CN111261404A - 一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法，所述用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法包括原料准备、挤出成型、同步拉伸、拉伸后处理。本发明用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜，选用同步拉伸聚丙烯薄膜生产线，采用纵横向同步拉伸技术，相比于聚丙烯薄膜先纵向再横向拉伸的异步拉伸生产线，同步拉伸线生产的聚丙烯薄膜大幅度提高了聚丙烯薄膜的纵向拉伸强度，可以提升比例大约20％，而且聚丙烯薄膜的机械性能、电性能、厚薄均匀性均得到大幅度改善和提升。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯薄膜技术领域，具体涉及一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法。
背景技术
随着科技的日新月异，电动汽车和电子行业飞速发展，无线充电技术成为当今热门的研究课题。目前，无线充电技术开始广泛应用于充电桩和手机领域，其优点主要是方便、安全。无线充电技术中对电容器的要求是体积小、容量大、耐高温。再有电容器的容量与介质厚度成反比。
为了满足使用的需要，必须开发更薄的薄膜作为绝缘介质。然而，生产超薄膜面临着不易成膜，难以批量生产，纵向热收缩较大等难题。目前国内电容器用聚丙烯薄膜厂家对于厚度2.5μm以下的聚丙烯薄膜无法量产，而且，国内电容器用聚丙烯薄膜的生产线均采用异步拉伸，无法解决超薄膜面临的困难。
因此，为了攻克上述行业难题，我司研发生产一种用于无线充电的1.9μm聚丙烯耐高温薄膜。采用同步拉伸定型工艺。
中国专利CN107718608A公开了一种耐高温电容器用聚丙烯薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：首先选取原料；然后将原料投入挤出机中加热熔融，经过粗过滤器和精过滤器两级过滤后挤出熔体；再对挤出的熔体进行铸片；再对的铸片进行预热、双向同步拉伸和热定型，形成薄膜；将同步拉伸后的薄膜进行冷却、厚度测量、切边和电晕处理；接着对电晕处理后的薄膜进行收卷；对收卷后的薄膜进行第一次时效处理；最后对第一次时效处理后的薄膜进行第二次时效处理。
中国专利CN110305407A公开了一种耐高温双向拉伸聚丙烯薄膜制备方法，具体涉及塑料技术领域，制备的双向拉伸聚丙烯薄膜具有较低的热收缩率，其耐热性能较好，同时其力学性能和耐磨性能优异。以纳米级的钾长石和玄武岩纤维作为芯材，在其表面原位生成羟基磷灰石包覆层，所得物不仅具有良好的耐磨性能，同时，在其表层引入了羟基，接着利用环氧氯丙烷与其表面羟基进行反应，达到接枝效果，从而引入环氧基团，可以与后续加入的八氨基倍半硅氧烷进行开环聚合反应，将八氨基倍半硅氧烷引入羟基磷灰石包覆钾长石和玄武岩纤维表面，达到改性目的。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤I、原料准备：将原料在温度为100℃～120℃的条件下干燥3小时～4小时，备用；
步骤II、挤出成型：将步骤I中干燥后的原料加入挤出机中，经过分段加热，通过挤出机模头挤出、利用温度为80℃～95℃的冷辊冷却成型，得到基膜；80℃～95℃的冷辊温度有利于聚丙烯基膜的结晶；
步骤III、同步拉伸：将步骤II中得到的基膜送入同步拉伸区，经预热、拉伸、定型得到薄膜；
步骤IV、拉伸后处理：将步骤III中得到的薄膜冷却后，进行切边、电晕、收卷，得到厚度为1.9μm的所述用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜。
进一步的，步骤I中，原料是等规度为98.1％～98.9％、灰分为15ppm～20ppm的聚丙烯。98.1％～98.9％等规度的聚丙烯，结晶度高，制备的聚丙烯薄膜耐热性好。
进一步的，步骤I中，原料还包括对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅。添加对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅可以提高聚丙烯的结晶度，增强聚丙烯薄膜的耐热性和力学综合性能。
更进一步的，原料中，聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅的质量比为10：0.01～0.02：0.65。
更进一步的，改性二氧化硅的制备过程为：向质量分数为1.5％～3.5％的改性剂溶液中加入二氧化硅搅拌混合3min～5min，之后研磨分散2小时～6小时，最后过滤、干燥得到所述改性二氧化硅；其中，改性剂溶液中，十二烷基硫酸钠、多巴胺、丙二醇以及水的质量比为1～2：0.6：3：15；改性剂溶液与二氧化硅的质量比为10：2.5～3.0。
进一步的，步骤II中，挤出机分段加热具体为：挤出机内加料段温度为240℃～245℃、熔融段温度为245℃～250℃、均质化段温度为250℃～255℃。
进一步的，步骤II中，挤出机模头挤出温度为255℃～260℃。
进一步的，步骤II中，挤出机模唇间距0.3mm～0.7mm，模唇到冷辊的间距为0.5mm～1.0mm。0.3mm～0.7mm的模唇间距有利于基膜的厚度均匀性和生产工艺的稳定。
进一步的，步骤III中，同步拉伸区内，预热温度为146℃～163℃、拉伸温度为159℃～165℃、定型温度为163℃～172℃。
进一步的，步骤III中，同步拉伸时，纵向拉伸倍数为6～8、横向拉伸倍数为7～9。
本发明的优点是：
(1)本发明用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜，选用同步拉伸聚丙烯薄膜生产线，采用纵横向同步拉伸技术，相比于聚丙烯薄膜先纵向再横向拉伸的异步拉伸生产线，同步拉伸线生产的聚丙烯薄膜大幅度提高了聚丙烯薄膜的纵向拉伸强度，可以提升比例大约20％，而且聚丙烯薄膜的机械性能、电性能、厚薄均匀性均得到大幅度改善和提升；
(2)本发明用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法，与异步拉伸线相比较，少了纵向拉伸辊筒，减少了聚丙烯薄膜表面的摩擦和污染，相比较在进入拉伸区之前聚丙烯基膜更平稳，更有利于生产的稳定性，成膜性有了较明显的提升；
(3)本发明用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法，基膜同步拉伸后在定型区可以通过每个单独的驱动链夹，自由调整聚丙烯薄膜的纵向回收比，纵向热收缩有了较大的调整空间，解决了异步拉伸线受设备局限的难题；
(4)本发明用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法，制作出厚度为1.9μm的用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的生产稳定，可以批量化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例1～5制备的用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的进步性，下面将实施例中对本发明实施例1～5制备的用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜性能测试结果用附图图表表示。在附图中：
图1是本发明实施例1～5制备的用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的性能数据对比。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法
包括以下步骤：
步骤I、原料准备：将原料在温度为100℃的条件下干燥3小时，备用；其中，原料是等规度为98.1％、灰分为15ppm的聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅；聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅的质量比为10：0.01：0.65；改性二氧化硅的制备过程为：向质量分数为1.5％的改性剂溶液中加入二氧化硅搅拌混合3min，之后研磨分散2小时，最后过滤、干燥得到所述改性二氧化硅；其中，改性剂溶液中，十二烷基硫酸钠、多巴胺、丙二醇以及水的质量比为1：0.6：3：15；改性剂溶液与二氧化硅的质量比为10：2.5；
步骤II、挤出成型：将步骤I中干燥后的原料加入挤出机中，经过温度为240℃的加料段、温度为245℃的熔融段、温度为250℃的均质化段加热，通过温度为255℃的挤出机模头挤出、利用温度为80℃的冷辊冷却成型，得到基膜；其中，挤出机模唇间距0.3mm，模唇到冷辊的间距为0.5mm；
步骤III、同步拉伸：将步骤II中得到的基膜送入同步拉伸区，经146℃预热、159℃拉伸、163℃定型得到薄膜；其中，同步拉伸时，纵向拉伸倍数为6、横向拉伸倍数为7；
步骤IV、拉伸后处理：将步骤III中得到的薄膜冷却后，进行切边、电晕、收卷，得到厚度为1.9μm的所述用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜。
经测试，本实施例用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的抗电强度501V/μm，纵向拉伸强度201MPa，横向拉伸强度214MPa；且厚薄均匀，制作的电容器可以在105℃条件下使用，性能完全符合无线充电设备的要求。
实施例2
一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法
包括以下步骤：
步骤I、原料准备：将原料在温度为120℃的条件下干燥4小时，备用；其中，原料是等规度为98.9％、灰分为20ppm的聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅；聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅的质量比为10：0.02：0.65；改性二氧化硅的制备过程为：向质量分数为3.5％的改性剂溶液中加入二氧化硅搅拌混合5min，之后研磨分散6小时，最后过滤、干燥得到所述改性二氧化硅；其中，改性剂溶液中，十二烷基硫酸钠、多巴胺、丙二醇以及水的质量比为2：0.6：3：15；改性剂溶液与二氧化硅的质量比为10：3.0；
步骤II、挤出成型：将步骤I中干燥后的原料加入挤出机中，经过温度为245℃的加料段、温度为250℃的熔融段、温度为255℃均质化段加热，通过温度为260℃的挤出机模头挤出、利用温度为95℃的冷辊冷却成型，得到基膜；其中，挤出机模唇间距0.7mm，模唇到冷辊的间距为1.0mm；
步骤III、同步拉伸：将步骤II中得到的基膜送入同步拉伸区，经163℃预热、165℃拉伸、172℃定型得到薄膜；其中，同步拉伸时，纵向拉伸倍数为8、横向拉伸倍数为9；
步骤IV、拉伸后处理：将步骤III中得到的薄膜冷却后，进行切边、电晕、收卷，得到厚度为1.9μm的所述用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜。
经测试，本实施例用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的抗电强度503V/μm，纵向拉伸强度202MPa，横向拉伸强度210MPa；且厚薄均匀，制作的电容器可以在105℃条件下使用，性能完全符合无线充电设备的要求。
实施例3
一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法
包括以下步骤：
步骤I、原料准备：将原料在温度为105℃的条件下干燥4小时，备用；其中，原料是等规度为98.3％、灰分为16ppm的聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅；聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅的质量比为10：0.02：0.65；改性二氧化硅的制备过程为：向质量分数为2.0％的改性剂溶液中加入二氧化硅搅拌混合5min，之后研磨分散3小时，最后过滤、干燥得到所述改性二氧化硅；其中，改性剂溶液中，十二烷基硫酸钠、多巴胺、丙二醇以及水的质量比为1.2：0.6：3：15；改性剂溶液与二氧化硅的质量比为10：2.6；
步骤II、挤出成型：将步骤I中干燥后的原料加入挤出机中，经过温度为241℃的加料段、温度为246℃的熔融段、温度为251℃的均质化段加热，通过温度为256℃的挤出机模头挤出、利用温度为83℃的冷辊冷却成型，得到基膜；其中，挤出机模唇间距0.4mm，模唇到冷辊的间距为0.6mm；
步骤III、同步拉伸：将步骤II中得到的基膜送入同步拉伸区，经149℃预热、160℃拉伸、165℃定型得到薄膜；其中，同步拉伸时，纵向拉伸倍数为8、横向拉伸倍数为9；
步骤IV、拉伸后处理：将步骤III中得到的薄膜冷却后，进行切边、电晕、收卷，得到厚度为1.9μm的所述用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜。
经测试，本实施例用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的抗电强度508V/μm，纵向拉伸强度206MPa，横向拉伸强度225MPa；且厚薄均匀，制作的电容器可以在105℃条件下使用，性能完全符合无线充电设备的要求。
实施例4
一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法
包括以下步骤：
步骤I、原料准备：将原料在温度为115℃的条件下干燥3小时，备用；其中，原料是等规度为98.7％、灰分为19ppm的聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅；聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅的质量比为10：0.01：0.65；改性二氧化硅的制备过程为：向质量分数为3.0％的改性剂溶液中加入二氧化硅搅拌混合3min，之后研磨分散5小时，最后过滤、干燥得到所述改性二氧化硅；其中，改性剂溶液中，十二烷基硫酸钠、多巴胺、丙二醇以及水的质量比为1.8：0.6：3：15；改性剂溶液与二氧化硅的质量比为10：2.9；
步骤II、挤出成型：将步骤I中干燥后的原料加入挤出机中，经过温度为244℃的加料段、温度为249℃的熔融段、温度为254℃的均质化段加热，通过温度为259℃的挤出机模头挤出、利用温度为92℃的冷辊冷却成型，得到基膜；其中，挤出机模唇间距0.6mm，模唇到冷辊的间距为0.9mm；
步骤III、同步拉伸：将步骤II中得到的基膜送入同步拉伸区，经161℃预热、163℃拉伸、170℃定型得到薄膜；其中，同步拉伸时，纵向拉伸倍数为6、横向拉伸倍数为7；
步骤IV、拉伸后处理：将步骤III中得到的薄膜冷却后，进行切边、电晕、收卷，得到厚度为1.9μm的所述用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜。
经测试，本实施例用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的抗电强度495V/μm，纵向拉伸强度190MPa，横向拉伸强度200MPa；且厚薄均匀，制作的电容器可以在105℃条件下使用，性能完全符合无线充电设备的要求。
实施例5
一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法
包括以下步骤：
步骤I、原料准备：将原料在温度为110℃的条件下干燥3.5小时，备用；其中，原料是等规度为98.5％、灰分为18ppm的聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅；聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅的质量比为10：0.01：0.65；改性二氧化硅的制备过程为：向质量分数为2.5％的改性剂溶液中加入二氧化硅搅拌混合4min，之后研磨分散4小时，最后过滤、干燥得到所述改性二氧化硅；其中，改性剂溶液中，十二烷基硫酸钠、多巴胺、丙二醇以及水的质量比为1.5：0.6：3：15；改性剂溶液与二氧化硅的质量比为10：2.8；
步骤II、挤出成型：将步骤I中干燥后的原料加入挤出机中，经过加料段温度为243℃、熔融段温度为248℃、均质化段温度为253℃的分段加热，通过温度为258℃的挤出机模头挤出、利用温度为89℃的冷辊冷却成型，得到基膜；其中，挤出机模唇间距0.5mm，模唇到冷辊的间距为0.8mm；
步骤III、同步拉伸：将步骤II中得到的基膜送入同步拉伸区，经155℃预热、161℃拉伸、169℃定型得到薄膜；其中，同步拉伸时，纵向拉伸倍数为7、横向拉伸倍数为8；
步骤IV、拉伸后处理：将步骤III中得到的薄膜冷却后，进行切边、电晕、收卷，得到厚度为1.9μm的所述用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜。
经测试，本实施例用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的抗电强度505V/μm，纵向拉伸强度200MPa，横向拉伸强度220MPa；且厚薄均匀，制作的电容器可以在105℃条件下使用，性能完全符合无线充电设备的要求。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：
步骤I、原料准备：将原料在温度为100℃～120℃的条件下干燥3小时～4小时，备用；
步骤II、挤出成型：将步骤I中干燥后的原料加入挤出机中，经过分段加热，通过挤出机模头挤出、利用温度为80℃～95℃的冷辊冷却成型，得到基膜；
步骤III、同步拉伸：将步骤II中得到的基膜送入同步拉伸区，经预热、拉伸、定型得到薄膜；
步骤IV、拉伸后处理：将步骤III中得到的薄膜冷却后，进行切边、电晕、收卷，得到厚度为1.9μm的所述用于无线充电的同步拉伸聚丙烯耐高温薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤I中，所述原料是等规度为98.1％～98.9％、灰分为15ppm～20ppm的聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤I中，所述原料还包括对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料中，聚丙烯、对二甲基二亚苄基山梨醇和改性二氧化硅的质量比为10：0.01～0.02：0.65。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述改性二氧化硅的制备过程为：向质量分数为1.5％～3.5％的改性剂溶液中加入二氧化硅搅拌混合3min～5min，之后研磨分散2小时～6小时，最后过滤、干燥得到所述改性二氧化硅；其中，改性剂溶液中，十二烷基硫酸钠、多巴胺、丙二醇以及水的质量比为1～2：0.6：3：15；改性剂溶液与二氧化硅的质量比为10：2.5～3.0。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤II中，所述挤出机分段加热具体为：挤出机内加料段温度为240℃～245℃、熔融段温度为245℃～250℃、均质化段温度为250℃～255℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤II中，所述挤出机模头挤出温度为255℃～260℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤II中，所述挤出机模唇间距0.3mm～0.7mm，模唇到冷辊的间距为0.5mm～1.0mm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤III中，所述同步拉伸区内，预热温度为146℃～163℃、拉伸温度为159℃～165℃、定型温度为163℃～172℃。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤III中，所述同步拉伸时，纵向拉伸倍数为6～8、横向拉伸倍数为7～9。
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