專利名稱：一種雙向拉伸pvdf薄膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種雙向拉伸PVDF的制造方法，屬于塑料薄膜制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚偏氟こ烯(PVDF)是ー種具有高結(jié)晶度的、含氟的熱塑性工程塑料，除了具有壓電性、介電性、熱電性等特殊性能，還具有良好的耐化學(xué)腐蝕性、耐高溫性、耐氧化性、超強(qiáng)的耐候性、耐射線輻射性能，可在戶外長期使用，無需保養(yǎng)。因此被廣泛作為電子、電器元件及相關(guān)設(shè)施的戶外保護(hù)薄膜。目前，PVDF的制造方法一般都采用流延制膜法和泡管吹膜法。流延制膜法的エ藝條件要求極高，設(shè)備組成復(fù)雜，生產(chǎn)線投資巨大。泡管吹膜法分為單泡管エ藝和雙泡管二次吹脹エ藝，雖然它們的制膜エ藝和設(shè)備都相對簡單，生產(chǎn)線投資也小很多。但是若單泡管 エ藝進(jìn)行吹膜，得到的薄膜由于取向度不足，性能一般，而采用雙泡管二次吹脹エ藝對PVDF加工吋，由于PVDF樹脂結(jié)晶速率快、結(jié)晶度高，使得薄膜在第一次吹脹、拉伸過程中容易出現(xiàn)細(xì)頸現(xiàn)象，造成薄膜厚度不均，這將直接導(dǎo)致泡管在進(jìn)行二次吹脹、拉伸時(shí)極易破裂，不能形成穩(wěn)定泡管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而開發(fā)的一種制造雙向拉伸PVDF薄膜的方法。該方法首先通過在PVDF中添加與其相容的聚合物組成ー種共混物，以達(dá)到降低PVDF結(jié)晶速率和結(jié)晶度的目的，使得PVDF能夠適應(yīng)泡管吹脹制膜エ藝，并采用雙泡管二次吹脹法制備性能更為優(yōu)異的雙向拉伸PVDF薄膜。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的(I) PVDF樹脂的共混改性以重量計(jì)，PVDF共混物由以下物質(zhì)組成PVDF 樹脂60 80 份，可與PVDF樹脂相容的聚合物20 40份，其它助劑1 5份?？偭渴?00份以上技術(shù)方案中，PVDF樹脂熔體流動(dòng)速率在2 10g/10min(2. 16Kg/230°C )，可與PVDF相容的聚合物熔體流動(dòng)速率在I 8g/10min(3. 8Kg/230°C )?？膳cPVDF相容的聚合物主要是丙烯酸酯類聚合物，包括聚丙烯酸甲酷、聚丙烯酸こ酷、聚甲基丙烯酸こ酷、聚醋酸こ烯酯等。在PVDF中共混以上所述聚合物，可以降低PVDF的結(jié)晶速率和結(jié)晶度，同時(shí)降低PVDF的結(jié)晶溫度，從而降低吹膜時(shí)的加工溫度，并可以有效防止PVDF在加工過程中分解。其它助劑包括抗氧劑，UV吸收劑，這些產(chǎn)品本身是已知的。其中抗氧劑主要有Ciba Specialty Chemicals 公司的IrgllOX 1010 或IrgnOX^ 1076，優(yōu)選IrgIlOX^ 245。UV 吸收劑主要有 Ciba Specialty Chemicals 公司的Tinuvin^ 109 或Tinuvin些 213，優(yōu)選 Tinuvin些.234?？梢酝ㄟ^雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)等設(shè)備，采取熔融混煉的方式實(shí)現(xiàn)上述物質(zhì)的共混。利用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行共混時(shí)，擠出溫度在160 200°C之間。擠出造粒后，物料在80°C下干燥6小時(shí)。(2)雙向拉伸薄膜的制造采用雙泡管二次吹脹法制備PVDF雙向拉伸薄 膜。通過PVDF與其相容的至少ー種聚合物共混，降低的PVDF樹脂的結(jié)晶度和結(jié)晶速率。共混物更加適應(yīng)雙泡管二次吹脹制膜エ藝。將共混物通過擠出機(jī)熔融塑化，經(jīng)環(huán)形ロ模擠出，形成圓筒狀管胚，通過冷卻風(fēng)環(huán)對管胚進(jìn)行冷卻。從機(jī)頭中心吹入壓縮氣體吹脹管胚，形成泡管，實(shí)現(xiàn)第一次橫向取向。得到的泡管引入軋棍被熄泡，軋棍轉(zhuǎn)速高于管胚擠出速度時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)縱向取向。通過以上步驟完成第一次吹脹拉伸。熄泡后薄膜再重新充氣，并將泡管加熱到高彈態(tài)后，完成第二次吹脹和拉伸。在以上過程中，通過兩次吹脹和拉伸，薄膜的在橫向和縱向都獲得較大的取向度，可使薄膜性能得到大幅提升。以上技術(shù)方案中，通過擠出機(jī)對共混物熔融塑化，擠出機(jī)可以是單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度160 180°C。通過調(diào)節(jié)拉伸比和吹脹比，控制薄膜在縱、橫兩個(gè)方向的取向度。第一次吹脹過程，薄膜取向程度應(yīng)控制在相對較低的水平，如果第一次吹脹過程就使薄膜產(chǎn)生較大的取向，那么在第二次吹脹過程中，很難獲得穩(wěn)定的泡管。因此第一次吹脹過程，拉伸比為3 30，更優(yōu)為10 25。吹脹比為I. 5 2. 5，更優(yōu)I. 5 2. O之間。第二次吹脹過程，拉伸比控制在2 4之間，吹脹比控制在3 5之間。吹膜過程泡管長度的控制，第一個(gè)泡管要有足夠長度以保證薄膜可以硬化，第二個(gè)泡管長度保證泡管進(jìn)入軋棍時(shí)的溫度低于50°C。雙泡管吹膜機(jī)組中冷卻風(fēng)環(huán)要有保證能夠?qū)π纬傻墓芘哌M(jìn)行快速冷卻，降低管胚結(jié)晶速率和結(jié)晶度，使管胚更容易被吹脹和拉伸，并形成穩(wěn)定泡管。冷卻風(fēng)環(huán)中冷風(fēng)溫度控制在15 25°C時(shí)，冷卻效果好。熄泡后再重新吹脹進(jìn)行二次吹脹時(shí)，可以通過熱風(fēng)或紅外線對泡管加熱。通過熱風(fēng)對泡管加熱時(shí)，熱風(fēng)溫度控制在Iio 150°C為宜。為了得到尺寸穩(wěn)定的薄膜，對得到的薄膜進(jìn)行退火處理，退火溫度100 120°C，退火時(shí)間5 IOmin。通過以上方法得到的PVDF薄膜具有良好的壓電性能。經(jīng)過兩次吹脹和拉伸后得到的薄膜，在橫向和縱向都很高取向度，其力學(xué)性能也得到大幅提升。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)通過在PVDF中添加與其相容的聚合物，以達(dá)到降低PVDF結(jié)晶速率和結(jié)晶度的目的，使得PVDF能夠適應(yīng)泡管吹脹制膜エ藝。采用雙泡管二次吹脹法可以制備性能更為優(yōu)異的雙向拉伸PVDF薄膜。另ー方面，與流延法相比，利用雙泡管二次吹脹法制備雙向拉伸PVDF薄膜，該法制造エ藝和設(shè)備都相對簡単，生產(chǎn)線投資小，更具實(shí)用意義。
具體實(shí)施例方式
以下通過具體實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明，但本發(fā)明所要求的范圍并不局限于實(shí)施方法所描述之范圍。實(shí)例IPVDF樹脂8Kg，美國蘇威公司的Solef 1009，熔體流動(dòng)速率為3. 5g/10min (ASTMD12382.16Kg/230°C )；PMMA 樹脂 2Kg，韓國 LG IF830，熔體流動(dòng)速率為 2. 3g/10min (ASTMD12383. 8Kg/230
V)；抗氧劑Irgnox逆245 o. IKg, UV 吸收劑Tinuvin聖 234 o. 2Kg。采用雙螺桿擠出機(jī)對上述物料熔融共混，螺桿直徑20mm、L/D = 20，擠出溫度 160 180°C，擠出造粒后，物料在80°C下干燥6小時(shí)。將干燥后的共混物顆粒，通過雙泡管二次吹膜機(jī)組中擠出機(jī)熔融塑化，擠出溫度160 170°C。經(jīng)環(huán)形ロ模擠出，形成圓筒狀管胚，環(huán)形ロ模直徑40mm。通過冷卻風(fēng)環(huán)對管胚進(jìn)行冷卻，冷卻風(fēng)環(huán)冷風(fēng)溫度15°C。第一次吹脹拉伸過程，拉伸比為10，吹脹比為2。第二次吹脹拉伸過程，拉伸比為3，吹脹比為4。熄泡后再重新吹脹進(jìn)行二次吹脹時(shí)，通過熱風(fēng)對泡管加熱，熱風(fēng)溫度控制在125°C為宜。實(shí)例2PVDF樹脂7Kg，美國蘇威公司的Solef 1009，熔體流動(dòng)速率為3. 5g/10min (ASTMD12382.16Kg/230°C )；PMMA 樹脂 3Kg，韓國 LG IF830，熔體流動(dòng)速率為 2. 3g/10min (ASTMD12383. 8Kg/230
V)；抗氧劑Irgnox愛245 o. IKg, UV 吸收劑Tinuvin藍(lán) 234 o. 2Kg。采用雙螺桿擠出機(jī)對上述物料熔融共混，螺桿直徑20mm、L/D = 20，擠出溫度160 180°C，擠出造粒后，物料在80°C下干燥6小時(shí)。將干燥后的共混物顆粒，通過雙泡管二次吹膜機(jī)組中擠出機(jī)熔融塑化，擠出溫度160 170°C。經(jīng)環(huán)形ロ模擠出，形成圓筒狀管胚，環(huán)形ロ模直徑40mm。通過冷卻風(fēng)環(huán)對管胚進(jìn)行冷卻，冷卻風(fēng)環(huán)冷風(fēng)溫度15°C。第一次吹脹拉伸過程，拉伸比為15，吹脹比為1.5。第二次吹脹拉伸過程，拉伸比為2，吹脹比為4。熄泡后再重新吹脹進(jìn)行二次吹脹時(shí)，通過熱風(fēng)對泡管加熱，熱風(fēng)溫度控制在125°C為宜。
權(quán)利要求
1.ー種雙向拉伸PVDF薄膜的制造方法，其特征在于所述的制造方法是在PVDF樹脂中添加適量的可與PVDF相容的聚合物組成ー種共混物，將共混物通過擠出機(jī)熔融塑化,經(jīng)環(huán)形ロ模擠出，形成圓筒狀管胚，通過冷卻風(fēng)環(huán)對管胚進(jìn)行冷卻，從機(jī)頭中心吹入壓縮氣體吹脹管胚，形成泡管，實(shí)現(xiàn)第一次橫向取向，得到的泡管引入軋棍被熄泡，軋棍轉(zhuǎn)速高于管胚擠出速度吋，實(shí)現(xiàn)縱向取向，通過以上步驟完成第一次吹脹拉伸，熄泡后薄膜再重新充氣，并將泡管加熱到高彈態(tài)后，進(jìn)行第二次吹脹和拉伸。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種雙向拉伸PVDF薄膜的制造方法，其特征在于所述的可與PVDF相容的聚合物主要是丙烯酸酯類聚合物，包括聚甲基丙烯酸甲酷、聚丙烯酸甲酷、聚丙烯酸こ酷、聚甲基丙烯酸こ酷、聚醋酸こ烯酯，可以選用以上所述的ー種單獨(dú)或幾種聚合物混合使用，可與PVDF相容的聚合物在共混物中的質(zhì)量含量為20 % 40 %。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種雙向拉伸PVDF薄膜的制造方法，其特征在于所述的PVDF樹脂熔體流動(dòng)速率在2 10g/10min (2. 16Kg/230°C )，可與PVDF相容的聚合物熔體流動(dòng)速率在 I 8g/10min(3. 8Kg/230°C )。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種雙向拉伸PVDF薄膜的制造方法，其特征在于所述的雙泡管二次吹脹薄膜制造エ藝中，第一次吹脹過程，拉伸比在3 30之間，吹脹比在I. 5 2. 5之間，第二次吹脹過程拉伸比在2 4之間，吹脹比在3 5之間。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種雙向拉伸PVDF薄膜的制造方法，其特征在于所述的通過冷卻風(fēng)環(huán)對管胚進(jìn)行冷卻，冷卻風(fēng)環(huán)中冷風(fēng)溫度控制在15 25°C。
6.如權(quán)利要求I所述的ー種雙向拉伸PVDF薄膜的制造方法，其特征在于所述的熄泡后再重新吹脹進(jìn)行二次吹脹時(shí)，通過熱風(fēng)對泡管加熱，熱風(fēng)溫度控制在110 150°C之間。
全文摘要
一種雙向拉伸PVDF薄膜的制造方法，屬于塑料薄膜制造領(lǐng)域，是在PVDF樹脂中添加適量的可與PVDF相容的聚合物組成一種共混物，將共混物采用雙泡管二次吹脹薄膜制造工藝，進(jìn)行兩次吹脹、拉伸后，得到橫向和縱向都具有高取向度的PVDF薄膜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅可以制備出性能更為優(yōu)異的雙向拉伸PVDF薄膜，而且制造工藝和設(shè)備都相對簡單，生產(chǎn)線投資小。
文檔編號C08L31/04GK102675777SQ201110051148
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者黃蓮華 申請人:黃蓮華