CN101875234B - 一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其制备工艺包括：步骤一：制备隔膜片用改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体；步骤二：将改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体、共聚聚丙烯、助剂混合制成成品粒料，将成品粒料制成初坯膜片；步骤三：将初坯膜片与主体芯板烘贴贴合，形成压滤机用聚丙烯隔膜滤板。本发明具有的突出的实质性特点：采用该制备工艺制得的聚丙烯隔膜片，当改性POE弹性体/PPRA130E共混比为40/60到50/50时，拉伸强度、拉断伸长率、硬度、韧性等综合性能好；采用该制备工艺可以制得透明的聚丙烯隔膜片，也可以根据客户实际需要制备成各种颜色的隔膜片，并且，材料利用合理，减少浪费。
Description
【所属技术领域】
本发明涉及一种制备聚丙烯隔膜片的制备工艺，尤其涉及一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其制备的隔膜片韧性好、强度高。
【背景技术】
现有的压滤机滤板隔膜片主要采用橡胶材料或聚丙烯加优能胶(EPDM)混合生成的材料。橡胶材质的隔膜片韧性好，但强度差，且不耐温，耐腐蚀性亦差，所以使用范围受到限制。采用聚丙烯加EPDM生产出来的膜片韧性差，强度也不太好(由于它们之间的相容性差)，使用中膜片变形或破损严重，使用寿命短。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其制备的隔膜片韧性好、强度高，解决现有技术方案存在的上述问题。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于：步骤一：制备隔膜片用改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体(即改性POE弹性体)；步骤二：将改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体、共聚聚丙烯(PPR)、助剂混合制成成品粒料，将成品粒料制成初坯膜片；步骤三：将初坯膜片与主体芯板烘贴贴合，形成压滤机用聚丙烯隔膜滤板。步骤一中制备得到的改性POE弹性体中的材质均匀，因此性能也均匀。进行步骤二操作时，各种材质混合熔融的更为均匀，改性POE弹性体与PPR在助剂的作用下产生的新物质的性能也均匀。其中，改性POE弹性体和PPR分别用于增强最终产品(隔膜片)的韧性和强度。各种基本材料的选择、混合的比例、混合的步骤、以及混合的均匀程度，对最终产品(隔膜片)的性能起到决定性的作用。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：所述的步骤一的工序：按重量份数：将60-70份的乙烯-辛烯原位共聚物(POE)、30-40份的共聚聚丙烯、0.6-10.2份的甲助剂混合搅拌，经混炼机捏合形成隔膜片用改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体，再经双螺杆机挤出切粒，最后干燥。
所述的步骤二的工序：按重量份数：将步骤一制得的55-65份的改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体、35-45份的共聚聚丙烯、0.1-0.5份的乙助剂混合搅拌，经双螺杆机挤出，经压制后形成初坯膜片。熔融后的物质(透明物质)如果从双螺杆机挤出后直接压制成型，可以简化生产工序，并减少物料冷却后再加热熔融压制所消耗的能源。但是，这样也不是较完美的工序，因为，在实际应用中，有时候客户需要选用不同颜色的隔膜片，需要添加色母料，如果直接添加到双螺杆机内，则需要较多的双螺杆机，且隔膜片物料的实际用量不容易控制，另外，需要配置更多的双螺杆机，而双螺杆机购买价格昂贵，将大幅增加企业的生产成本。
因此，所述的步骤二的工序还可以包括：经双螺杆机挤出后，先冷却，切粒，形成成品粒料，对成品粒料检测，合格后，再将成品粒料经单螺杆机熔融挤出，保持挤出物的温度，再转移到油压机中压制、冷却定型，形成初坯透明膜片。有时候客户需要选用不同颜色的隔膜片，将成品粒料和色母料加入单螺杆机混合熔融，再通过油压机压制成型。因为单螺杆机较双螺杆机的购买成本大幅下降，也降低了企业生产成本。
将成品粒料送入单螺杆机熔融时，不但可以生产透明隔膜片，而且还可向单螺杆机中添加色母料与粒料混合熔融，挤出带颜色的挤出物。
所述的步骤二的工序还包括：将所述的初坯膜片经圆盘铣板机铣至规定厚度。因为油压机压制成型的隔膜片初坯，表面粗糙，还不能直接与主体芯板烘贴，通过圆盘铣板机的铣制，使隔膜片的表面(包括烘贴面和密封面)平整光滑。
按重量份数，所述的甲助剂包括：1-2份的相容剂，所述的相容剂为接枝聚丙烯。相容剂使POE和PPR充分均匀的熔融在一起，产生新物质改性的POE弹性体。
按重量份数，所述的乙助剂包括：0.1-0.5份的润滑剂，所述的润滑剂为石蜡或硬脂酸。
所述双螺杆机的长径比为(30-35)∶1，料筒温度控制在170℃-200℃，转速为140r/min-180r/min。润滑剂使熔融后产生的材料表面光滑，并减少对设备的摩擦，提高设备的使用寿命。
所述单螺杆机的长径比为(28-33)∶1，料筒温度控制在170℃-200℃，转速为30r/min-70r/min；所述油压机的压力为400t-600t，经油压机压制，所述初坯膜片上的烘贴面到密封面的距离为28.5mm-29.5mm，膜片中的过滤区包括两个分别与烘贴面和密封面相对应的过滤面和至少立于一个过滤面的滤柱(或叫滤豆)，两过滤面之间的距离为5.5mm-6.5mm；将初坯膜片经圆盘铣板机铣制后，烘贴面到密封面的距离为23.6mm-24.4mm。
本发明具有的突出的实质性特点：采用该制备工艺制得的聚丙烯隔膜片，当改性POE弹性体/PPRA130E共混比为40/60到50/50时，拉伸强度、拉断伸长率、硬度、韧性等综合性能好；采用该制备工艺可以制得透明的聚丙烯隔膜片，也可以根据客户实际需要制备成各种颜色的隔膜片，并且，材料利用合理，减少浪费。
【附图说明】
图1为本发明中制成膜片的横截面结构示意图。
图2为本发明改性POE弹性体不同用量对专用POE弹性体与PPRA130E共混体系机械性能的关系图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例：一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，步骤一：制备隔膜片用改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体(即改性POE弹性体)；步骤二：将改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体(即改性POE弹性体)、共聚聚丙烯(PPR)、助剂混合制成成品粒料，将成品粒料制成初坯膜片；步骤三：将初坯膜片与主体芯板烘贴贴合，形成压滤机用聚丙烯隔膜片。制备过程中共聚聚丙烯采用通用牌号为PPRA130E的材料。
步骤一的工序：按重量份数：将60-70份的乙烯-辛烯原位共聚物(POE)、30-40份的共聚聚丙烯(PPR)、0.6-10.2份的甲助剂混合搅拌，经混炼机捏合形成隔膜片用改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体，再经双螺杆机挤出切粒，最后干燥。按重量份数，甲助剂包括：1-2份的相容剂。通常情况下，相容剂为接枝聚丙烯。通过相容剂的添加，使POE和PPR非常均匀的熔合在一起，提高了改性POE弹性体的综合性能。
步骤二的工序：按重量份数：将步骤一制得的55-65份的改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体(即改性POE弹性体)、35-45份的共聚聚丙烯(PPR)、0.1-0.5份的乙助剂混合搅拌，经双螺杆机挤出，经压制后形成初坯膜片。按重量份数，乙助剂包括：0.1-0.5份的润滑剂。润滑剂为石蜡或硬脂酸。润滑剂使熔融后产生的材料表面光滑，并减少对设备的摩擦，提高设备的使用寿命。经双螺杆机挤出后，可以马上进入油压机压制成型，一方面有利于减少设备的配置，另外也不用对最终熔融物冷却后再加温，降低能耗。但是，有的客户需求，需要生产不同颜色的隔膜片，则需要对从双螺杆机中熔融后的物质添加颜料，由于双螺杆机产量大，不易控制生产量，容易产生材料的浪费。因此，对步骤二增加以下工序：经双螺杆机挤出后，先冷却，切粒，形成成品粒料，对成品粒料检测，合格后，再将成品粒料经单螺杆机熔融挤出，保持挤出物的温度，再转移到油压机中压制、冷却定型，形成初坯膜片。也可以，从双螺杆机出来的物料切粒冷却，再通过单螺杆机熔融，此时，可以在但单螺杆机中添加颜料(当然也可以不添加颜料，具体根据实际情况而定)。需要添加颜料时，将成品粒料送入单螺杆机熔融时，向单螺杆机中添加色母料与粒料混合熔融，挤出带颜色的挤出物。带颜色的挤出物最后经油压机压制成型。
通常情况下，经油压机压制成型的初坯膜片，表面较粗糙，还不能马上与主体芯板烘贴在一起，因此，步骤二的工序还包括：将所述的初坯膜片经圆盘铣板机铣至规定厚度。油压机的压力为400t-600t(较常规的压力为500t，t即为吨)，经油压机压制，初坯膜片上的烘贴面到密封面的距离a为28.5mm-29.5mm(常规情况为29mm)，膜片中的过滤区包括两个分别与烘贴面1和密封面4相对应的过滤面2和立于一个过滤面2的滤柱3(或叫滤豆)，两过滤面2之间的距离b为5.5mm-6.5mm(常规情况为6mm)；将初坯膜片经圆盘铣板机铣制后，烘贴面1到密封面4的距离a为23.6mm-24.4mm(常规情况为24mm)。如图1所示。上述的数字，仅具体举例了生产一种规格隔膜片的尺寸，本申请不仅仅保护上述尺寸，其他尺寸的隔膜片采用本制备工艺，同样能够生产出同品质的隔膜片。
双螺杆机的长径比为(30-35)∶1(常规情况为32∶1)，料筒温度控制在170℃-200℃，转速为140r/min-180r/min(常规情况为150r/min)。单螺杆机的长径比为(28-33)∶1(常规情况为30∶1)，料筒温度控制在170℃-200℃，转速为30r/min-70r/min(常规情况为50r/min)。
对采用上述制备工艺制成的隔膜片，进一步的论述：
隔膜片的耐压强度试验：取PPRA130E与改性POE弹性体制成成品粒料，用单螺杆挤出机熔融挤出，挤出量为18kg，转移至X800模具的模腔内用500t油压机模压成型，烘贴面到密封面的距离a控制在29mm±0.5mm，两过滤面之间的距离b为6mm。冷却定型后，用圆盘铣板机将烘贴面到密封面的距离a铣至24mm。共加工4块膜片(编号为P1、P2和P3、P4)，再分别与主体芯板烘贴成两块聚丙烯(PP)隔膜滤板以备试验强度用。
用上述同样的方法加工(采用PPRA130E与EPDM弹性体配置制备隔膜片)4块隔膜片(编号为E1、E2和E3、E4)，再分别与主体芯板烘贴成两块PP隔膜滤板以备试验强度用。
对以上样品PP隔膜滤板进行单面色压试验，其结果见下表1：
表1
| 膜片编号 | 增韧剂名称 | 膜片厚度 | 破裂时压力 | 试验介质 |
| P1、P2 | POE | 6mm | 2.50MPa | 水 |
| P3、P4 | POE | 6mm | 2.58MPa | 水 |
| E1、E2 | EPDM | 6mm | 1.82MPa | 水 |
| E3、E4 | EPDM | 6mm | 1.85MPa | 水 |
作为对上述技术方案进行进一步的论证，对透明聚丙烯隔膜片相关性能进行测试，其测试结果为拉伸强度18.3～24.3Mpa(按GB/T528-1998进行)；弯曲强度28.3～30.5Mpa；断裂伸长率≥500％(按GB/T528-1998进行)；缺口冲击强度500～750J/m；热变形温度98～105℃。主要试验仪器：橡胶硬度计，邵氏A，上海险峰电影机械厂；HD-10厚度仪，上海化工机器厂；拉力试验机，AI-1000M，高铁科技股份有限公司。气压自动切片机，GT-7016-AR，高铁检测仪器有限公司。
橡塑比对改性POE弹性体与聚丙烯(PP)共混体系性能的影响
本试验以改性POE弹性体为连续相，以PPRA130E为分散相，测试不同橡塑比共混复合体系的性能，基本配方中以改性POE弹性体与PPRA130E为变量，在图2中，改性POE弹性体不同用量对专用POE弹性体与PPRA130E共混体系机械性能的影响：
由图2可以看出，随改性POE弹性体用量的逐渐增加，复合体系的拉伸强度是逐渐减少的。而拉断伸长率却增大。这是由于在共混体系中，聚丙烯本身的拉伸强度和硬度就比较高，在体系中起增强作用，因此聚丙烯用量越大，共混物强度就越大，硬度就越高；而改性POE作为橡胶相是一种韧性材料，在体系中起增韧作用，拉伸强度比较低。因此当改性POE弹性体/PPRA130E共混比为40/60到50/50时，共混体系具有较好的综合性能。
Claims (9)
1.一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于：步骤一：制备隔膜片用改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体；步骤二：将改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体、共聚聚丙烯、助剂混合制成成品粒料，将成品粒料制成初坯膜片；步骤三：将初坯膜片与主体芯板烘贴贴合，形成压滤机用聚丙烯隔膜滤板；
所述的步骤一的工序：按重量份数将60-70份的乙烯-辛烯原位共聚物、30-40份的共聚聚丙烯、0.6-10.2份的甲助剂混合搅拌，经混炼机捏合形成隔膜片用改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体，再经双螺杆机挤出切粒，最后干燥。
2.根据权利要求1所述的一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于所述的步骤二的工序按重量份数：将步骤一制得的55-65份的改性乙烯-辛烯原位共聚物弹性体、35-45份的共聚聚丙烯、0.1-0.5份的乙助剂混合搅拌，经双螺杆机挤出，经压制后形成初坯膜片。
3.根据权利要求2所述的一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于所述的步骤二的工序还包括：经双螺杆机挤出后，先冷却，切粒，形成成品粒料，对成品粒料检测，合格后，再将成品粒料经单螺杆机熔融挤出，保持挤出物的温度，再转移到油压机中压制、冷却定型，形成初坯膜片。
4.根据权利要求3所述的一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于将成品粒料送入单螺杆机熔融时，还向单螺杆机中添加色母料与粒料混合熔融，挤出带颜色的挤出物。
5.根据权利要求4所述的一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于所述的步骤二的工序还包括：将所述的初坯膜片经圆盘铣板机铣至规定厚度。
6.根据权利要求1所述的一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于按重量份数，所述的甲助剂包括：1-2份的相容剂，所述的相容剂为接枝聚丙烯。
7.根据权利要求2所述的一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于按重量份数，所述的乙助剂包括：0.1-0.2份的润滑剂，所述的润滑剂为石蜡或硬脂酸。
8.根据权利要求2所述的一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于：所述双螺杆机的长径比为（30-35）：1，料筒温度控制在170℃-200℃，转速为140r/min-180 r/min。
9.根据权利要求5所述的一种压滤机用聚丙烯隔膜片的制备工艺，其特征在于：所述单螺杆机的长径比为（28-33）：1，料筒温度控制在170℃-200℃，转速为30r/min-70 r/min；所述油压机的压力为400t-600t，经油压机压制，所述初坯膜片上的烘贴面到密封面的距离为28.5mm-29.5mm，膜片中的过滤区包括两个分别与烘贴面和密封面相对应的过滤面和立于每个过滤面的滤柱，两过滤面之间的距离为5.5 mm -6.5 mm；将初坯膜片经圆盘铣板机铣制后，烘贴面到密封面的距离为23.6 mm -24.4 mm。
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