双向拉伸聚丙烯薄膜双面粗化的工艺研究

!"绝缘材料!""#$%&’()双向拉伸聚丙烯薄膜双面粗化的工艺研究孙桂成!江苏南天集团股份有限公司"江苏如皋##$%&&’摘要：通过对双向拉伸聚丙烯薄膜!()**’双面粗化机理的分析，探讨了()**生产中厚片成型时!晶体的控制，纵向拉伸前厚片的预热方式，纵向拉伸条件的控制对薄膜双面粗化及其作为电容薄膜性能的影响。

关键词：双向拉伸聚丙烯+结晶；双面粗化中图分类号：,-#.%/0+,10#%/.2文献标志码：3文章编号：.&&454#04（#&&$）&25&&$#5&0!"#$%&&#’(#)*+%,-./%0#)12%/(3!!4.+5*+,-./012345’!"#$%&’(#$)"#$*+,’-.,/0)1，2’%#,334566，.7"$#)6*&7"8$767189:/45;8;2398.52/45<312=4/><8?:8.@A 3089/34;3:B 8A C B 98B C A 343’D E F F )?/A <$;23:8.@A 30>/:398.52/45B 9813>>8?D E F F G =>>;.:/3:$G 2/12/41A .:3:;23184;98A8?!019C >;=A >/4;2/1H1=>;$B 9323=;/45G =C 8?;231=>;@3?893>;93;123:$184;98A8?<=12/43:/931;/84>;93;12/45184:/;/84$;233??31;>8?;2398.5243>>84;233A 31;9/1=A@93=H :8G 4>;9345;28?;23?/A <I 9%:;#"/&6:8.@A 3089/34;3:B 8A C B 98B C A 343J D E F F J 19C >;=A A /K =;/84J :8.@A 30>/:398.52收稿日期：#&&$5&%5&4修回日期：#&&$5&$5&6作者简介：孙桂成（.4$#5），男，汉族，江苏东台人，工程师，长期从事聚丙烯电容薄膜的研究和生产管理，（电话）&%.0567%&.666，（电子信箱）89:;<=>?<@/=A /B;C =D E /=F A 。

<前言双向拉伸聚丙烯双面粗化电容薄膜是湿式电力电容器理想的固体绝缘介质材料。

它具有较高的介电常数，较高的击穿强度，较小的介质损耗，表面良好的浸渍性能。

用这种薄膜制造的全膜型高压油浸电力电容器性能优异，安全可靠，体积大大地缩小，因此在电力工业中广泛使用。

双向拉伸双面粗化电容薄膜大多采用平膜法双向两次拉伸的方法的生产。

作者探讨了在该工艺条件下厚片成型时的!晶体控制，纵向拉伸的条件控制与薄膜表面粗化及其薄膜性能的关系。

=生产过程=><生产设备参数.号生产线：挤出机的直径.#&G G ，长径比00H .；成型机头的有效宽度%#&G G ；加热气刀的有效宽度%#&G G+急冷鼓的直径.&&&G G ，宽度6&&G G+纵向拉伸机为多辊式纵向拉伸机；横向拉伸机为渐渐拉幅式横向拉伸机。

#号生产线：挤出机的直径.7%G G ，长径比00H.+成型机头的有效宽度$$&G G+加热风淋的宽度6&&G G ，长度.%&&G G+急冷鼓的直径.7%&G G ，宽度6&&G G+纵向拉伸机为多辊式纵向拉伸机+横向拉伸机为渐渐拉幅式横向拉伸机。

=>=主要工艺参数挤出温度##&"#2&I+急冷鼓温度4&"..&I ；加热气刀温度6&".&&I ；加热风淋温度6&".&&I ；纵向拉伸比2/6H ."%/#H .；纵向拉伸温度.%&".%%I+横向拉伸比6H .；横向拉伸温度.%%".$&I 。

=>?工艺原理高等规聚丙烯是一种结晶型高聚物，通过控制其熔体的冷却温度，在成型的厚片表面可以产生"和!两种晶体，并且可以使两种晶体同时存在。

但!晶体不稳定，在一定的温度下拉伸成薄膜时将转化成稳定的"晶体。

由于!晶体的密度大于"晶体的密度，!晶体转化成"晶体后，在薄膜的两个表面形成大量细密的且相互连通的凹凸状粗糙表面，从而形成了双面粗化的双向拉伸聚丙烯薄膜。

孙桂成J 双向拉伸聚丙烯薄膜双面粗化的工艺研究!"绝缘材料!""#$%&’()!"#产品测试两条生产线生产的产品的性能的测试结果见表!。

表$两条生产线生产的薄膜性能性能!号生产线（加热气刀）"号生产线（加热风淋）厚度#!$!"!%!&!"!%!&平均粗糙度#!$气刀冷却面’()*’()!’(*’’("&’()’’())急冷鼓冷却面’(*!’()+’(*,’()!’()*’()%最大粗糙度#!$气刀冷却面)(,&)(%"*()!"(-+)(’,)(""急冷鼓冷却面*(’))(&,*("!)(’")("+)()%空隙率#.&(%’&(!’&(+’&(&’+(!’+(,’电气强度#/0／$%%+%&,%)-,)&,!,,!!%讨论%"$厚片成型时!晶体的控制在厚片的两个表面同时形成足够数量的!晶体是生产双向拉伸双面粗化聚丙烯薄膜首要条件。

在生产厚片时，熔体挤出温度和急冷成型温度以及使用加热气刀和加热风淋是影响厚片两面同时形成!晶体的重要因素。

)(!(!熔体挤出温度的影响聚丙烯分子链的缠结在其晶核的形成和晶体的成长中起辅助作用。

随着熔体挤出温度升高，分子链运动过于剧烈，相互缠结减弱，均相成核速度小，而!晶体又不稳定，厚片中!晶体的含量减少，甚至不含!晶体。

随着熔体挤出温度的降低，分子链段的运动趋缓，分子链的缠结倾向增加，使均相成核速度增加，!晶体的晶核可以形成，并且产生的!晶体不易转化而被保留下来。

当熔体挤出厚片的温度在""’" "*’1之间时，可以在厚片中获得较多的!晶体；当温度在"*’"",’1之间，厚片中含有的!晶体极少；挤出温度在",’1以上时，厚片中基本没有!晶体形成。

)(!("急冷成型温度的影响一般来说，急冷成型温度对厚片中形成!晶体的含量影响不大。

但急冷温度低于+’1时，厚片中没有!晶体形成，而高于!!’1，则厚片冷却不够，不利于以后的双向拉伸成膜。

因为形成!晶体的温度为!"& 1，在!"’"!"&1是!晶体形成速度较大的最佳温区。

当急冷成型温度过低时，熔体冷却过快，在最佳温区的时间过短，形成!晶体少。

最佳的急冷成型温度为+’"!!’1之间，此时在厚片中!晶体较多。

)(!()加热气刀和加热风淋的影响加热气刀或加热风淋是厚片辅助冷却装置，其使用和控制对厚片两面同时形成足够数量且细密均匀的!晶体至关重要的。

加热气刀或加热风淋的温度应控制在&’"!’’1之间，这样可以使气刀面的温度控制在!"’"!"&1之间，有利于!晶体的形成和成长。

从生产情况来看，加热风淋的效果要好于加热气刀，这从表!的数据对比可以看出。

就平均粗糙度而言，使用加热风淋的"号生产线生产的薄膜，其两面的值基本相当；而使用加热气刀的!号生产线生产的薄膜，其两面的值就有一定的差距；就最大粗糙度而言，在平均粗糙度基本当的情况下，!号生产线生产的薄膜的值比"号生产线生产的薄膜的值大了近’(%!$；就空隙率而言，!号生产线生产的薄膜的值比"号生产线生产的薄膜的值小了近!.。

这说明了加热风淋比加热气刀更有利于在气刀冷却面生成细密的#晶体。

%"!纵向拉伸条件的控制如前所述，厚片两面的!晶体要在适当的条件下进行拉伸成薄膜，才能转化成"晶体，使薄膜的双面粗化。

在这过程中，纵向拉伸温度和纵向拉伸前的预热速率起着决定性的作用。

)("(!纵向拉伸温度对粗化的影响聚丙烯!晶体的熔点为!*%1，"体晶的熔点为!&’1。

因此拉伸的温度应该控制在!晶体的熔点和"晶体的溶点之间如控制在!%’"!%%1之间，厚片表面温度在!*’"!*%1之间，再通过拉伸过程中应力的诱发，!晶体将全部转化成"晶体，产生较好的粗化表面。

若拉伸温度低于!%’1，厚片表面温度距!晶体的熔点太远，拉伸时!晶体不能全部熔化，部分!晶体在拉伸过程中受拉力的作用发生机械破坏，而不发生晶态转变，薄膜表面就比较光滑。

而纵向拉伸温度太高易引起破膜，响生产的正常进行。

我们孙桂成2双向拉伸聚丙烯薄膜双面粗化的工艺研究!"绝缘材料!""#$%&’()在生产中将纵拉温度设定在!"#$时，薄膜的平均粗糙度分别达到#%&#!#%&""’；当纵拉温度控制在!(#$时，薄膜的平均粗糙度分别只有#%#)! #%!*"’。

&%*%*纵向拉伸前的预热速率对粗化的影响厚片纵向拉伸前的预热速率对薄膜双面粗化效果也有着很大的影响。

若拉伸前加热缓慢，厚片在!晶体熔点以上温度的时间较长时，!晶体向"晶体转变，在拉伸的时候就减少了甚至没有了!晶体向"晶体转变和伴随的结晶破裂发生，这对薄膜表面的粗化效果不好。

因此，应将厚片快速地加热到拉伸温度!"#!!""$之间，这样，厚片高温下的时间短，!晶体只能完成熔化过程而来不及结晶成"晶体，这样"晶体在拉伸的时刻产生，使薄膜双面产生理想的粗化效果。