双向拉伸聚丙烯

双向拉伸聚丙烯（精选4篇）

双向拉伸聚丙烯 篇1

1 简介

BOPP是“Biaxially Oriented Polypropylene”的简称, 即双向拉伸聚丙烯薄膜。它的生产是使用双向拉伸设备进行, 首先将原料投入挤出机并经冷却形成厚片, 厚片进入双向拉伸设备后在加热的状态下按照一定的拉伸倍率进行同步或异步在相互垂直的纵横两个方向进行拉伸。拉伸过程结束后还会进行适当的后处理, 如打电晕、涂布等。

BOPP薄膜因其无色、无味、无毒, 具有优异的力学和光学性能, 且经过表面处理后可进行精美印刷, 在生活中广泛用作商品包装。BOPP薄膜的很多应用对其耐热性能都有一定的要求, 如电容膜、定热性离型膜、镀铝膜等, 耐热性能直接影响薄膜的热收缩率, 高的薄膜热收缩率将导致薄膜在收卷后硬度变大, 即卷内薄膜张力和压力过大, 导致薄膜黏连, 取卷困难, 且分切及高速印刷时易发生破膜, 影响生产效率。

我司通过使用耐热添加剂可提高BOPP薄膜的耐热性能, 满足使用要求。下面将介绍耐热膜的生产过程及注意事项。

2 实验内容

2.1 仪器设备

Bruckkner 1350线, Atlas分切机, 济南兰光烘箱, SHIMAD-ZU万能拉力机, EEL透射雾度仪等;

2.2 原料

均聚聚丙烯, 抗粘连剂, 抗静电剂、耐热剂

2.3 实验过程

将原料按照一定比例添加 (如表2-1) 到进料斗中, 其中抗粘连剂和抗静电剂需要与聚丙烯按一定比例进行预混。待工艺条件达到设定值后开始生产。参考表2-1, 选择试制厚度为20μ的膜。注意调节工艺参数使薄膜厚度稳定。挤出机温度为250-255℃, MDO预热、拉伸、定型温度分别为140℃、130℃、140℃, TDO预热、拉伸、定型温度分别为170℃、155℃、163℃;MDO和TDO的拉伸比率分别为5倍和9倍, 保持工艺条件不变, 按照表2-2制备对照膜, 收卷后取耐热膜和对照膜的全幅膜样进行对比分析测试。

3 测试结果与分析

从测试数据来看, 使用耐热剂后薄膜的热收缩率下降明显, 且雾度值从1.4降低至1.0, 表明耐热膜对薄膜的雾度也有明显改善;从薄膜的耐热性能对比发现, 添加耐热剂可使薄膜的耐热温度提高5-10℃。

双向拉伸聚丙烯 篇2

关键词：暴筋,厚度,分切

聚丙烯双向拉伸薄膜是一种非常重要的软包装材料, 应用十分广泛被誉为“包装皇后”。外观检验是薄膜出厂的重要质量检验项目, 其中暴筋是平整度检验的重要项目, 它影响薄膜膜卷的美观和后期的印刷使用。不少生产厂家接到用户这方面的投诉, 直接影响到生产者的经济效益和产品信誉。本文总结出暴筋形成的四个原因, 每种原因下暴筋主要特点、和该种原因下解决方法, 希望提高生产厂家的产品质量和经济效益。

暴筋是成品膜卷上手感硬性的条纹, 外观上视为膜卷上有一条环状凸起。正常的膜卷表面平整光滑如图一, 而产生暴筋的膜卷如图二, 它的表面会有一条或多条环状凸起。经过我们长期的调查, 我们总结出形成暴筋的四种原因, 每种原因下暴筋主要特点和该种原因下解决方法。

1 膜局部厚度过厚

薄膜局部厚度过厚。原因是由于在生产过程中, 挤出-铸片局部、固定位置处 (模唇内) 一个或几个挤出螺栓挤出过多或模唇内有异物阻碍熔体流动, 被异物分开的熔融物料在流过异物后会再汇合起来, 但在流至冷却鼓之前的短时间内, 却未能借助表面张力使之流平, 这两个原因都可以使该部位薄膜纵向厚度过厚, 在收卷、分切时薄膜外观出现明显的暴筋。

特点:局部薄膜纵向厚度过厚产生的暴筋, 多发生在长时间停车, 刚开工的半成品大卷上, 它们的厚度平均偏差和最大/最小厚度偏差都很大;这种大卷上的暴筋坚硬、有较高突起, 分切后的小卷的质量较一般正常卷的质量重。

解决方法:由于这种情况很容易发现, 可以通过将测厚点数增加为40个点, 使相应测厚点与挤出螺栓位置相对应, 从而准确找到膜卷厚度过厚的位置, 使装置进行有针对性的调整, 避免下个膜卷在发生这种情况;制定计划定时清理模唇, 及时清除浮灰等异物, 避免有异物阻碍熔体流动。

2 薄膜局部厚度过薄

它们常常是半成品大卷厚度在质量控制指标也在合格范围内, 只有个别点偏薄, 但分切出来的成品小卷却出现暴筋现象。原因是当一个大卷的某一部位厚度有几个点偏薄时, 而分切机分切时分切工位张力是一定, 这就会使分切的小卷缠绕时薄膜受力不均, 产生细小的软性条纹, 这些细小的软性条纹经过不断的叠加形成成品膜卷上的暴筋。

它们形成的过程以18微米的平膜为例, 产生暴筋的小卷在分切长度为1000米的时候正常, 在分切长度为2500米的时候, 它的膜面只有很小的纵向条纹, 在分切长度为3000米的时候有轻微的纵向条纹, 在分切长度为3500米条纹变硬, 在分切长度为4000米条纹形成暴筋。

它们会有以下特点:这种由于薄膜局部厚度过薄, 形成的暴筋, 手感较软, 通常暴筋旁边有凹陷;分切后的小卷质量正常或较一般正常卷略轻;这种母卷分切出来的小卷往往还会出现另一种降级现象:松紧不一。

解决方法:在进行大卷测厚时发现连续多个点偏薄时 (特别是中间位置) , 及时通知装置人员, 进行调整, 这样做不仅可以防止暴筋, 更能减少成品小卷由于松紧不一降级;分切时减少长度, 在暴筋没有形成前停止分切, 提高优级品率。

3 同位置叠加

在长期的生产实践中, 会出现一些膜卷无论是你用纵向方法测量还是横向方法测量, 它们的平均厚度、平均偏差和最大/最小厚度偏差都很正常, 也没有局部过厚或过薄现象, 但它们还是会出现暴筋。这是因为以分切出一个厚度为18 um, 长度为6000米的小卷为例, 我们计算一下分切完成后这样一个普通的小卷需要大约要叠加11000层。也就是说, 但如果是纵向上的某一部位厚度偏薄或厚0.2um, 则只能在那个位置叠加, 0.2um×11000=2.2mm, 膜卷2.2mm的突起或凹陷就可以认定为暴筋。

这种原因形成的暴筋卷特点往往是突然成大规模的出现, 解决方法是调整分切机的大卷摆动幅度, 减少同位置叠加形成即可。

4 单纯的褶皱引起暴筋

这种暴筋是由于在卷绕过程中, 意外地夹褶引起的, 主要是薄膜夹褶后引起局部变厚, 又经过不断的叠加以至变形后形成暴筋。

它的特点是呈单独小卷的状态出现, 发生情况比较偶然;一般发生在膜卷的边缘, 容易被人误以为是翘边;形状上多呈半环状或1/3环状, 通常位置较浅, 割除后即可判为优级品。解决方法:及时通知分切人员, 防止再次发生意外夹褶;对于位置较浅的, 及时割除, 提高优级品率。

参考文献

[1]洛阳聚丙烯公司薄膜车间培训资料, 2003 (09) :12.

双向拉伸聚丙烯 篇3

关键词：聚丙烯,双向拉伸聚丙烯(BOPP),等规度,连续自成核退火法(SSA),差示扫描量热仪,结晶行为,成膜性能

聚丙烯(PP)树脂是结晶性高聚物,它由众多等规度不同的 PP 分子组成。PP 树脂等规度高,高等规度 PP 分子含量高,致使结晶温度高,结晶速度快,会形成厚晶片,球晶尺寸也相对较大,这样在熔融过程中,片晶厚度厚,熔融温度高,熔融速度慢,不利于稳定成膜。因此,通过降低树脂等规度可在一定程度上提高其成膜稳定性,但薄膜的刚性必然降低。因此,为了平衡树脂加工性能和薄膜使用性能之间的矛盾,需控制产品的等规度及等规序列分布[1]。

目前常用等规度及等规序列分布的测试方法有 X 射线衍射、红外光谱、核磁共振(NMR)、升温淋洗分级(TREF)等。但这些技术均存在不同缺陷。连续自成核退火法(SSA)是一种简便、高效的分子结构快速表征方法,它采用差示扫描量热(DSC)仪,通过科学地设计热处理程序,将分子链结构的不均一性反映在 DSC 的熔融曲线上。树脂立构等规度越高,结晶形成的晶片就越厚,在相对较高温度下才会熔融。反之,分子链立构等规度低,形成的晶片薄,在较低温度下就会熔融。

中国石油兰州石化公司(以下简称兰州石化) 30 万t/a PP 装置所产双向拉伸聚丙烯(BOPP)产品,在生产初期存在用户使用过程中易破膜的问题。鉴于此,兰州石化与四川大学合作,利用 SSA 热分级法进行了 BOPP 产品等规度及等规序列分布表征,研究了 BOPP 树脂分子结构、结晶行为及成膜稳定性之间的关系,用于指导工业生产。

1 试验部分

1.1 原料

BOPP 树脂:牌号 MM-F 300,中国石化茂名石化公司生产;牌号 HN-CS,湖南常盛化工有限公司生产;牌号 WH-T 36 F,中国石化武汉分公司生产;牌号 T 38 F,批号 LH-090725,090916,090917,090918,090920,091004,兰州石化生产。

1.2 分析表征

利用美国尼高利公司生产的 MAGNA-IR 760 型 DSC 仪对样品进行 SSA 分析表征,分析方法见参考文献[2]。

2 结果与讨论

2.1 不同牌号 BOPP 树脂的 SSA 表征结果对比

2.1.1 等规度

不同 BOPP 样品的 SSA 熔融曲线见图 1,峰高比值(IPeak1/IPeak2,表征厚晶片与薄晶片的相对含量之比,依据分峰拟合的方法计算)见表 1。

由图 1 可见,4 种 BOPP 树脂的熔融峰峰形差异较大:对于 HN-CS,MM-F 300,WH-T 36 F 而言,其峰 1 和峰 2 的分离程度较高,而 LH-090725 的双峰分离程度小,其峰 2 仅显示为 1 个肩峰。由表 1 可见,HN-CS,MM-F 300,WH-T 36 F 的 IPeak1/IPeak2 值均小于 1,而 LH-090725 的则高达 1.49。这表明 LH-090725 的高等规度组分相对含量较高,中低等规度组分的相对含量较低。在结晶时,含量较高的高等规度组分在较高的温度下就开始结晶,而且结晶速率快,结晶能力强,促使树脂的结晶速率和结晶能力变大,形成的厚晶片含量较多,球晶尺寸较大。HN-CS,MM-F 300,WH-T 36 F 高等规度组分的相对含量较小,中低等规度组分的相对含量较大。在结晶时,由于高等规度组分含量较少,这些树脂的结晶能力较差,结晶温度较低,结晶速度慢,形成的较厚晶片含量较少,球晶尺寸小。而树脂的结晶温度过高,结晶速率过快,形成的晶片厚,球晶尺寸较大,对树脂的成膜稳定性十分不利[3]。因此,要提高 BOPP 树脂的成膜稳定性,必须合理控制其等规度分布,使高等规度组分含量较低,低等规度组分含量较高,即 IPeak1/IPeak2 值应适当,以小于 1 为宜。

2.1.2 晶片厚度

不同 BOPP 样品的晶片厚度分布曲线见图 2,晶片厚度分布参数(依据Thomson-Gibbs 方程计算)见表 2。

注:Lw—重均晶片厚度,nm;Ln—数均晶片厚度,nm;I—晶片厚度分布系数,其值为 Lw/Ln。

由图 2 和表 2 可见,HN-CS,MM-F 300,WH-T 36 F 的 Lw,Ln 值均比LH-090725 的小,I 值则较大。

总之,具有良好加工性能的 BOPP 树脂,其高等规度组分含量应适当低,中、低等规度组分含量应较高。同时,Lw,Ln 值应较小,I 值较大,晶片规整程度的分布宽,这样成膜稳定性良好。HN-CS,MM-F 300,WH-T 36 F 等 3 种成膜稳定性较好的 BOPP 树脂,其 IPeak1/IPeak2 值为 0.6～1.0。

2.2 兰州石化产 BOPP 树脂的 SSA 表征结果对比

2.2.1 等规度

LH-090725 树脂高等规度组分的相对含量过高,中、低等规度组分的相对含量低,IPeak1/IPeak2 值偏大。为改善产品的等规度分布情况,优化了聚合工艺参数催化剂(三乙基铝)与外给电子体的用量质量比(T/D)。所产样品的 SSA 熔融曲线见图 3,IPeak1/IPeak2 值见表 3。

由图 3 可见,随着 T/D 的增大,BOPP 树脂的熔融峰 1 和峰 2的分离程度逐渐增大,熔融峰相对高度也发生了规律性变化:峰 1 逐渐降低,峰 2 逐渐上升。由表 3 可见,随着聚合工艺参数 T/D 的增大,IPeak1/IPeak2 值逐渐减小,小于 1.0,即高等规度组分的含量逐渐降低,中、低等规度组分的含量逐渐上升,成膜稳定性得到改善提高。

2.2.2 晶片厚度

兰州石化产 BOPP 样品的晶片厚度分布曲线见图 4,晶片厚度分布参数见表 4。

由图 4 和表 4 可见,随着 T/D 的增大,BOPP 树脂的厚晶片含量逐渐降低,薄晶片含量相对上升,数均和重均晶片厚度降低,I 值增大,晶片厚度分布变宽,成膜稳定性得到提高。

3 结论

a.采用 SSA 热分级法对几种不同 BOPP 树脂进行等规度及等规序列分布表征,研究了其结晶行为与成膜稳定性之间的关系。结果表明,要提高 BOPP 树脂的成膜稳定性,必须合理控制其等规度分布,即使高等规度组分含量较低,低等规度组分含量较高,IPeak1/IPeak2 值以小于 1 为宜。

b.通过调整聚合工艺参数,即增大 T/D 值,BOPP 树脂的高等规度组分含量逐渐降低,中、低等规度组分含量相对上升,IPeak1/IPeak2 值为 0.6～1.0,晶片厚度变薄,分布变宽,成膜性能得以改善。

参考文献

[1]洪定一.聚丙烯——原理、工艺与技术[M].北京:中国石化出版社,2002:503-505.

[2]崔文峰,王海燕,张援越.热分级技术在BOPP专用料评价中的应用[J].石油化工高等学校学报,2011,24(6):39-41.

双向拉伸聚丙烯 篇4

带有微孔的隔膜材料是锂电池组成结构中最核心的部分之一,隔膜产品性能的好坏直接影响电池成品的品质、放电容量以及循环使用寿命等关键技术指标。在电池使用过程中,隔膜主要对电池正负极进行隔离,防止两极间形成直接的电子通路,同时隔膜上的微孔又允许电解液环境中的离子自由通过[1]。

干法双向拉伸聚丙烯隔膜具有耐高温性、安全性能好,而被认为是锂电池材料未来的主要发展方向之一,而锂电池隔膜行业中产品性能的均匀一致性是决定隔膜质量的关键所在。在锂电池隔膜的生产过程中,原料是由聚丙烯(PP)基料和极少量的多种β成核剂、扩散剂等添加剂混合而成,添加剂直接影响着锂电池隔膜微孔的形成,母料与添加剂的均匀混合决定了隔膜微孔数量分布和孔径大小的均匀一致性,如何使其均匀分布在原料PP中,这也成为生产出高品质隔膜的关键之一。

1 配料方案设计

1.1 传统配料方式及弊端

国内现有的干法双向拉伸锂电池隔膜生产线,为保证聚丙烯(PP)基料和添加剂混合均匀,传统做法是二次或多次造粒;即将母料和多种添加剂按照一定比例混合搅拌后送入双螺杆挤出机高温熔融挤出,重新生产出含添加剂的聚丙烯(PP)基料,以保证多次造粒后,母料和添加剂的均匀混合。造粒后的聚丙烯(PP)粒料经烘干后喂入主线单螺杆挤出机,熔融、塑化挤出。但此方法存在一些弊端:1)多次造粒会造成原料熔融指数的升高和波动,分子链结构遭到破坏,降低材料的机械和力学性能,使得隔膜在穿刺强度、拉伸强度等性能指标降低,隔膜的品质受到影响;2)在高温作用下会使物料产生降解物,从而影响产品的成膜性和理化性能;同时增加灰分含量,使得隔膜表面不可避免的产生晶点和鱼眼等瑕疵,直接影响隔膜的使用性;3)二次造粒需要造粒设备、能源消耗,同时也增加了生产成本和环节控制成本,对隔膜产品的稳定性和一致性有着不可避免的影响。

1.2 改进的配方喂料系统结构

整个喂料系统大体可分为三个部分:上料部分、混配料部分、下料部分。

上料部分:上料部分由真空泵、输送料管道、储料仓等部分组成。真空泵工作时会在输送料管道内产生足够的负压,依靠管道内外的压差把原料吸进对应的储料仓内,每一个料仓吸料的顺序会有优先级区分,一般用量比较大的主料(基料)优先级最高,辅料(添加剂)次之。主料吸满后,再切换到辅料1,辅料1吸满后,再切换到辅料2,依次循环。如果低优先级的原料正在吸料时,高优先级的原料提示缺料,则低优先级的原料停止吸料,同时立即切换到高优先级的原料进行吸料。吸料时间可根据工艺要求任意设置。真空泵配备为两台,一备一用,如果运行过程中,正在使用的真空泵突然出现故障,可立即切换到备用泵,不影响生产的正常有序进行。

混配料部分:为解决现有锂电池隔膜生产过程中二次造粒的问题。本企业采用不同的喂料系统方式:喂料系统包括存储料仓、连接料管、失重称、特制料仓等。当多种粒料配比差异较大时,直接混合是无法保证混合均匀的。为保证下料比例的均匀一致性,就要采用高精度的失重称和特制料仓;料仓内径仅稍大于挤出机的进料口,内部设置有静态混料装置,并设置有高、低料位装置,各与失重称、挤出机联动;特制料仓中低料位是料仓的安全报警装置,当料位低于此料位时,会发出报警,如不及时处理,将在规定的时间内停止挤出系统的运行;高料位与失重称相联,控制失重称的启停,保证料仓料位的恒定。生产时,粒料通过失重称精确配比,进入特制料仓,经静态混料装置,均匀混合层叠于料仓中,保证挤出机进料配比、压力的恒定;进入挤出机均匀一致的混合后保证熔体质量。此喂料结构可按原料配方要求来设置多种粒子混合。

下料部分:料仓内设置有高、低料位装置,各与失重称、挤出机联动;特制料仓中低料位是料仓的安全报警装置,当料位低于此料位时,会发出报警,如不及时处理,将在规定的时间内停止挤出系统的运行;高料位与失重称相联,控制失重称的启停,保证料仓料位的恒定。失重称的下料量及下料占比可根据工艺的变化通过通讯从上位机进行给定,下料量也可通过失重称自带的操作屏输入。

1.3 可靠性与先进性

此方案无二次造粒;即保证了原料配方一致性,又保证了混料的均匀性,减少了原料熔融指数的变化,提高了产品性能,避免了常规工艺生产中原料经过二次造粒会造成原料的熔融指数的升高和波动(由原来的3g/10min变为4~5g/10min);有效减少二次再造粒带来的杂质和降解物,提升产品的成膜性和理化性能,提高隔膜膜面质量;节省二次再造粒的设备和环节控制成本,减少了隔膜批次性的质量波动。

如果生产线采用双螺杆挤出机,此技术方案可能更合适,当然设计中更需注意以下两个方面:

1)失重称的精度:由于添加剂和母料的比例差异较大,在非堆积式进料方式下,应采用更高精度的失重称以保证进料计量的准确性,保证各类粒子能够按照配方比例连续、准确进入挤出机,才能提高混料的均匀性,从而提高隔膜品质。

2)双螺杆挤出机螺杆设计:应采用合理的螺杆设计组合,以保证物料进入的连续性和混合的均匀性;减少熔体的温升和熔体回流,保证出口压力的稳定。

在控制好以上两方面关键环节后,与单螺杆挤出机相比,采用双螺杆挤出机可能具有更好的混料效果和均匀一致性,对隔膜质量有着显著的提高。

2 结束语

带有失重称的干法双向拉伸锂电池隔膜生产线配方喂料方式的应用,很好的提高了挤出机压力控制的稳定性,使隔膜成孔更加均匀,从而提高了产品的品质,经济效益也得以提高;但在实际生产中还有许多环节和因素对隔膜的质量有着至关重要的影响,需要我们观察、分析去发现和调整。做好隔膜就是要做好细节;不断改进是提升隔膜质量的关键,也是永恒的课题。

摘要：锂电池隔膜的生产原料是由聚丙烯(PP)基料和极少量的多种β成核剂、扩散剂等添加剂混合而成,添加剂直接影响着锂电池隔膜微孔的形成,母料与添加剂的均匀混合决定了隔膜微孔数量分布和孔径大小的均匀一致性,从如何能使添加剂均匀分布在原料PP中,从而生产出高品质隔膜出发,对隔膜生产线的喂料系统进行了研究和改进。