CN110256765B - 双向拉伸发泡聚丙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

双向拉伸发泡聚丙烯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双向拉伸发泡聚丙烯薄膜，由下列重量份的原料组成：高熔体强度PP树脂70～85份、宽分子量分布PP树脂0.5～15份、成核剂0.1～2份、抗熔滴剂0.1～0.3份、阻燃剂0～30份、抗氧剂0.1～1.0份。本发明还同时公开了上述双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法：利用超临界挤出发泡技术，使聚丙烯微发泡熔体膜呈环形挤出，然后利用双轴拉伸的方式，在泡孔成长的同时施加外力，使泡孔在不同维度上获得不同程度的可控拉伸，从而制备出具有不同的泡孔结构的发泡膜材料。

Description

双向拉伸发泡聚丙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物改性和加工领域，具体涉及一种双向拉伸发泡聚丙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
双向拉伸聚丙烯薄膜具有质轻、无毒、无臭、防潮、机械强度高，尺寸稳定性好、印刷性能良好、透明性好等优点。具有高透明度、光泽好、阻隔性好、抗冲强度高、耐低温等优点。其缺点是热合时易发生薄膜收缩(热收缩烟膜利用其热收缩性能除外)。它的综合性能优异。
现有技术中有关双向拉伸制备不同性能的聚丙烯薄膜的专利很多(专利号CN201110077909.3、CN201272072)都是通过熔融挤出铸片、冷却、双向拉伸、牵引连续的工艺流程制得双向拉伸聚丙烯薄膜，这些专利所提供的工艺方法简单，能制备透明度高的聚丙烯薄膜，但是这些专利都未使得聚丙烯薄膜具有泡孔结构。
也有一些对发泡聚丙烯薄膜的研究，如专利CN102206379A，以聚丙烯、马来酸酐和复合发泡剂为主要原料，在加入适量的引发剂，先在双螺杆挤出机中交联、造粒，然后在单螺杆挤出机中挤出后流延成膜。但其制备的膜是通过流延成膜，无法通过调节牵引速率调节膜的宽度、厚度、泡孔结构。
如专利CN201610315620.3报导一种双向拉伸无纺布多孔纤维膜，通过将聚丙烯熔喷或纺粘无纺布纤维网进行多次热轧和多次双向拉伸，所制备的聚丙烯无纺布多孔纤维膜具有孔径、孔隙率和厚度可控的优点，虽然此过程可以调控孔的结构，但过程复杂，生产效率低，制作的纤维膜为开孔结构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双向拉伸的发泡聚丙烯薄膜的制备方法，获得宽度、厚度、泡孔结构可控的发泡聚丙烯薄膜。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种双向拉伸发泡聚丙烯薄膜，由下列重量份的原料组成：
Figure BDA0002113305900000011
Figure BDA0002113305900000021
作为本发明的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的改进：
所述高熔体强度PP树脂的熔体强度24～38cN；
所述宽分子量分布PP树脂为满足以下条件的PP树脂：数均分子量为(6～60)×104，分子量分布6～12。
注：高熔体强度PP树脂有更宽的发泡窗口，所制备的泡沫膜有较好的泡孔形态，但高熔体强度的PP树脂熔体黏度较大，不利于加工操作，故需要掺入少量的低分子量的组分。本发明所选取的宽分子量分布的PP树脂中的低分子量部分满足上述要求，且其高分子量部分又能兼顾高熔体强度。
作为本发明的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的进一步改进：
所述成核剂为无机成核剂和/或苯有机成核剂；
所述抗熔滴剂为聚四氟乙烯；
所述阻燃剂为无卤膨胀型阻燃剂；
所述抗氧剂包括高分子量受阻酚类抗氧化剂(可作为主抗氧剂)、硫酯类抗氧剂(可作为辅抗氧剂)。
作为本发明的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的进一步改进：
所述无机成核剂为二氧化硅(优选)、二氧化钛(优选)、碳酸钙(优选)、石墨、滑石粉中的至少一种(即，一种或几种)；
所述有机成核剂为苯甲酸钠、二(4－丁基苯甲酸)羟基铝、二苄叉山梨醇中的至少一种(即，一种或几种)；
所述高分子量受阻酚类抗氧化剂为抗氧剂3114、抗氧剂1010；
所述硫酯类抗氧剂为抗氧剂DSTP。
本发明还同时提供了上述双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：
将70～85份的高熔体强度PP树脂、0.5～15份宽分子量分布PP树脂、0.1～2份成核剂、0.1～0.3份抗熔滴剂、0～30份阻燃剂、0.1～1.0份抗氧剂混合后作为原料从双螺杆挤出机的主进料口加入，超临界流体经离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，经过螺杆充分搅拌混匀后，由环形机头挤出，得到环形熔体薄膜(为微发泡的熔体薄膜)；将惰性气体吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形熔体薄膜沿径向被吹胀，同时在环形熔体薄膜的轴向进行牵引，从而得到双向拉伸的发泡聚丙烯薄膜，再经过分切成单层片状薄膜。
作为本发明的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法的改进：
发泡过程中采用的超临界流体为超临界二氧化碳及其携带剂，超临界二氧化碳的加入量为0.5～4份(优选0.8～3.6份)，携带剂为乙醇、乙二醇等，加入量为0～0.7份(优选0.05～0.4份)。
作为本发明的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法的进一步改进：
挤出机为双螺杆挤出机，挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48；挤出时的螺杆转速为150～250r/min(优选180～220rad/min)，挤出机机头为环形口模，挤出时的机头温度选择为155℃～165℃(优选156℃～161℃)，挤出时的机头压力为10～20Mpa(优选12～18Mpa)。
作为本发明的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法的进一步改进：惰性气体为空气(优选)、氮气、二氧化碳。
作为本发明的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法的进一步改进：
发泡聚丙烯薄膜发泡倍率为3-15(通过二氧化碳的加入量和挤出机机头处温度和压力设置来调节)；
发泡聚丙烯薄膜的泡孔形态通过调节挤出发泡后熔体膜的轴向拉伸倍数和径向吹胀倍数来实现，轴向拉伸倍数＝轴向牵引速率/机头处发泡挤出速率的比值，径向吹胀倍数＝吹胀后筒膜直径/口模直径的比值；轴向拉伸倍数为1.0～1.6，径向吹胀倍数为5.0～5.5；
发泡聚丙烯薄膜的宽度调节通过发泡聚丙烯薄膜的径向吹胀倍数，即，通过调节吹入的惰性气体量来实现。
发泡聚丙烯膜的发泡倍率为3～15倍，薄膜厚度为0.1～5mm，平均泡孔长径在0.1～0.6mm，泡孔长径比1～16。泡孔长径比为泡孔长径和泡孔短径的比值。
本发明的技术思路为利用超临界挤出发泡技术，使聚丙烯微发泡熔体膜呈环形挤出，然后利用双轴拉伸的方式，在泡孔成长的同时施加外力，使泡孔在不同维度上获得不同程度的可控拉伸，从而制备出具有不同的泡孔结构的发泡膜材料。
本发明的技术步骤为先将聚丙烯树脂(PP树脂)及其添加剂混合，从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，经过充分搅拌混匀后，由环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜，再将适量的惰性气体吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使其沿径向被吹胀，同时在其轴向进行牵引，从而得到双向拉伸的发泡聚丙烯薄膜，最后将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
本发明所得的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜，厚度为0.1～5mm，泡孔的平均长径在0.1～0.6mm，发泡倍率为3～15倍，且泡孔取向度可调(泡孔长径比1～16)。
在本发明中，双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的宽度、厚度和发泡倍率及其泡孔结构可通过挤出时的轴向牵引速率和径向吹胀程度来调节。轴向牵引速率和径向吹胀程度的选择原则如下，根据挤出机的喂料量、超临界流体的加入量、挤出机的温度设置和机头压力以及对发泡膜的宽度、厚度、泡孔结构的具体要求，综合确定。
本发明具有如下技术优势：
1、本发明，将高熔体强度聚丙烯(高熔体强度PP树脂)和宽分布聚丙烯(宽分子量分布PP树脂)通过超临界二氧化碳挤出发泡与双轴拉伸相结合，从而形成取向可调控的泡孔结构。
2、在本发明中，通过调节二氧化碳加入量及口模温度、压力，径向吹胀程度和轴向牵引速率，可以制得宽度、厚度、泡孔结构可调控的发泡聚丙薄膜。
3、本发明制备出的宽度、厚度、泡孔结构可调控的发泡聚丙烯薄膜，可以广泛应用于阻燃材料、压电材料和包装材料等。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为实施例1所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图2为实施例2所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图3为实施例3所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图4为实施例4所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图5为实施例5所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图6为实施例6所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图7为实施例7所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图8为对比例1-1所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图9为对比例1-2所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图10为对比例1-3所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图11为对比例2-1所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图；
图12为对比例2-2所得产物(聚丙烯挤出发泡双向拉伸膜样品)的断面的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
以下案例中所使用的同向双螺杆挤出机，螺杆公称直径为20mm，长径比为48。发泡过程中采用的超临界流体为超临界二氧化碳及其携带剂。
以下案例中所用的不同熔体强度的高熔体强度PP树脂，可对应选用如表1所述的北欧化工生产的以下型号：
表1
熔体强度 参考树脂牌号
36～38cN WB140HMS
33～35cN WB135HMS
30～32cN WB130HMS
25～27cN WB260HMS
以下案例中所用的分子量分布的宽分子量分布PP树脂，可对应选用如表2所述的镇海炼化生产的以下型号：
表2
分子量分布 数均分子量 参考树脂牌号
8.4～9.2 6～20x10<sup>4</sup> E02ES
10.1～11.4 10～30x10<sup>4</sup> HMS20Z
案例中所选用的膨胀型阻燃剂选用杭州捷尓思阻燃化工有限公司生产的JES-APP(牌号)。
实施例1
挤出机主螺杆转速为200r/min，喂料速度90g/min。将78份高熔体强度PP树脂(熔体强度为36～38cN)、10份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)、0.2份二氧化硅、0.5份聚四氟乙烯、22份膨胀型阻燃剂、0.3份3114的抗氧剂，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为2.5份，选用乙醇为携带剂，其加入量为0.52份，经由内径(口模直径)为10mm，口模间隙为0.9mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度158℃，机头压力16Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至57mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为4.2m/min，牵引时间为1min，从而将环形熔体膜的长度尺寸拉长至4.2m。机头处熔体膜的挤出速率为3.8m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.1；口模直径为10mm，径向吹胀倍数＝5.7。待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为180mm，厚度为1.18mm，发泡倍率为8.9倍，平均泡孔长径为300um，泡孔长径比为4.0，SEM电镜照片如图1所示。经试验测定，样品的极限氧指数(LOI)为28％，垂直燃烧测试等级为V-1。
实施例2
挤出机主螺杆转速为220r/min，喂料速度86g/min。将82份高熔体强度PP树脂(熔体强度为30～32cN)、9份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为10.1～11.4)、0.3份二氧化硅、0.1份聚四氟乙烯、10份膨胀型阻燃剂、0.6份3114的抗氧剂，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为3.8份，选用乙醇为携带剂，其加入量为0.4份，经由内径为10mm，口模间隙为0.9mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度156℃，机头压力18Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至32mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为3m/min，牵引时间为1.3分钟，从而将环形熔体薄膜的长度尺寸拉长至3.9m。机头处挤出速率为3.5m/s，因此轴向拉伸倍数＝0.87；口模直径为10mm，径向吹胀倍数＝3.18。待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为100mm，厚度为4.55mm，发泡倍率为14.3倍，平均泡孔孔径为390um，泡孔长径比为4.11，SEM电镜照片如图2所示。经试验测定，样品的极限氧指数(LOI)为22％，垂直燃烧测试等级为V-2。
实施例3
挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48。挤出机主螺杆转速为180r/min，喂料速度82g/min。将80份高熔体强度PP树脂(熔体强度为33～35cN)、5份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)、0.2份二氧化硅、0.3份聚四氟乙烯、13.5份膨胀型阻燃剂、1.0份3114和DSTP(3114：DSTP(重量比)为7：1)，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为3份，选用乙二醇为携带剂，其加入量为0.36份，经由内径为10mm，口模间隙为0.9mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度160℃，机头压力15Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至45mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为3.5m/min，牵引时间为1.1分钟，从而将环形熔体薄膜的长度尺寸拉长至3.8m。机头处挤出速率为3.3m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.06；口模直径为10mm，径向吹胀倍数＝4.46。待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为140mm，厚度为2.32mm，发泡倍率为12.5倍，平均泡孔长径为345um，泡孔长径比为3.75，SEM电镜照片如图3所示。经试验测定，样品的极限氧指数(LOI)为23％，垂直燃烧测试等级为V-2。
实施例4
挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48。挤出机主螺杆转速为200r/min，喂料速度70min。将70份高熔体强度PP树脂(熔体强度为36～38cN)、7份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)、0.3份二氧化硅、0.5份聚四氟乙烯、24份膨胀型阻燃剂、0.2份3114的抗氧剂，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为1.4份，选用乙醇为携带剂，其加入量为0.63份，经由内径为10mm，口模间隙为0.8mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度163℃，机头压力10Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至51mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为5m/min，牵引时间为0.8分钟，从而将环形熔体薄膜的长度尺寸拉长至4m。机头处挤出速率为3.2m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.56；口模直径为10mm，径向吹胀倍数＝5.19。待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为160mm，厚度为0.64mm，发泡倍率为6.6倍，经SEM检测，平均泡孔孔径为330um，泡孔长径比为5.6，SEM电镜照片如图4所示。经试验测定，样品的极限氧指数(LOI)为32％，垂直燃烧测试等级为V-0。
实施例5
挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48。挤出机主螺杆转速为210r/min，喂料速度70g/min。将85份高熔体强度PP树脂(熔体强度为36～38cN)、10份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)、0.6份二氧化硅、0.5份聚四氟乙烯、不加膨胀型阻燃剂、0.2份3114的抗氧剂，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为2.2份，选用乙二醇为携带剂，其加入量为0.20份，经由内径为10mm，口模间隙为0.9mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度161℃，机头压力12Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至54mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为5m/min，牵引时间为0.8分钟，从而将环形熔体薄膜的长度尺寸拉长至4m。机头处挤出速率为2.92m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.71；口模直径为10mm，径向吹胀倍数＝5.41。待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为170mm，厚度为0.71mm，发泡倍率为7.8倍，经SEM检测，平均泡孔长径为500um，泡孔长径比为4.46，SEM电镜照片如图5所示。经试验测定，样品的极限氧指数(LOI)为18％，垂直燃烧测试等级为V-2。
实施例6
挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48。挤出机主螺杆转速为160r/min，喂料速度70g/min。将75份高熔体强度PP树脂(熔体强度为33～35cN)、0.8份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)、0.8份二氧化硅、不加聚四氟乙烯、27份膨胀型阻燃剂、0.3份3114的抗氧剂，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为0.8份，选用乙醇为携带剂，其加入量为0.11份，经由内径为10mm，口模间隙为0.8mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度160℃，机头压力12Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至54mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为4m/min，牵引时间为1分钟，从而将环形熔体薄膜的长度尺寸拉长至4m。机头处挤出速率为3.19m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.25；口模直径为10mm，径向吹胀倍数＝5.41。待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为170mm，厚度为0.62mm，发泡倍率为5.4倍，经SEM检测，平均泡孔长径为420um，泡孔长径比为12.0，SEM电镜照片如图6所示。经试验测定，样品的极限氧指数(LOI)为32％，垂直燃烧测试等级为V-0。
实施例7
挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48。挤出机主螺杆转速为180r/min，喂料速度75g/min。将80份高熔体强度PP树脂(熔体强度为25～27cN)、15份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为10.1～11.4)、0.3份二氧化硅、聚四氟乙烯0.4份、15份膨胀型阻燃剂、0.5份3114的抗氧剂，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为1.1份，无携带剂，经由内径为10mm，口模间隙为0.8mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度158℃，机头压力14Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至57mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为4.5m/min，牵引时间为0.9分钟，从而将环形熔体薄膜的长度尺寸拉长至4m。机头处发泡挤出速率为3.38m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.33；口模直径为10mm，径向吹胀倍数＝5.73。待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为180mm，厚度为0.28mm，发泡倍率为2.7倍，经SEM检测，平均泡孔长径为336um，泡孔长径比为15.0，SEM电镜照片如图7所示。经试验测定，样品的极限氧指数(LOI)为25％，垂直燃烧测试等级为V-2。
对比例1-1、
将实施例1中“78份高熔体强度PP树脂(熔体强度为36～38cN)、10份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)”改成“88份高熔体强度PP树脂(熔体强度为36～38cN)”；其余配料等同于实施例1。
挤出时的工艺参数作如下调整：
机头压力18Mpa，机头处发泡挤出速率为3.64m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.15；径向吹胀倍数＝5.73。
制备的泡沫膜宽度为180mm，厚度为0.58mm，发泡倍率为4.4倍。经SEM检测，平均泡孔长径为101um，泡孔长径比为1.2，SEM电镜照片如图8所示。
根据图8与图1的对比可得知，实施例1相较于对比例1-1具有以下优点：发泡倍率高，泡孔取向度高，孔径较大。
对比例1-2
将实施例1中“78份高熔体强度PP树脂(熔体强度为36～38cN)、10份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)”改成“88份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)”；其余配料等同于实施例1。
挤出时的工艺参数作如下调整：
机头压力14Mpa，机头处发泡挤出速率为3.79m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.11；径向吹胀倍数＝5.73。
制备的泡沫膜宽度为180mm，厚度为0.67mm，发泡倍率为5.1倍。经SEM检测，平均泡孔长径为171um，泡孔长径比为2.7，SEM电镜照片如图9所示。
根据图9与图1的对比可得知，实施例1相较于对比例1-2具有以下优点：发泡倍率高，泡孔取向度高，泡孔形态规整，平均孔径较大，且无开孔。
对比例1-3、
将实施例1中“78份高熔体强度PP树脂(熔体强度为36～38cN)、10份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)”改成“63份高熔体强度PP树脂(熔体强度为36～38cN)、25份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为8.4～9.2)”；其余配料等同于实施例1。
挤出时的工艺参数作如下调整：机头压力15Mpa，机头处发泡挤出速率为3.72m/s，因此轴向拉伸倍数＝1.13；径向吹胀倍数＝5.73。
制备的泡沫膜宽度为180mm，厚度为0.88mm，发泡倍率为6.1倍。经SEM检测，平均泡孔长径为263um，泡孔长径比为3.5，SEM电镜照片如图10所示。
根据图10与图1的对比可得知，实施例1相较于对比例1-3具有以下优点：发泡倍率高，泡孔取向度更高，形态规整，平均孔径较大。
对比例2-1、
挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48。挤出机主螺杆转速为200r/min，喂料速度86g/min。
将82份高熔体强度PP树脂(熔体强度为30～32cN)、9份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为10.1～11.4)、0.2份二氧化硅、0.1份聚四氟乙烯、10份膨胀型阻燃剂、0.6份3114的抗氧剂，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为0.05份，选用乙醇为携带剂，其加入量为0.01份，经由内径(口模直径)为10mm，口模间隙为0.9mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度156℃，机头压力20Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至32mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为3m/min，牵引时间为1.3分钟，从而将环形熔体薄膜的长度尺寸拉长至3.9m。机头处发泡挤出速率为3.38m/s，因此轴向拉伸倍数＝0.89；径向吹胀倍数＝3.18。
待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为100mm，厚度为0.35mm，发泡倍率为1.1倍。经SEM检测，平均泡孔长径为65um，泡孔长径比为1.4，SEM电镜照片如图11所示。
根据图11与图2的对比可得知，实施例2相较于对比例2-1具有以下优点：发泡倍率高，泡孔取向度高，孔径均一且无双峰分布，而平均孔径大。
对比例2-2、
挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48。挤出机主螺杆转速为200r/min，喂料速度86g/min。将82份高熔体强度PP树脂(熔体强度为30～32cN)、9份宽分子量分布PP树脂(分子量分布为10.1～11.4)、0.2份二氧化硅、0.1份聚四氟乙烯、10份膨胀型阻燃剂、0.6份3114的抗氧剂，在高速混料机内充分混合，然后从双螺杆挤出机的主进料口加入，而超临界流体从离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，超临界二氧化碳加入量为5份，选用乙醇为携带剂，其加入量为0.79份，经由内径(口模直径)为10mm，口模间隙为0.9mm的环形机头挤出，得到微发泡的熔体薄膜。
挤出时的机筒温度180℃，机头温度156℃，机头压力14Mpa。调节鼓风机阀门，将足量的空气吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形薄膜直径膨胀至32mm，同时在其轴向进行牵引，牵引速度为3m/min，牵引时间为1.3分钟，从而将环形熔体薄膜的长度尺寸拉长至3.9m。机头处发泡挤出速率为5.34m/s，因此轴向拉伸倍数＝0.56；径向吹胀倍数＝3.18。
待熔体膜冷却定型后，将双向拉伸的环形聚丙烯薄膜从中间剖开，成片状收拢起来。
制备的泡沫膜宽度为100mm，厚度为1.18mm，发泡倍率为3.7倍。经SEM检测，平均泡孔长径为133um，泡孔长径比为3.7，SEM电镜照片如图12所示。
根据图12与图2的对比可得知，实施例2相较于对比例2-2具有以下优点：发泡倍率高，取向度更高，孔径更为均一。
上述各案例的配方组成的对比如下表3所述：
表3
Figure BDA0002113305900000111
Figure BDA0002113305900000121
上述各案例的挤出机配置及各操作参数的对比如下表4所述：
表4
Figure BDA0002113305900000122
Figure BDA0002113305900000131
上述各案例的参数性能的对比如下表5所述：
表5
Figure BDA0002113305900000132
Figure BDA0002113305900000141
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.双向拉伸发泡聚丙烯薄膜，其特征在于由下列重量份的原料组成：
高熔体强度PP树脂 70~85份
宽分子量分布PP树脂 0.5~15份
成核剂 0.1~2份
抗熔滴剂 0.1~0.3份
阻燃剂 0~30份
抗氧剂 0.1~1.0份 ；
所述高熔体强度PP树脂的熔体强度24~38cN；
所述宽分子量分布PP树脂为满足以下条件的PP树脂：数均分子量为（6~60）×104 ，分子量分布6~12；
所述成核剂为无机成核剂和/或苯有机成核剂；
所述抗熔滴剂为聚四氟乙烯；
所述阻燃剂为无卤膨胀型阻燃剂；
所述抗氧剂包括高分子量受阻酚类抗氧化剂、硫酯类抗氧剂；
将上述原料混合后从双螺杆挤出机的主进料口加入，超临界流体经离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，经过螺杆充分搅拌混匀后，由环形机头挤出，得到环形熔体薄膜；将惰性气体吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形熔体薄膜沿径向被吹胀，同时在环形熔体薄膜的轴向进行牵引，从而得到双向拉伸的发泡聚丙烯薄膜，再经过分切成单层片状薄膜。
2.根据权利要求1所述的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜，其特征在于：
所述无机成核剂为二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、石墨、滑石粉中的至少一种；
所述有机成核剂为苯甲酸钠、二(4－丁基苯甲酸)羟基铝、二苄叉山梨醇中的至少一种；
所述高分子量受阻酚类抗氧化剂为抗氧剂3114、抗氧剂1010；
所述硫酯类抗氧剂为抗氧剂DSTP。
3.如权利要求1或2所述的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将70~85份的高熔体强度PP树脂、0.5~15份宽分子量分布PP树脂、0.1~2份成核剂、0.1~0.3份抗熔滴剂、0~30份阻燃剂、0.1~1.0份抗氧剂混合后作为原料从双螺杆挤出机的主进料口加入，超临界流体经离主进料口1/3处的侧线进料口加入挤出机中，经过螺杆充分搅拌混匀后，由环形机头挤出，得到环形熔体薄膜；将惰性气体吹入挤出的环形熔体薄膜中间，使环形熔体薄膜沿径向被吹胀，同时在环形熔体薄膜的轴向进行牵引，从而得到双向拉伸的发泡聚丙烯薄膜，再经过分切成单层片状薄膜。
4.根据权利要求3所述的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：
发泡过程中采用的超临界流体为超临界二氧化碳及其携带剂，超临界二氧化碳的加入量为0.5~4份，携带剂为乙醇、乙二醇等，加入量为0~0.7份。
5.根据权利要求4所述的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：
挤出机为双螺杆挤出机，挤出机螺杆直径为20mm，长径比为48；挤出时的螺杆转速为150~250r/min，挤出机机头为环形口模，挤出时的机头温度选择为155℃~165℃，挤出时的机头压力为10~20Mpa。
6.根据权利要求3~5任一所述的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：惰性气体为空气、氮气、二氧化碳。
7.根据权利要求3~5任一所述的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于：
发泡聚丙烯薄膜的泡孔形态通过调节挤出发泡后熔体膜的轴向拉伸倍数和径向吹胀倍数来实现，轴向拉伸倍数=轴向牵引速率 / 机头处发泡挤出速率的比值，径向吹胀倍数=吹胀后筒膜直径 / 口模直径的比值；轴向拉伸倍数为1.0~1.6，径向吹胀倍数为5.0~5.5；
发泡聚丙烯薄膜的宽度调节通过发泡聚丙烯薄膜的径向吹胀倍数，即，通过调节吹入的惰性气体量来实现；
发泡聚丙烯膜的发泡倍率为3~15倍，薄膜厚度为0.1~5mm，平均泡孔长径在0.1~0.6mm，泡孔长径比1~16；泡孔长径比为泡孔长径和泡孔短径的比值。
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