3种制备聚合物流延薄膜方法简介 广州普同

2023-06-14 09:00

溶液流延制备聚合物膜

溶液流延法是将热塑性聚合物颗粒的均匀溶液或热固性聚合物的预聚体溶胶流延涂布在可剥离的载体上,之后在烘道中对其整体加热干燥,进而熔融塑化成膜后冷却,将聚合物膜从载体剥离下来收卷而成膜。载体具有多种形态和材质,钢带或其他材质轴筒都可以作载体使用。溶剂流延法生产的薄膜具有更薄且厚度均匀性更好的优点,可生产1~3μm 的超薄膜,但一般在包装材料中不采用,主要面向需求高精密的应用场景如高端测试仪器等。原因在于成本过高,虽然溶液流延工艺较为简单而且操作也相对方便,但溶液流延工艺需要使用大量溶剂,溶剂一般具有毒性,而且溶剂回收设备及操作成本较高。

湿法制备聚合物微孔膜

除常见的膜材料以外,具有特殊微孔结构的聚合物膜同样有非常广泛的应用场景。通常来说,常见的聚合物微孔膜加工成型方法可分为两大类:湿法制备方法与干法制备方法。湿法制备工艺的生产步骤可划分为以下四步:

1)将具有高沸点的小分子物质和聚合物材料充分混合,加热使其熔融,充分混合后形成单相体系;

2)待混合均匀的熔体经过冷却成膜后,可对其进行快速冷却降温处理,熔体中便会产生两相分离;

3)为获得具有特定微孔结构的薄膜,需要进行一定倍率的后拉伸处理,之后通过萃取的方法,用易挥发有机溶剂将先前加入薄膜中的小分子物质去除,由此获得了具有微孔结构的薄膜材料;

4)最后去除掉残留的有机溶剂,收卷得到聚合物膜产品。

在湿法制备微孔膜的过程中,萃取与拉伸过程顺序可调。湿法工艺可获得厚度非常小的微孔膜产品,并且薄膜厚度的尺寸可以做到精准控制。但通过此方法制备聚合物薄膜对设备精度要求很高,投资较大,成本及耗能较高,生产周期相对较长,生产流程复杂且需使用大量有机溶剂。

干法制备聚合物微孔膜

干法制备方法主要通过流延工艺进行制备,辅以后拉伸过程来获得聚合物膜产品,干法制备方法又可分为干法双向拉伸工艺和干法单向拉伸工艺。干法双向拉伸工艺是通过与共混挤出机连用获得一定厚度的水平挤出熔体膜,在熔点以下、玻璃化温度以上的温度范围内对聚合物膜沿纵向和横向进行双向拉伸。拉伸过程中聚合物膜经过热定型处理,最后冷却收卷即可得到聚合物薄膜产品。干法单向拉伸工艺主要包括以下四个步骤:

1)聚合物经过共混挤出机形成熔体,流经末端口模,在温度场和应力场共同作用下,流延膜内部片晶结构会发生有序重排;

2)将流延膜进行热处理,完善熔体膜初始内部片晶结构,消除内部片晶缺陷;

3)在高低温条件下拉伸处理,首先进行室温拉伸,沿流延方向进行后拉伸。在这一过程中流延膜内部片晶发生分离,初始孔核形成;再进行高温拉伸,继续沿流延方向在高温条件下后拉伸,此过程会使膜微孔尺寸扩大;

4)最后进行热定型处理,这一过程会稳定拉伸孔洞结构。



高温熔体流延拉伸实验线是由二台主机(单螺杆挤出机)和一套辅机(流延成型机)组成。主要用于高分子材料的共混改性、新材料配方研发、工艺优化、质量控制及小规模生产等。

主机由主电机、减速箱、喂料系统、挤出系统以及电气控制系统等组成。

1)主电机:采用变频电机,功率 5.5kW,额定转速 1500r/min。

2)减速箱:减速比 12.5,可承受螺杆轴向推力。

3)混炼挤出系统:主要由螺杆,机筒,模头三部分组成。

①螺杆:具有耐磨和防腐蚀等特点,螺杆直径程简便式变化。其中主机 A 螺杆直径φ25,长径比 28。

②机筒:根据螺杆的长径比,采用电加热方式分区加热,其中压力测试点。

③模头:本仪器的配置模头其采用高性能材料制造,具有优良的耐腐蚀性和耐磨损性。模头宽度 400mm,膜厚 0.02-0.5mm,全推式模唇调节。

4)温控系统:由机筒、模头加热系统、机筒冷却系统和温度测量与控制系统三大部分组成。

①机筒加热采用陶瓷加热器,其结构为剖分式,形状与机筒外型相吻合,用螺钉紧固在机筒上,具有较强通用性,易拆装、易更换。

②温度测量及控制系统由加热器、热电偶,固态继电器、电磁阀、PLC 智能控制系统等组成。 本仪器的温度测量与控制由 PLC 控制器完成,机组按机筒划分温控区,对应安装一个热电偶和电磁阀(主喂料机筒属非控区,不装热电偶和电磁阀,长期处于冷却状态)。

③PLC智能控制系统:多路信息输入和输出,具有强大的信息采集、信息判断,信息反馈等功能。在温控方面可根据热电偶测得的温度,采用PID加模糊控制算法,并将控制信息反馈到各执行元件,决定固态继电器和电磁阀的通断,使各区温度维持在设定的温度。在电控柜面板上装有操作显示屏,可方便地对各个环节进行参数的设定和调整,也便于观察各流程的控制、故障预警等情况。

5)电气控制系统:所有的参数设置、系统控制、数据记录等均通过安装在仪器上方的触摸屏进行操作/显示。启动仪器的相关的具体操作请参考软件操作说明。

主机参数

物料适应范围

PEEKPE

螺杆直径

Φ25mm

螺杆长径比

281

螺杆电机额定功率

5.5kW

螺杆电机额定转速

1500r/min

螺杆最转速

120rpm

**扭矩

442Nm

温区数量

主机料筒:3区,

温区功率

1 区和3 区料筒加热1kW2 1.5KW

机筒最高工作温度

主机A400

温度控制精度

±1

料斗容量

6L

最高产量

15kg/h

工作电压

3AC380V50 Hz

实验线长×宽×高

5542×4677×2406mm

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