双向拉伸聚丙烯粗化膜的生产研究(上)

2007/8/10 15:04:24

摘　要：从“T”型机头挤出厚片中β结晶的形成，拉伸条件对粗化的影响，聚丙烯粒子的MI对形成β结晶的影响三个方面进行了粗化膜的生产研究。关键词：聚丙烯；　双向拉伸；　结晶；　粗化　　　双向拉伸聚丙烯（代号BOPP）易浸型电容薄膜，是湿式油浸电力电容器固体绝缘介质的理想材料，它不仅有较高的介电常数，较高的击穿强度，较小的介质损耗，而且浸渍性能良好，可以彻底取代电容器纸，制造全膜型高压油浸电力电容器，且可使电力电容器的体积大大地缩小。因此，双向拉伸聚丙烯易浸型电容薄膜在电力工业上已得到越来越广泛的应用。　　双向拉伸易浸型电容薄膜即表面粗化的双向拉伸聚丙烯薄膜，习惯上也叫“粗化膜”。其生产方法有多种，目前世界上以利用β结晶的转化，采用平膜法双向两次拉伸的制造方法最为普遍，国内也多以这种工艺生产。本文将就此种生产工艺来探讨双向拉伸聚丙烯粗化膜的生产和控制，主要研究“T”型机头挤出厚片中β结晶的形成；拉伸条件对粗化的影响；以及表面粗化与材料性能的关系。1　生产过程1．1　原材料选用　　我们选用日本宇部兴产株式会社的RF1177和美国Himont公司的PD064K聚丙烯粒子作为实验用原料，其熔体流动指数（MI）分别为2．0g／10min和4．0g／10min。1．2　生产设备挤出机：直径120mm，长径比33：1； “T”型机头：有效宽度520mm；急冷辊：直径1000mm，宽度800mm；纵向拉伸机：多辊式纵向拉伸机；　　横向拉伸机：渐渐拉幅式横向拉伸机1．3　主要工艺参数挤出温度：220～260℃；急冷成型温度：90～110℃；纵向拉伸比：4．6～5．0比1；纵向拉伸温度：150～155℃；横向拉伸比：8比1；横向拉伸温度：155～160℃；　　薄膜厚度：15μm1．1.4　生产原理　　高等规聚丙烯是一种结晶型高聚物，其熔体在冷却铸片时，在厚片的表面可以产生α型和β型两种结晶。β型结晶不稳定，在一定温度下拉伸时将转化成稳定的α型结晶，由于β结晶的密度大于α结晶的密度，因而转化后在薄膜表面将形成大量细密的坎坑状粗化表面。2　结果与讨论2．1　挤出铸片条件对形成β结晶的影响　　生产双向拉伸聚丙烯粗化膜，首先要在挤出铸片表面形成足够数量的β结晶。而挤出铸片条件对β结晶的形成有着至关重要的影响。下面分别就挤出温度和急冷铸片温度两方面来讨论其对β结晶的形成有什么影响。2．1．1　挤出温度对形成β结晶的影响　　厚片的成型是通过挤出机将等规聚丙烯粒子挤压加热到其熔点（176℃左右）以上，然后经“T”型机头成型，急冷鼓冷却即可。为了获得含有理想的β结晶的厚片，应选择好相应的挤出温度。挤出温度在260℃以上时，厚片中没有β结晶形成；挤出温度在220～245℃之间，厚片中获得较多的β结晶；挤出温度在245～260℃之间，厚片中含有的β结晶极少。厚片中β结晶的含量与挤出温度的关系如图1所示。这是因为在较高的挤出温度下，相互缠结的聚丙烯分子链因其获得较高的能量而全部分离，而缠结的分子链在晶核的形成和晶体的成长中起辅助作用。挤出温度过高，分子的热运动过于剧烈，均相成核速度小，而β结晶又不稳定，故过高的挤出温度不能形成β结晶。随着挤出温度的降低，熔体中将残留一些缠结的分子链，使均相成核速度增加，β结晶的晶核可以形成，且分子链及其链段的活动能力下降，从而产生的β结晶不易转化而被保留下来，所以，随着挤出温度的升高，厚片中β结晶的含量减少。挤出温度在220～240℃之间时，可以在厚片中获得较多的β结晶。

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