本发明涉及透气薄膜技术领域，尤其涉及一种聚乙烯透气膜及其制备方法。
背景技术：
透气膜是一种以热塑性塑料为基体，填充高含量的无机粒子的复合材料，经压延或流延、吹塑等方法制成薄膜，然后进一步通过单轴或双轴拉伸得到孔径细小且相互贯通的微孔薄膜材料，该薄膜仅能让分子结构较小的水蒸气分子透过，而无法让使呈聚集状态的水滴渗透通过，因此具有透气不透水的特点，从而达到防水透湿的效果。理论上，热塑性塑料均可作为透气膜材料的基体树脂，由于聚乙烯具有手感舒适柔软、韧性好的特点，目前作为透气膜基体树脂材料广泛使用。
现有技术中，专利cn101591458a公开了一种透气膜的生产方法，其基体材料以线性低密度聚乙烯为主，并辅以低密度聚乙烯以改善高填充透气膜产品的加工性能，特别是茂金属催化的线性低密度聚乙烯产品，由于其分子量分布较窄，加工性能较差，更需要添加低密度聚乙烯来改善加工性能。另外，透气膜中含有高填充的微米、纳米级的无机填料，无机填料对透气膜的力学性能、表面的平整度以及微孔的孔径均匀性和孔隙率等参数均有影响。现有技术虽然采用分散剂无机填料表面进行改性，但透气膜的韧性不够理想，尤其是在低温环境下，韧性会发生明显下降，难以满足低温环境的使用要求。另外，产品厚薄不稳定，也难以满足低克重产品要求。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低温韧性好且低克重的聚乙烯透气膜及其制备方法。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种聚乙烯透气膜，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成，碳酸钙粉末45-55％，增容流动改性剂1-8％，加工助剂1-5％，耐老化剂0.1-1％，茂金属聚乙烯25-35％，线性低密度聚乙烯5-15％，低密度聚乙烯5-10％；所述碳酸钙粉末为颗粒直径小于60nm、并经偶联剂表面改性处理的碳酸钙超细粉，所述增容流动改性剂为埃克森美孚化工生产的elevasttm聚合物改性剂。
更为优选的是，所述碳酸钙超细粉的制备方法为：1)将碳酸钙粉末加温至75-80℃，并加入偶联剂作为改性剂，搅拌均匀得到中间物料；2)利用研磨机对中间物料进行研磨处理，研磨后通过真空泵和筛网进行抽滤取料，再送至烘干机烘干，烘干后通过高速球磨机对进行高速研磨处理，使颗粒直径低于60nm，表面积达到20-25m2/g，得到碳酸钙超细粉。
更为优选的是，所述加工助剂为费托蜡。
更为优选的是，所述耐老化剂为抗冻剂、抗氧剂和光稳定剂的混合物，混合的质量比依次为1:0.5-1:0.5-1。
更为优选的是，所述茂金属聚乙烯的乙烯含量为80-99wt％，熔体流动速率为2.7-10g/10min。
更为优选的是，所述茂金属聚乙烯的熔融温度为118-129℃、结晶温度为107-116℃。
更为优选的是，所述线性低密度聚乙烯树脂的熔体流动速率为2-5g/10min。
更为优选的是，所述低密度聚乙烯树脂的熔体流动速率为3-6g/10min。
一种聚乙烯透气膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按如上所述的原料配比称取原料、并混合均匀；2)利用双螺杆挤出机将上述原料熔融挤出造粒；3)将造粒得到的粒子挤出流延、拉伸、热定型成膜；所述拉伸为单轴拉伸，拉伸倍率为1.5-1.7。
更为优选的是，挤出流延过程为：利用一个三层共挤流延机将上述原料按照表层、中间层和底层的结构挤出，所述表层和所述底层的厚度一致，所述中间层的厚度是所述表层的厚度的两倍以上。
本发明的有益效果是：
采用聚乙烯共混体并结合相应的改性碳酸钙颗粒、增容流动改性剂，有效改善透气膜的力学性能，克重低、低温韧性。经实验验证，本发明提供的聚乙烯透气膜，其克重低至12gsm，在-30℃的低温下，产品断裂伸长率几乎保持不变，低温韧性十分优异，满足大多数低温环境的使用要求，应用领域更为广泛。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
实施例1
一种聚乙烯透气膜，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成，碳酸钙粉末50％，增容流动改性剂5％，加工助剂4％，耐老化剂1％，茂金属聚乙烯30％，线性低密度聚乙烯5％，低密度聚乙烯5％。
其中，所述碳酸钙粉末为颗粒直径小于60nm、并经偶联剂表面改性处理的碳酸钙超细粉。所述碳酸钙超细粉的制备方法为：1)将碳酸钙粉末加温至75-80℃，并加入偶联剂作为改性剂，搅拌均匀得到中间物料；2)利用研磨机对中间物料进行研磨处理，研磨后通过真空泵和筛网进行抽滤取料，再送至烘干机烘干，烘干后通过高速球磨机对进行高速研磨处理，使颗粒直径低于60nm，表面积达到20-25m2/g，得到碳酸钙超细粉。本实施例中，所述偶联剂优选为铝酸酯偶联剂，在其他实施方式中，所述偶联剂为硬脂酸类偶联剂或其他类型偶联剂，不限于本实施例。
所述增容流动改性剂为埃克森美孚化工生产的elevasttm聚合物改性剂，兼具增容和改性功能；且结合偶联剂表面改性处理的碳酸钙超细粉，能有效增强聚乙烯透气膜的低温韧性，降低产品克重。
本实施例中，所述加工助剂优选为费托蜡。所述耐老化剂优选为抗冻剂、抗氧剂和光稳定剂的混合物，混合的质量比依次为1:0.5-1:0.5-1。采用这种耐老化剂的好处是，不仅确保透气膜有较好的低温性能，而且使得耐老化剂在整个体系中分散得十分均匀，利于低克重产品的生产。
为确保确保产品生产过程中有较好的加工性能，所述聚乙烯透气膜的基体树脂为茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯的共混体。本实施例中，优选所述茂金属聚乙烯的乙烯含量为80-99wt％，熔体流动速率为2.7-10g/10min，熔融温度为118-129℃、结晶温度为107-116℃。优选所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为2-5g/10min。优选所述低密度聚乙烯的熔体流动速率为3-6g/10min。
实际制备上述聚乙烯透气膜时，步骤如下：1)按如上所述的原料配比称取原料、并混合均匀；2)利用双螺杆挤出机将上述原料熔融挤出造粒；3)将造粒得到的粒子挤出流延、拉伸、热定型成膜；所述拉伸为单轴拉伸，拉伸倍率为1.5。其中，挤出流延过程为：利用一个三层共挤流延机将上述原料按照表层、中间层和底层的结构挤出，所述表层和所述底层的厚度一致，所述中间层的厚度是所述表层的厚度的两倍以上。
实施例2-实施例5
实施例2-实施例5提供的聚乙烯薄膜，其制备方法与实施例一基本一致，区别在于原料配方和拉伸倍率不同。
对比例1-对比例2
对比例1-对比例2提供的聚乙烯薄膜，其制备方法与实施例一基本一致，区别在于原料配方和拉伸倍率不同。
表1、实施例2-实施例5及对比例1-对比例2的具体原料配比及拉伸倍率
表1中，普通碳酸钙粉末选用的是粒径为0.1微米的碳酸钙粉末，普通流动改性剂选用的是东莞市创之源新材料科技有限公司生产的cbt-100型功能助剂。
为更好的体现本发明的进步性，下面对实施例1-实施例5、以及对比例1-对比例2制得的聚乙烯透气膜进行性能测试。测试结果如表2所示。
表2、实施例1-实施例5、以及对比例1-对比例2制得的聚乙烯透气膜性能测试表。
从表2可以看出，本发明提供的透气膜，其最低克重低至12gsm；低温韧性保持方面，在-30℃的低温下，产品断裂伸长率几乎保持不变；两者均远远优于传统技术。并且，耐老化剂在选用抗冻剂、抗氧剂和光稳定剂的混合物时，不仅确保具有更为优异的透湿性能，而且低温低温韧性衰减的更慢。
通过上述原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。