一種聚丙烯微孔膜退火方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚丙烯微孔膜退火方法，包括如下步驟：步驟一：將擠出流延成型方法制備的具有一定取向的聚丙烯預(yù)制膜放置在50℃至80℃溫度范圍內(nèi)的任一溫度下的烘箱里低溫退火6～24h；步驟二：在晶區(qū)取向方向上對低溫退火后的預(yù)制膜施加1N～2N預(yù)緊力，并放置在130～140℃的烘箱中高溫退火40min～1h。本發(fā)明制備的微孔膜比用傳統(tǒng)退火方法制備的微孔膜在孔隙率、孔數(shù)量、孔尺寸、孔分布以及水蒸氣透過率、微孔膜尺寸穩(wěn)定性各方面上有大幅度的提升；制備的微孔膜的孔隙率、孔數(shù)量、孔尺寸、孔分布以及水蒸氣透過率等參數(shù)不僅可以由高溫退火溫度及時間進行調(diào)整，還可通過控制低溫退火的溫度及時間來調(diào)節(jié)。
【專利說明】一種聚丙烯微孔膜退火方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種聚丙烯微孔膜退火方法，具體涉及一種能有效提高干法制備的聚丙烯微孔膜性能的新型退火方法，屬于聚丙烯微孔膜的制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]微孔膜是指具有孔徑為0.01 μ m到10 μ m微孔的薄膜。其廣泛應(yīng)用于工業(yè)水處理、血漿分離、電池隔膜、化工產(chǎn)品提純、保鮮塑料袋、人造器官、海水淡化、紡織服裝、建筑和農(nóng)業(yè)等。
[0003]通常根據(jù)微孔膜的制備過程中有無使用溶劑可將微孔膜的制備方法分為兩種:濕法和干法。與濕法相比，干法的制備過程因為沒有溶劑的參與而存在價格低廉、工藝簡單且無污染的優(yōu)點，故受人青睞。在干法制備微孔膜的過程中，退火是成功制備微孔膜的一個必備的步驟。傳統(tǒng)的退火方式是將具有取向結(jié)構(gòu)的預(yù)制膜放置在聚合物熔點附近溫度的烘箱里高溫退火增加預(yù)制膜晶區(qū)的取向度、完善程度。而晶區(qū)取向度的高低直接決定了最終制備的微孔膜的微孔結(jié)構(gòu)與性能。在使用傳統(tǒng)的退火方法時，晶區(qū)取向度提高幅度約為10%?15%。此外，傳統(tǒng)干法制備微孔膜過程中，因為在退火過程中沒有對預(yù)制膜施加應(yīng)力而使預(yù)制膜在退火過程中易發(fā)生尺寸收縮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供了一種適用于干法制備微孔膜加工中的新型退火方法，相比于傳統(tǒng)的退火方式不僅使晶區(qū)取向度增加幅度提高一倍，并且保證預(yù)制膜在退火過程中不發(fā)生尺寸的變化。正因為本發(fā)明的新型退火方法具有以上優(yōu)良特性，所以使用本發(fā)明制備出的微孔膜較傳統(tǒng)退火方法制備的微孔膜:孔隙率增加一倍、孔尺寸提高一倍、水蒸氣透過率提高兩到三倍。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種聚丙烯微孔膜退火方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一:將擠出流延成型方法制備的具有一定取向的聚丙烯預(yù)制膜放置在50°C至80°C溫度范圍內(nèi)的任一溫度下的烘箱里低溫退火6?24h ;
[0008]步驟二:在晶區(qū)取向方向上對低溫退火后的預(yù)制膜施加IN?2N預(yù)緊力，并放置在130?140°C的烘箱中高溫退火40min?lh。
[0009]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0010](I)使用上述兩步法退火制備的微孔膜比用傳統(tǒng)退火方法制備的微孔膜在孔隙率、孔數(shù)量、孔尺寸、孔分布以及水蒸氣透過率、微孔膜尺寸穩(wěn)定性各方面上有大幅度的提升;
[0011](2)制備的微孔膜的孔隙率、孔數(shù)量、孔尺寸、孔分布以及水蒸氣透過率等參數(shù)不僅可以由高溫退火溫度及時間進行調(diào)整，還可通過控制低溫退火的溫度及時間來調(diào)節(jié)。
[0012]進一步的，本發(fā)明可以由如下具體的技術(shù)方案組成，如下技術(shù)方案是前述步驟一和二的細化和補充。
[0013]一種聚丙烯微孔膜退火方法，包括如下步驟:
[0014](I)用單螺桿擠出機經(jīng)狹縫形口模擠出聚丙烯熔膜，熔膜經(jīng)風(fēng)刀或自然冷卻和牽引輥牽引得到具有晶區(qū)取向結(jié)構(gòu)的預(yù)制膜；(2)將具有一定取向度的聚丙烯預(yù)制膜放置在烘箱里低溫退火6?24h，烘箱溫度設(shè)置范圍為50°C至80°C中的任一溫度；(3)沿晶區(qū)取向方向?qū)Φ蜏赝嘶鸷蟮念A(yù)制膜施加IN?2N的預(yù)緊力，并放置在130?140°C的烘箱中高溫退火40min?Ih ;(4)將退火后的預(yù)制膜在室溫下快速冷拉伸；(5)再將冷拉伸后的試樣在高溫下熱拉伸；(6)將熱拉伸完畢后的試樣在夾持狀態(tài)下熱固定。
[0015]本發(fā)明在干法制備微孔膜的過程中是不可或缺的，可大幅度提高微孔膜的孔隙率、孔數(shù)量、孔尺寸，是改善孔分布均勻性以及水蒸氣透過率的有效手段。用本發(fā)明退火后的預(yù)制膜尺寸及形狀均保持穩(wěn)定。在使用本發(fā)明時預(yù)制膜晶區(qū)取向度的提高幅度是在使用傳統(tǒng)退火方法時的1.5?3倍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為用傳統(tǒng)退火方法制備的微孔膜的掃描電子顯微鏡觀察到的微孔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2-5為本發(fā)明退火方法制備的微孔膜的掃描電子顯微鏡觀察到的微孔結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例一
[0019]將單螺桿擠出機從機筒沿料斗到口模5段溫度分別設(shè)定為170°C，200°C，23(rC，240°C，235°C，以40rpm的螺桿轉(zhuǎn)速，將等規(guī)聚丙烯(iPP)用單螺桿擠出機經(jīng)由狹縫型口模擠出得到預(yù)制膜，牽引輥設(shè)定為120°C，牽引比為25。將所得預(yù)制膜放置在140°C的烘箱中高溫退火lh。在25°C下用電子萬能材料實驗機，以60mm/min的拉伸速率,將退火后的預(yù)制膜冷拉伸40%。再在75°C下用電子萬能材料實驗機，以30mm/min的應(yīng)變速率，將退火后的預(yù)制膜熱拉伸40%。最后保持夾持狀態(tài)，在120°C下熱固定lOmin，即得到了傳統(tǒng)干法制備的聚丙烯微孔膜。
[0020]用粒徑統(tǒng)計軟件統(tǒng)計微孔膜的微孔膜尺寸，用透濕率檢測儀表征微孔膜的水蒸氣透過率，用潤濕法測表征微孔膜的孔隙率，結(jié)果均列于表I ;用掃描電子顯微鏡觀察微孔膜的孔結(jié)構(gòu)，結(jié)果如附圖1所示。
[0021]實施例二
[0022]將單螺桿擠出機從機筒沿料斗到口模5段溫度分別設(shè)定為170°C，200°C，230°C，240°C，235°C，以40rpm的螺桿轉(zhuǎn)速，將等規(guī)聚丙烯(iPP)用單螺桿擠出機，經(jīng)由狹縫型口模擠出得到預(yù)制膜，牽引輥設(shè)定為120°C，牽引比為25。將所得預(yù)制膜放置在50°C的烘箱里低溫退火24h。再將低溫退火后的預(yù)制膜沿晶區(qū)取向方向施加IN?2N的預(yù)緊力并放置在140°C的烘箱中高溫退火lh。在25°C下用電子萬能材料實驗機，以60mm/min的拉伸速率，將退火后的預(yù)制膜冷拉伸40%。再在75°C下用電子萬能材料實驗機，以30mm/min的應(yīng)變速率，將退火后的預(yù)制膜熱拉伸40%。最后保持夾持狀態(tài)，在120°C下熱固定lOmin，即得到了使用新型退火方法制備的聚丙烯微孔膜。
[0023]測試試樣制備條件及性能測試方法均同實施例一，結(jié)果如表I與附圖2所示。
[0024]實施例三
[0025]將單螺桿擠出機從機筒沿料斗到口模5段溫度分別設(shè)定為170°C，200°C，230°C，240°C，235°C，以40rpm的螺桿轉(zhuǎn)速，將等規(guī)聚丙烯(iPP)用單螺桿擠出機，經(jīng)由狹縫型口模擠出得到預(yù)制膜，牽引輥設(shè)定為120°C，牽引比為25。將所得預(yù)制膜放置在60°C的烘箱里低溫退火24h。再將低溫退火后的預(yù)制膜沿晶區(qū)取向方向施加IN?2N的預(yù)緊力并放置在140°C的烘箱中高溫退火lh。在25°C下用電子萬能材料實驗機，以60mm/min的拉伸速率，將退火后的預(yù)制膜冷拉伸40%。再在75°C下用電子萬能材料實驗機，以30mm/min的應(yīng)變速率，將退火后的預(yù)制膜熱拉伸40%。最后保持夾持狀態(tài)，在120°C下熱固定lOmin，即得到了使用新型退火方法制備的聚丙烯微孔膜。
[0026]測試試樣制備條件及性能測試方法均同實施例一，結(jié)果如表I與附圖3所示。
[0027]實施例四
[0028]將單螺桿擠出機從機筒沿料斗到口模5段溫度分別設(shè)定為170°C，200°C，230°C，240°C，235°C，以40rpm的螺桿轉(zhuǎn)速，將等規(guī)聚丙烯(iPP)用單螺桿擠出機，經(jīng)由狹縫型口模擠出得到預(yù)制膜，牽引輥設(shè)定為120°C，牽引比為25。將所得預(yù)制膜放置在70°C的烘箱里低溫退火24h。再將低溫退火后的預(yù)制膜沿晶區(qū)取向方向施加IN?2N的預(yù)緊力并放置在140°C的烘箱中高溫退火lh。在25°C下用電子萬能材料實驗機，以60mm/min的拉伸速率，將退火后的預(yù)制膜冷拉伸40%。再在75°C下用電子萬能材料實驗機，以30mm/min的應(yīng)變速率，將退火后的預(yù)制膜熱拉伸40%。最后保持夾持狀態(tài)，在120°C下熱固定lOmin，即得到了使用新型退火方法制備的聚丙烯微孔膜。
[0029]測試試樣制備條件及性能測試方法均同實施例一，結(jié)果如表I與附圖4所示。
[0030]實施例五
[0031]將單螺桿擠出機從機筒沿料斗到口模5段溫度分別設(shè)定為170°C，200°C，23(rC，240°C，235°C，以40rpm的螺桿轉(zhuǎn)速，將等規(guī)聚丙烯(iPP)用單螺桿擠出機，經(jīng)由狹縫型口模擠出得到預(yù)制膜，牽引輥設(shè)定為120°C，牽引比為25。將所得預(yù)制膜放置在80°C的烘箱里低溫退火24h。再將低溫退火后的預(yù)制膜沿晶區(qū)取向方向施加IN?2N的預(yù)緊力并放置在140°C的烘箱中高溫退火lh。在25°C下用電子萬能材料實驗機，以60mm/min的拉伸速率，將退火后的預(yù)制膜冷拉伸40%。再在75°C下用電子萬能材料實驗機，以30mm/min的應(yīng)變速率，將退火后的預(yù)制膜熱拉伸40%。最后保持夾持狀態(tài)，在120°C下熱固定lOmin，即得到了使用新型退火方法制備的聚丙烯微孔膜。
[0032]測試試樣制備條件及性能測試方法均同實施例一，結(jié)果如表I與附圖5所示。
[0033]附圖中的MD方向為預(yù)制膜的擠出和拉伸方向。
[0034]表I微孔膜的性能(括號內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)偏差)
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種聚丙烯微孔膜退火方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:將擠出流延成型方法制備的具有一定取向度的聚丙烯預(yù)制膜放置在50 °C至80 1:溫度范圍內(nèi)的任一溫度下的烘箱里低溫退火6?24h ; 步驟二:在晶區(qū)取向方向上對低溫退火后的預(yù)制膜施加IN?2N預(yù)緊力，并放置在130?140 °C的烘箱中高溫退火40min?lh。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚丙烯微孔膜退火方法，其特征在于所述具有一定取向度的聚丙烯預(yù)制膜，其晶區(qū)的取向程度為3%?80%。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述聚丙烯微孔膜退火方法，其特征在于所述步驟二為:低溫退火后的預(yù)制膜立即進行高溫退火，對預(yù)制膜進行高溫退火的同時，沿晶區(qū)取向方向?qū)︻A(yù)制膜施加IN?2N的預(yù)緊力，保證預(yù)制膜在退火過程中尺寸穩(wěn)定，受熱均勻。
【文檔編號】B29C71/02GK103978705SQ201410222102
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】劉正英, 顏婧, 楊鳴波, 丁治天 申請人:四川大學(xué)