔体经冷却辊定型后制成聚甲醛膜片；再将聚甲醛膜片放置在拉伸模架上固定，热风吹向薄膜进行预热，预热后进行纵向、横向双向同步拉伸，拉伸至设定的牵伸倍数后热定型，最后切边、测厚、收卷。
工艺参数：挤出机主机加料段温度为170~175 ℃、塑化段温度为180~200 ℃、均化段温度为210~220 ℃、模具温度为215 ℃；冷却辊1温度为85℃、冷却辊2温度为45 ℃、冷却辊3温度为25 ℃；膜片预热温度为160 ℃，纵向拉伸倍率为3，横向拉伸倍率为3。
制备的薄膜厚度为100 μm，横向拉伸强度为177 MPa，纵向拉伸强度为171MPa。
实施例4
本发明聚甲醛薄膜原料配比：聚甲醛树脂98份，线性酚醛树脂1份，抗氧剂1份。
制备工艺：将熔融指数为9 g/10min的聚甲醛树脂、线性酚醛树脂、抗氧剂按质量配比称取后，在高速混合机内混合均匀，然后放入螺杆挤出机内熔融共混后经模具挤出，挤出的熔体经冷却辊定型后制成聚甲醛膜片；再将聚甲醛膜片放置在拉伸模架上固定，热风吹向薄膜进行预热，预热后进行纵向、横向双向同步拉伸，拉伸至设定的牵伸倍数后热定型，最后切边、测厚、收卷。
工艺参数：挤出机主机加料段温度为170~175 ℃、塑化段温度为180~200 ℃、均化段温度为210~220 ℃、模具温度为225 ℃；冷却辊1温度为85℃、冷却辊2温度为50 ℃、冷却辊3温度为15 ℃；膜片预热温度为170 ℃，纵向拉伸倍率为1.5，横向拉伸倍率为1.2。
制备的薄膜厚度为230 μm，横向拉伸强度为89 MPa，纵向拉伸强度为78 MPa。

Claims (3)

1.一种聚甲醛薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）采用的原料包括以下重量份的组份：聚甲醛树脂94~98份，线性酚醛树脂1~5份，抗氧剂0.5~1份，其中聚甲醛树脂熔融指数为3~9 g/10min；
（2）将聚甲醛树脂、线性酚醛树脂、抗氧剂按质量配比称取后，在高速混合机内混合均匀后，经螺杆挤出机熔融共混后通过模具挤出；其中挤出机加料段温度为170~175℃、塑化段温度为180~200℃、均化段温度为210~220℃，模具温度为200~225℃；
（3）从模具挤出的片状熔融料经冷却辊定型后制成聚甲醛膜片，其中冷却辊1温度为70~85℃、冷却辊2温度为40~50℃、冷却辊3温度为15~25℃；
（4）将聚甲醛膜片固定在拉伸夹具上，由热风吹向膜片进行预热，达到预热温度后，在热风保温条件下对膜片同步进行纵向、横向拉伸，最后热定型、切边、测厚后收卷，制得聚甲醛薄膜；其中膜片预热温度为130~170℃，纵向拉伸倍率为1.5~5，横向拉伸倍率为1.2~4。
2.根据权利要求1所述的一种聚甲醛薄膜的制备方法，其特征在于：所述聚甲醛薄膜厚度为20~230 μm。
3.根据权利要求1-2任一项方法制备得到的聚甲醛薄膜。
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