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CN113637252B - 一种强力交叉膜及其制备方法、以及其应用 - Google Patents

一种强力交叉膜及其制备方法、以及其应用 Download PDF

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CN113637252B CN202110973696.6A CN202110973696A CN113637252B CN 113637252 B CN113637252 B CN 113637252B CN 202110973696 A CN202110973696 A CN 202110973696A CN 113637252 B CN113637252 B CN 113637252B
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Abstract

本发明公开一种强力交叉膜及其制备方法，以及其应用，该制备方法包括以下步骤：将原料经吹膜加工得到薄膜；将薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，且使得到的基膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ‑应变ε曲线，最大应力为σmax，最大应变为εmax，对应力σ‑应变ε曲线进行一阶求导得到dσ/dε，其中，45MPa≤σmax≤150MPa，150％≤εmax≤800％，dσ/dε满足dσ/dε≥0；将基膜经螺旋切割后进行交叉复合，得到强力交叉膜。通过使基膜满足如上拉伸性能，从而使最终得到的强力交叉膜在小形变区域服役时，不会出现普通强力交叉膜会出现的屈服破坏，而是在一定应变条件下形成新的微观承力单元；同时特定范围的最大应力和应变，也使强力交叉膜具备优异的拉伸强度和断裂伸长率。

Description

一种强力交叉膜及其制备方法、以及其应用
技术领域
本发明涉及高分子薄膜加工技术领域，特别涉及一种强力交叉膜及其制备方法、以及其应用。
背景技术
强力交叉膜是由两张或多张单轴取向的薄膜交叉复合而成，相比于普通的吹膜产品、双向拉伸薄膜具有更高的强度、韧性、耐撕裂性能和尺寸稳定性，被广泛应用于标签膜、包装膜以及防水卷材等领域。
目前，在关注强力交叉膜的力学性能，特别是在关注强力交叉膜的抗拉强度时，通常都是从强力交叉膜破坏时的最大拉力以及最大拉力时的延伸率的角度来进行强力交叉膜性能的评估和改善。其中，强力交叉膜破坏时的最大拉力是评价强力交叉膜力学性能的重要指标之一，然而即使强力交叉膜已经具备较高的拉伸强度，在实际使用过程中仍然会出现褶皱、空鼓、气泡等服役缺陷，这些缺陷的发生通常没有伴随着强力交叉膜的拉伸、撕裂破坏，是在强力交叉膜小形变条件下产生的破坏，却严重影响强力交叉膜的使用性能。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种强力交叉膜及其制备方法、以及其应用，旨在解决强力交叉膜在小形变条件下会产生破坏，影响其使用性能的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种强力交叉膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将原料经吹膜加工得到薄膜，其中，所述原料包括聚乙烯混合物，所述聚乙烯混合物包括高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.015～0.45g/10min，所述高密度聚乙烯的熔点温度为Tm，所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.5～0.8g/10min，所述吹膜加工步骤中的风环冷却风的温度为0～28℃，口模温度为Tm+100℃～Tm+150℃，牵引比为2.8～15.0；
将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，且使得到的所述基膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ-应变ε曲线，最大应力为σmax，最大应变为εmax，对所述应力σ-应变ε曲线进行一阶求导得到dσ/dε，其中，45MPa≤σmax≤150MPa，150％≤εmax≤800％，dσ/dε满足dσ/dε≥0；
将所述基膜经螺旋切割后进行交叉复合，得到强力交叉膜。
可选地，所述吹膜加工制得的所述薄膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ'-应变ε'曲线，最大应力为σ'max，最大应变为ε'max，对所述应力σ'-应变ε'曲线进行一阶求导得到dσ'/dε'，其中，所述应力σ'-应变ε'曲线中至少存在两次屈服行为，35MPa≤σ'max≤120MPa，300％≤ε'max≤1400％，dσ'/dε'满足dσ'/dε'≥-0.1。
可选地，所述二次拉伸的拉伸倍率为1.8～4.5，所述热定型温度为Tm-35℃～Tm-5℃。
可选地，所述线性低密度聚乙烯包括茂金属线性低密度聚乙烯；和/或，
所述聚乙烯混合物中，所述高密度聚乙烯的质量百分比不低于75％。
可选地，所述高密度聚乙烯的重均分子量为160000～360000g/mol，分子量分布为3.2～9.0；和/或，
所述低密度聚乙烯的重均分子量为80000～250000g/mol。
可选地，所述风环冷却风的温度为5～25℃，牵引比为3.0～12.0。
可选地，所述二次拉伸的拉伸倍率为1.8～4.5，所述热定型温度为Tm-35℃～Tm-5℃。
可选地，所述最大应力为σmax，最大应变为εmax，对应力σ-应变ε曲线进行一阶求导得到的dσ/dε满足如下条件：
60MPa≤σmax＜150MPa，200％≤εmax≤700％，dσ/dε满足dσ/dε＞0。
进一步地，本发明还提出一种强力交叉膜，所述强力交叉膜为如上所述的强力交叉膜的制备方法制得。
此外，本发明还提出一种防水卷材，所述防水卷材包括如上所述的强力交叉膜。
本发明还提出一种标签膜，所述标签膜包括如上所述的强力交叉膜。
本发明提供的技术方案中，通过对原料、以及吹膜加工步骤的工艺参数的设计，使吹膜加工、二次拉伸、热定型制得的基膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ-应变ε曲线，最大应力为σmax，最大应变为εmax，对所述应力σ-应变ε曲线进行一阶求导得到dσ/dε，其中，45MPa≤σmax≤150MPa，150％≤εmax≤800％，dσ/dε满足dσ/dε≥0，如此，该基膜交叉复合得到的强力交叉膜在小形变区域服役时，不会出现普通强力交叉膜会出现的屈服破坏，而是在一定应变条件下形成新的微观承力单元；同时特定范围的最大应力和应变，也使强力交叉膜具备优异的拉伸强度和断裂伸长率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1中吹膜加工制得的薄膜进行拉伸测试得到的应力-应变曲线；
图2为图1中的应力应变曲线对应的一阶导数曲线；
图3为本发明实施例1制得的基膜的结构示意图；
图4为本发明实施例1中制得的基膜进行拉伸测试得到的应力-应变曲线；
图5为图4中应力应变曲线对应的一阶导数曲线；
图6为本发明实施例1制得的强力交叉膜的结构示意图；
图7为本发明对比例1中吹膜加工制得的薄膜进行拉伸测试得到的应力-应变曲线；
图8为图7中的应力应变曲线对应的一阶导数曲线；
图9为本发明对比例1中制得的基膜进行拉伸测试得到的应力-应变曲线；
图10为图9中应力应变曲线对应的一阶导数曲线。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
强力交叉膜破坏时的最大拉力是评价强力交叉膜力学性能的重要指标之一，然而即使强力交叉膜已经具备较高的拉伸强度，在实际使用过程中仍然会出现褶皱、空鼓、气泡等服役缺陷，这些缺陷的发生通常没有伴随着强力交叉膜的拉伸、撕裂破坏，是在强力交叉膜小形变条件下产生的破坏，却严重影响强力交叉膜的使用性能。
鉴于此，本发明提出一种强力交叉膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S10、将原料经吹膜加工得到薄膜，其中，所述原料包括聚乙烯混合物，所述聚乙烯混合物包括高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.015～0.45g/10min，所述高密度聚乙烯的熔点温度为Tm，所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.5～0.8g/10min，所述吹膜加工步骤中的风环冷却风的温度为0～28℃，口模温度为Tm+100℃～Tm+150℃，牵引比为2.8～15.0；
步骤S20、将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜；
步骤S30、将所述基膜经螺旋切割后进行交叉复合，得到强力交叉膜。
经发明人根据强力交叉膜的微观结构分析和真实服役条件下的结构转变过程的研究发现：强力交叉膜在未发生拉伸、撕裂破坏时的服役缺陷，主要与小形变区域的结晶结构和微观结构非均匀性相关，具体而言，就是拉伸过程中屈服点附近的结构演化直接影响了使用过程中所出现的非均匀褶皱、空鼓等。
本发明通过对原料、吹膜加工的工艺参数、以及制备步骤的设计，使步骤S20制得的基膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ-应变ε曲线，最大应力为σmax，最大应变为εmax，对所述应力σ-应变ε曲线进行一阶求导得到dσ/dε，其中，45MPa≤σmax≤150MPa，150％≤εmax≤800％，dσ/dε满足dσ/dε≥0，如此，基膜经交叉膜复合制得的强力交叉膜在小形变区域服役时，不会出现普通强力交叉膜会出现的屈服破坏，而是在一定应变条件下形成新的微观承力单元；同时特定范围的最大应力和应变，也使强力交叉膜具备优异的拉伸强度和断裂伸长率。在一优选实施例中，60MPa≤σmax＜150MPa，200％≤εmax≤700％，dσ/dε满足dσ/dε＞0。
为了得到上述基膜，步骤S10中吹膜加工得到的薄膜的拉伸性能是制得上述基膜的关键。进一步地，在本实施例中，通过调控原料的具体配方、以及吹膜加工具体的工艺参数，使所述吹膜加工制得的所述薄膜万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ'-应变ε'曲线，最大应力为σ'max，最大应变为ε'max，对所述应力σ'-应变ε'曲线进行一阶求导得到dσ'/dε'，其中，所述应力σ'-应变ε'曲线中至少存在两次屈服行为，35MPa≤σ'max≤120MPa，300％≤ε'max≤1400％，dσ'/dε'满足dσ'/dε'≥-0.1，如此，吹膜加工得到的薄膜经二次拉伸、热定型，即可得到上述基膜。
在本发明提供的技术方案中，原料的配比、吹膜过程的口模温度、风环冷却风温度和牵引比，这四者是具有联动作用的，当其中一个参数改变，其余三个参数也需要相应的进行改变，四者相互配合，以得到具有上述拉伸性能的薄膜。也即，通过限定吹膜加工制得的薄膜的拉伸性能，可以确定原料、吹膜过程的口模温度、风环冷却风温度和牵引比之间的关系。
为了便于制得具有上述拉伸性能的薄膜，在一具体实施例中，所述线性低密度聚乙烯包括金属线性低密度聚乙烯；和/或，所述聚乙烯混合物中，所述高密度聚乙烯的质量百分比不低于75％。
进一步地，聚乙烯的溶体流动速率受聚乙烯的重均分子量、分子量分布以及支链等多个参数的影响，在本实施例中，所述高密度聚乙烯的重均分子量为160000～360000g/mol(即1.6×105～3.6×105g/mol)，分子量分布为3.2～9.0；和/或，所述低密度聚乙烯的重均分子量为80000～250000g/mol(即0.8×105～2.5×105g/mol)。在另一实施例中，所述茂金属线性低密度聚乙烯的共聚单体为己烯，其支链含量为1.2～1.5mol％。如此，以含有特定分子参数的高密度聚乙烯和茂金属线性低密度聚乙烯作为原料，并通过控制吹膜过程的口模温度、风环冷却风温度、牵引比这些关键的工艺参数，可以得到上述薄膜。
具体地，本发明设置的口模温度高于常规聚乙烯的吹膜温度，风环冷却风的温度低于常规吹膜设置温度，特定结构的聚乙烯在高过冷度的条件下可以得到上述拉伸性能的薄膜。因此，当吹膜温度设置得较低时，风环冷却风的温度也要设置得较低，以使其温度差较大。在一优选实施例中，所述风环冷却风的温度为5～25℃，牵引比为3.0～12.0。
具体实施时，将聚乙烯混合物加入到吹膜机中经吹膜加工得到薄膜。其中，所述吹膜机可以为单层吹膜机，也可以为多层共挤吹膜机。此外，高密度聚乙烯的熔点温度Tm指的是高密度聚乙烯的熔融曲线的峰值温度。
为了使制得的强力交叉膜的性能更好，且便于根据不同需要而使用，在本实施例中，所述原料还包括加工助剂和色母粒。其中，色母粒指的是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂，经良好分散而成的塑料着色剂，通过色母粒的添加，可将强力交叉膜根据实际需要而做成不同的颜色。本发明不限制所述加工助剂的具体种类，可为强力交叉膜领域中的常规助剂。在一具体实施例中，所述加工助剂包括抗氧剂和紫外吸收剂。进一步地，所述紫外吸收剂、抗氧剂和色母粒的总质量为所述聚乙烯混合物(即高密度聚乙烯和茂金属线性低密度聚乙烯)总质量的1～3％，优选为1.5％。
本发明不限制吹膜加工制得的含有上述拉伸性能的薄膜具体如何通过二次拉伸和热定型的加工工艺以得到上述拉伸性能的基膜，在本实施例中，所述二次拉伸的拉伸倍率为1.8～4.5，所述热定型温度为Tm-35℃～Tm-5℃。
其中，所述二次拉伸和热定型工序可以采用管状薄膜的方式进行，也可以采用平膜法，还可以采用多辊式纵向拉伸法。
在一实施例中，在步骤S30具体包括：将所述基膜进行螺旋切割，得到多张膜片；然后将至少2张所述膜片进行交叉复合，即可得到强力交叉膜。在另一实施例中，将所述基膜先进行涂覆、改性等后处理后，再进行螺旋切割得到多张膜片；然后将至少2张所述膜片进行交叉复合，得到强力交叉膜。
需要说明的是，本发明中提供的上述薄膜和上述基膜的拉伸曲线，是参照GB/T1040.3-2006进行测试得到的，其中，拉伸速率为50～200mm/min，优选为50mm/min。
本发明提供的技术方案中，通过对原料、以及吹膜加工的工艺参数的设计，能够制得满足以下拉伸性能的薄膜：薄膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ'-应变ε'曲线，最大应力为σ'max，最大应变为ε'max，对所述应力σ'-应变ε'曲线进行一阶求导得到dσ'/dε'，其中，35MPa≤σ'max≤120MPa，300％≤ε'max≤1400％，dσ'/dε'满足dσ'/dε'≥-0.1，所述应力σ'-应变ε'曲线中至少存在两次屈服行为；然后通过二次拉伸和热定型参数的设计，能够制得满足以下拉伸性能的所述基膜：基膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ-应变ε曲线，最大应力为σmax，最大应变为εmax，对所述应力σ-应变ε曲线进行一阶求导得到dσ/dε，其中，45MPa≤σmax≤150MPa，150％≤εmax≤800％，dσ/dε满足dσ/dε≥0。如此，该基膜交叉复合得到的强力交叉膜在小形变区域服役时，不会出现普通强力交叉膜会出现的屈服破坏，而是在一定应变条件下形成新的微观承力单元；同时特定范围的最大应力和应变，也使强力交叉膜具备优异的拉伸强度和断裂伸长率。
进一步地，本发明还提出一种强力交叉膜，所述强力交叉膜由如上所述的强力交叉膜的制备方法制得。所述强力交叉膜的具体制备方法参照上述实施例，由于所述防水卷材采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
此外，本发明还提出一种防水卷材，所述防水卷材包括强力交叉膜，所述强力交叉膜为如上所述的强力交叉膜的制备方法制得。具体地，所述聚乙烯强力交叉膜是作为防水卷材中的其中一层，将其与沥青层等其他功能层复合得到防水卷材。所述强力交叉膜的具体制备方法参照上述实施例，由于所述防水卷材采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本发明还提出一种标签膜或包装膜，所述标签膜或包装膜包括如上所述的强力交叉膜。所述强力交叉膜可以直接作为标签膜或者包装膜，也可根据实际需要，与其他功能物质进行复合，以得到含有所需功能的标签膜或包装膜。具体地，可以在聚乙烯强力交叉膜的表面涂覆特殊涂层，如热敏涂层、书写油墨涂层等，也可以再复合一些特殊材料，使其耐高温、易印刷、防腐蚀。所述强力交叉膜的具体组分和组分之间的配比参照上述实施例，由于所述标签膜或包装膜采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)将90wt％高密度聚乙烯(其中，高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.055g/10min，重均分子量为1.85×105g/mol，分子量分布为4.2，熔点为129.4℃)和10wt％茂金属线性低密度聚乙烯(其中，茂金属线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.6g/10min，共聚单体为己烯，支链含量为1.5mol％，重均分子量为1.1×105g/mol)混合均匀后，再添加占其总量的0.3wt％的抗氧剂(具体为抗氧剂1010)、0.7wt％的紫外吸收剂(具体为UV-0和UV-944等比例复配得到)及0.5wt％的色母粒，然后混合均匀，得到原料，将该原料经吹膜加工得到薄膜，其中，吹膜过程中口模温度设定为250℃(即Tm+120.6℃)，通过在风环与风机之间安装制冷剂使风环冷却风的温度为15℃，牵引比为10。将该薄膜进行拉伸测试得到如图1所示的拉伸曲线，由图1可以看出，拉伸曲线中存在两次屈服行为，最大应力为50.8MPa，最大应变为994.8％，并将拉伸曲线进行一阶求导，得到图2所示的曲线，由图2可以看出，dσ/dε＞-0.1。
(2)将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，其中，二次拉伸的拉伸倍率为3.5，热定型温度为100℃(即Tm-29.4℃)，该基膜的结构如图3所示，图3中水平横线代表分子链的取向方向，与吹膜过程的牵引方向一致，进行拉伸性能测试时沿着该方向进行样品的制备。将该基膜进行拉伸测试得到如图4所示的拉伸曲线，由图4可以看出，最大应力为100.4MPa，最大应变为427.0％，并将拉伸曲线进行一阶求导，得到图5所示的曲线，由图5可以看出，dσ/dε≥0。
(3)将所述基膜经螺旋切割后，得到多张膜片，将其中2张膜片进行交叉复合，得到强力交叉膜，且强力交叉膜的结构如图6所示。
实施例2
(1)将80wt％高密度聚乙烯(其中，高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.055g/10min，重均分子量为1.85×105g/mol，分子量分布为4.2，熔点为129.4℃)和20wt％茂金属线性低密度聚乙烯(其中，茂金属线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.6g/10min，共聚单体为己烯，支链含量为1.5mol％，重均分子量为1.1×105g/mol)混合均匀后，再添加占其总量的0.4wt％的抗氧剂(具体为抗氧剂1010)、0.6wt％的紫外吸收剂(具体为UV-0)及0.6wt％的色母粒，然后混合均匀，得到原料，将该原料经吹膜加工得到薄膜，其中，吹膜过程中口模温度设定为245℃(即Tm+115.6℃)，通过在风环与风机之间安装制冷剂使风环冷却风的温度为13℃，牵引比为12。将该薄膜进行拉伸测试得到的拉伸曲线，拉伸曲线中存在两次屈服行为，最大应力为50.8MPa，最大应变为994.8％，并将拉伸曲线进行一阶求导，得到一阶求导曲线，其中，dσ/dε≥-0.1。
(2)将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，其中，二次拉伸的拉伸倍率为3.5，热定型温度为98℃(即Tm-31.4℃)，将该基膜进行拉伸测试得到拉伸曲线，拉伸曲线中的最大应力为98.7MPa，最大应变为444.1％，并将拉伸曲线进行一阶求导，一阶求导曲线中，dσ/dε≥0。
(3)将所述基膜经螺旋切割后，得到多张膜片，将其中2张膜片进行交叉复合，得到强力交叉膜。
实施例3
(1)将75wt％高密度聚乙烯(其中，高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.015g/10min，重均分子量为1.6×105g/mol，分子量分布为3.2，熔点为129.9℃)和25wt％茂金属线性低密度聚乙烯(其中，茂金属线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.8g/10min，共聚单体为己烯，支链含量为1.5mol％，重均分子量为1.1×105g/mol)混合均匀后，再添加占其总量的0.5wt％的抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168等比例复配)、0.4wt％的紫外吸收剂(UV-531和UV-622等比例复配得到)及0.6wt％的色母粒，然后混合均匀，得到原料，将该原料经吹膜加工得到薄膜，其中，吹膜过程中口模温度设定为230℃(即Tm+100.1℃)，通过在风环与风机之间安装制冷剂使风环冷却风的温度为0℃，牵引比为15。将该薄膜进行拉伸测试得到的拉伸曲线，拉伸曲线中存在两次屈服行为，最大应力为36.7MPa，最大应变为1200.5％，并将拉伸曲线进行一阶求导，得到一阶求导曲线，其中，dσ/dε≥-0.1。
(2)将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，其中，二次拉伸的拉伸倍率为4.5，热定型温度为95℃(即Tm-34.9℃)，将该基膜进行拉伸测试得到拉伸曲线，拉伸曲线中的最大应力为85.5MPa，最大应变为554.3％，并将拉伸曲线进行一阶求导，一阶求导曲线中，dσ/dε≥0。
(3)将所述基膜经螺旋切割后，得到多张膜片，将其中2张膜片进行交叉复合，得到强力交叉膜。
实施例4
(1)将85wt％高密度聚乙烯(其中，高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.45g/10min，重均分子量为3.6×105g/mol，分子量分布为9，熔点为130.2℃)和15wt％茂金属线性低密度聚乙烯(其中，茂金属线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.5g/10min，共聚单体为己烯，支链含量为1.2mol％，重均分子量为2.5×105g/mol)混合均匀后，得到原料，将该原料经吹膜加工得到薄膜，其中，吹膜过程中口模温度设定为280℃(即Tm+149.8℃)，通过在风环与风机之间安装制冷剂使风环冷却风的温度为28℃，牵引比为2.8。将该薄膜进行拉伸测试得到的拉伸曲线，拉伸曲线中存在两次屈服行为，最大应力为81.4MPa，最大应变为606.5％，并将拉伸曲线进行一阶求导，得到一阶求导曲线，其中，dσ/dε≥-0.1。
(2)将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，其中，二次拉伸的拉伸倍率为1.8，热定型温度为115℃(即Tm-15.2℃)，将该基膜进行拉伸测试得到拉伸曲线，拉伸曲线中的最大应力为101.6MPa，最大应变为321.5％，并将拉伸曲线进行一阶求导，一阶求导曲线中，dσ/dε≥0。
(3)将所述基膜经螺旋切割后，得到多张膜片，将其中2张膜片进行交叉复合，得到强力交叉膜。
对比例1
(1)所用原料为高密度聚乙烯占比为88％的强力交叉膜，其余12％为助剂，其中，高密度聚乙烯的熔点为130.2℃，将该原料经吹膜加工得到薄膜，其中，吹膜过程中口模温度设定为210℃(即Tm+79.8℃)，通过在风环与风机之间安装制冷剂使风环冷却风的温度为30℃，牵引比为15。将该薄膜进行拉伸测试得到如图7所示的拉伸曲线，由图7可以看出，拉伸曲线中存在1次屈服行为，最大应力为30.9MPa，最大应变951.6％，并将拉伸曲线进行一阶求导，得到图8所示的曲线，由图8可以看出，dσ/dε存在小于-0.1的情况。
(2)将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，其中，二次拉伸的拉伸倍率为3.5，热定型温度为100℃(即Tm-30.2℃)，将该基膜进行拉伸测试得到如图9所示的拉伸曲线，由图9可以看出，最大应力为71.0MPa，最大应变为348.2％，并将拉伸曲线进行一阶求导，得到图5所示的曲线，由图5可以看出，dσ/dε存在小于0的情况。
(3)将所述基膜经螺旋切割后，得到多张膜片，将其中2张膜片进行交叉复合，得到强力交叉膜。
对比例2
(1)将90wt％高密度聚乙烯(其中，高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.055g/10min，重均分子量为1.85×105g/mol，分子量分布为4.2，熔点为129.4℃)和10wt％茂金属线性低密度聚乙烯(其中，茂金属线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.6g/10min，共聚单体为己烯，支链含量为1.5mol％，重均分子量为1.1×105g/mol)混合均匀后，再添加占其总量的0.3wt％的抗氧剂(具体为抗氧剂1010)、0.7wt％的紫外吸收剂(具体为UV-0和UV-944等比例复配得到)及0.5wt％的色母粒，然后混合均匀，得到原料，将该原料经吹膜加工得到薄膜，其中，吹膜过程中口模温度设定为220℃(即Tm+109.4℃)，通过在风环与风机之间安装制冷剂使风环冷却风的温度为30℃，牵引比为10。
(2)将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，其中，二次拉伸的拉伸倍率为3.5，热定型温度为100℃(即Tm-29.4℃)，将该基膜进行拉伸测试得到拉伸曲线，拉伸曲线中的最大应力为80.6MPa，最大应变为336.4％，并将拉伸曲线进行一阶求导，一阶求导曲线中，dσ/dε存在小于0的情况。
(3)将所述基膜经螺旋切割后，得到多张膜片，将其中2张膜片进行交叉复合，得到强力交叉膜。
对比例3
(1)将高密度聚乙烯(其中，高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.01g/10min，重均分子量为1.93×105g/mol，分子量分布为3.1，熔点为130.1℃)，再添加占其总量的0.3wt％的抗氧剂(具体为抗氧剂1010)、0.7wt％的紫外吸收剂(具体为UV-0和UV-944等比例复配得到)及0.5wt％的色母粒，然后混合均匀，得到原料，将该原料经吹膜加工得到薄膜，其中，吹膜过程中口模温度设定为220℃(即Tm+89.9℃)，通过在风环与风机之间安装制冷剂使风环冷却风的温度为30℃，牵引比为12。
(2)将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，其中，二次拉伸的拉伸倍率为3.5，热定型温度为100℃(即Tm-30.1℃)，将该基膜进行拉伸测试得到拉伸曲线，拉伸曲线中的最大应力为78.4MPa，最大应变为294.1％，并将拉伸曲线进行一阶求导，一阶求导曲线中，dσ/dε存在小于0的情况。
(3)将所述基膜经螺旋切割后，得到多张膜片，将其中2张膜片进行交叉复合，得到强力交叉膜。
将实施例与对比例制得的基膜经旋切、淋膜、交叉复合后制备成强力交叉膜(也即，比制备上述实施例和对比例的强力交叉膜多了一个淋膜步骤)与自粘橡胶沥青复合(也即制成防水卷材)，并进行实际的施工测试，得到如表1所示的测试结果，需要说明的是，为了便于比较，将基膜的拉伸曲线的相关参数也放在表1中，其中：
○：施工过程中，强力交叉膜未出现褶皱、鼓泡缺陷；
△：施工过程中，强力交叉膜出现少量褶皱、鼓泡缺陷；
×：施工过程中，强力交叉膜出现大量褶皱、鼓泡缺陷。
表1拉伸曲线以及性能测试结果
Figure BDA0003224377200000131
由图1至图10、以及表1可以看出，实施例1至4制得的基膜表现出高强度、高韧性的特点，且在小形变区域(≤100％)，应力没有出现下降(dσ/dε≥0)，说明基膜在受到外力的作用下没有产生严重的微观结构破坏，从而防止了强力交叉膜在小形变条件下的服役缺陷。而从对比例1中可以看出，普通的强力交叉膜生产线上吹膜阶段得到的薄膜在拉伸过程中出现典型的聚乙烯拉伸屈服现象，即应力出现显著下降，最终得到的基膜在小变形区域也存在应力下降的现象，说明基膜在拉伸过程中出现了结构破坏，屈服之后出现应力的平台区，代表着材料出现了不均匀性形变导致的细颈拓展，这些现象宏观上将导致强力交叉膜出现褶皱、空鼓等服役缺陷。从对比例2和对比例3可以看出，当原料配方、吹膜加工过程的口模温度、风环冷却风温度等参数的其中一个不在本发明提供的范围内时，得不到在本发明限定的拉伸性能范围内的薄膜，也得不到在本发明限定的拉伸性能范围内的基膜。同时从对比例1至3还可以看出，当基膜的拉伸性能不在本发明提供的范围内时，其最终制得的强力交叉膜在使用过程中容易出现鼓泡等缺陷，也即，所述基膜拉伸曲线的参数与鼓泡等缺陷的发生有直接的相关性。
综上所述，本发明通过对原料配方、吹膜加工过程的口模温度、风环冷却风温度以及牵引比等参数的设计，能够得到满足拉伸性能的薄膜，再通过二次拉伸和热定型，即可得到具有特定拉伸曲线的基膜，从而使最终制得的强力交叉膜与普通强力交叉膜相比，可以减少其在小形变区域的屈服破坏，避免了褶皱、空鼓等服役缺陷的出现，同时具备优异的拉伸强度和断裂伸长率。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种强力交叉膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原料经吹膜加工得到薄膜，其中，所述原料包括聚乙烯混合物，所述聚乙烯混合物包括高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.015～0.45g/10min，所述高密度聚乙烯的熔点温度为Tm，所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.5～0.8g/10min，所述吹膜加工步骤中的风环冷却风的温度为0～28℃，口模温度为Tm+100℃～Tm+150℃，牵引比为2.8～15.0；
将所述薄膜进行二次拉伸、热定型，得到基膜，且使得到的所述基膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ-应变ε曲线，最大应力为σmax，最大应变为εmax，对所述应力σ-应变ε曲线进行一阶求导得到dσ/dε，其中，45MPa≤σmax≤150MPa，150％≤εmax≤800％，dσ/dε满足dσ/dε≥0；
将所述基膜经螺旋切割后进行交叉复合，得到强力交叉膜；
其中，所述吹膜加工制得的所述薄膜在万能试验机上沿牵引方向进行拉伸测试得到应力σ'-应变ε'曲线，最大应力为σ'max，最大应变为ε'max，对所述应力σ'-应变ε'曲线进行一阶求导得到dσ'/dε'，其中，所述应力σ'-应变ε'曲线中至少存在两次屈服行为，35MPa≤σ'max≤120MPa，300％≤ε'max≤1400％，dσ'/dε'满足dσ'/dε'≥-0.1；
所述线性低密度聚乙烯包括茂金属线性低密度聚乙烯；
所述聚乙烯混合物中，所述高密度聚乙烯的质量百分比不低于75％。
2.如权利要求1所述的强力交叉膜的制备方法，其特征在于，所述二次拉伸的拉伸倍率为1.8～4.5，所述热定型温度为Tm-35℃～Tm-5℃。
3.如权利要求1所述的强力交叉膜的制备方法，其特征在于，所述高密度聚乙烯的重均分子量为160000～360000g/mol，分子量分布为3.2～9.0；和/或，
所述线性低密度聚乙烯的重均分子量为80000～250000g/mol。
4.如权利要求1所述的强力交叉膜的制备方法，其特征在于，所述风环冷却风的温度为5～25℃，牵引比为3.0～12.0。
5.如权利要求1所述的强力交叉膜的制备方法，其特征在于，所述最大应力为σmax，最大应变为εmax，对应力σ-应变ε曲线进行一阶求导得到的dσ/dε满足如下条件：
60MPa≤σmax＜150MPa，200％≤εmax≤700％，dσ/dε满足dσ/dε＞0。
6.一种强力交叉膜，其特征在于，所述强力交叉膜由如权利要求1至5任意一项所述的强力交叉膜的制备方法制得。
7.一种防水卷材，其特征在于，所述防水卷材包括如权利要求6所述的强力交叉膜。
8.一种标签膜，其特征在于，所述标签膜包括如权利要求6所述的强力交叉膜。
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