具有改进的挠曲强度的烧结且多孔的制品制造技术

公开了聚合物组合物，其含有具有多峰分子量分布的聚乙烯颗粒。该聚合物组合物非常适于通过烧结过程来生产多孔基底。根据本公开内容制造的配制剂可以生产这样的多孔基底，其具有由增加的挠曲强度来证明的改进的挠性，同时仍然保持了优异的压降特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的挠曲强度的烧结且多孔的制品相关申请本申请基于并且要求提交日为2017年9月1日的美国临时申请系列号62/553401的优先权，其以其全部内容通过引用结合至本文。背景超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)全部已经用于生产多孔模制制品。这样的制品的实例包括过滤漏斗、浸没式过滤器、过滤坩埚、多孔片、笔尖、标记笔尖头、曝气机、扩散器和轻量模制部件。LDPE和HDPE，其包括分子量至多250000g/mol的聚乙烯，产生了良好的部件强度，然而它们的熔融行为导致相对于时间和温度二者的窄的加工窗。结果，由其生产的模制制品倾向于具有减少的孔隙率和不一致的品质。此外，使用LDPE或HDPE作为模制材料，在具有复杂几何管道的模具内的加热不均匀性倾向于导致模制制品的孔隙率的不均匀性。与LDPE和HDPE相反，平均分子量高于2500000g/mol的UHMW-PE配制剂可以在宽范围的时间和温度内加工。此外，这些高分子量聚乙烯对于性能如耐化学性、抗冲击性、耐磨性、吸水性、能量吸收、热挠曲性和消音能力而言是有价值的。然而，由于UHMW-PE很少表现出流动性，甚至在熔融态也是如此，因此通过常规技术如注塑来加工是困难的。另外，由UHMW-PE生产的多孔制品倾向于是弱且脆的。然而，不幸地，当典型地采取步骤以增加由UHMW-PE制造的多孔制品的挠性和降低刚度时，该产品的其他性能受到了不利的影响。例如，当采取步骤以增加挠性时，材料的过滤性能可劣化，这导致多孔产品在投入使用时具有不合适的压降。鉴于以上，目前存在对于用于生产多孔产品(含超高分子量聚乙烯)的聚乙烯聚合物组合物的需求，该产品是挠性的，并且不是过度刚性的。还存在对于用于形成烧结且多孔的制品的改进的聚乙烯组合物的需求，该制品具有增加的挠性但不会使该制品的过滤性能劣化和/或不产生具有相对高的压降的制品。概述通常，本公开内容涉及一种聚合物组合物，其含有包括相对高分子量聚乙烯的聚乙烯颗粒，该组合物用于生产不仅具有良好的过滤性能而且是挠性的多孔制品。本公开内容还涉及由相对高分子量聚乙烯聚合物制造的挠性且多孔的聚合物制品，其当测试时，具有相对低的压降，这表明流体可以过滤通过该材料，而无需大量能量以用于流体流动。例如在一种实施方案中，本公开内容涉及一种聚合物制品，其包含多孔基底，该基底包含烧结在一起的聚乙烯颗粒。该聚乙烯颗粒包含一种或多种具有多峰分子量分布的聚乙烯聚合物。例如至少50重量％的该聚乙烯聚合物具有大于约3500000g/mol的平均分子量。另一方面，小于约50重量％的该聚乙烯聚合物具有小于约1500000g/mol的平均分子量。根据本公开内容，该多孔基底除了保留非常挠性之外，还可具有优异的过滤性能。例如该多孔基底可以具有约50微米至约300微米、例如约80微米至约200微米的平均孔尺寸。另外，该挠性基底可以具有大于约2MPa、例如大于约2.2MPa、例如大于约2.4MPa、例如大于约2.6MPa的挠曲强度。具有以上挠性特性，该多孔基底可以具有小于10mbar、例如小于约8mbar、例如小于约6mbar、例如甚至小于约4mbar的压降。在一种实施方案中，该多孔基底还可以具有约30％至约60％的孔隙率。如上所述，用于生产多孔基底的本公开内容的聚合物组合物可以具有多峰分子量分布、例如双峰分子量分布。在一种实施方案中，例如该聚合物组合物包括相对高分子量聚乙烯聚合物与相对低分子量聚合物的组合。该相对高分子量聚乙烯聚合物可以以约65重量％至约99重量％的量、例如以约75重量％至约85重量％的量存在于该组合物中(基于该聚乙烯聚合物的总重量)。高分子量聚乙烯聚合物例如可以具有大于约4000000g/mol、例如大于约4500000g/mol、例如大于约5000000g/mol的平均分子量。另一方面，具有相对低分子量的聚乙烯聚合物可以以约1重量％至约35重量％的量、例如以约15重量％至约25重量％的量存在于该组合物中(基于该聚乙烯聚合物的总重量)。相对低分子量聚合物可以具有小于约1000000g/mol、例如小于约500000g/mol的分子量。在一种特定的实施方案中，用于生产多孔基底的聚合物组合物可以由具有双峰分子量分布的聚乙烯颗粒来制造，其中约70重量％至约90重量％的聚合物具有大于约4700000g/mol的分子量和其中约10重量％至约30重量％的聚合物具有约300000g/mol至约500000g/mol的平均分子量。在一种实施方案中，相对高分子量聚乙烯聚合物可以包含茂金属催化的聚合物。另一方面，相对低分子量聚乙烯聚合物可以包含齐格勒-纳塔催化的聚乙烯聚合物。在一种实施方案中，相对低分子量聚合物可以具有约0.36g/cm3至约0.54g/cm3的堆密度。本公开内容的多孔基底可以用于众多且多样的应用。在一种实施方案中，例如该多孔基底可以用作过滤元件以过滤各种流体如气体和液体。在一种可替代的实施方案中，该多孔基底可以用作书写工具的尖头。在再另一实施方案中，该多孔基底可以用作废水的曝气机。以下更详细地讨论本公开内容的其他特征和方面。详细描述本领域技术人员将理解目前的讨论仅仅是示例性实施方案的说明，并且并非打算限制本公开内容的更宽泛的方面。通常，本公开内容涉及含有聚乙烯颗粒的聚合物组合物，其非常适于在经受烧结过程时形成多孔基底。更特别地，本公开内容涉及增加引入了相对高分子量聚乙烯聚合物的烧结且多孔的聚合物基底的挠曲强度。例如在过去，尝试增加由高分子量聚乙烯聚合物制造的多孔基底的挠曲强度已经导致基底的多孔性能的劣化，这导致了不可接受的高流体压降。例如超高分子量聚乙烯烧结的基底的压降取决于聚合物粉末的许多参数。挑战在于增加产品的挠曲强度，而不增加产品的压降特性。然而，已经发现将较低分子量聚合物与相对高分子量聚合物组合以便产生多峰分子量分布可以显著增加挠曲强度，同时出人意料和令人惊讶地保持低压降值。在这方面，本公开内容涉及含有聚乙烯颗粒的聚合物组合物，其中该颗粒由至少一种具有多峰分子量分布的聚合物来形成。例如在一种实施方案中，该聚合物组合物可以含有相对高分子量组分与相对低分子量组分的组合。用于生产本公开内容的组合物的一种或多种聚乙烯聚合物可以包含乙烯的均聚物或共聚物。例如在一种实施方案中，该组合物完全由聚乙烯均聚物制成。可替代地，至少一种该聚乙烯聚合物可以包含聚乙烯共聚物。例如聚乙烯可以是乙烯和另一含有3-16个碳原子、例如3-10个碳原子、例如3-8个碳原子的烯烃的共聚物。这些其他烯烃包括但不限于丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、4-甲基戊-1-烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十六碳烯等。本文中还可利用的多烯共聚单体例如1,3-己二烯、1,4-己二烯、环戊二烯、二环戊二烯、4-乙烯基环己-1-烯、1,5-环辛二烯、5-亚乙烯基-2-降冰片烯和5-乙烯基-2-降冰片烯。然而当存在时，共聚物中非乙烯单体的量可以小于约10mol％、例如小于约5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物制品，其包含：/n多孔基底，该多孔基底包含烧结在一起的聚乙烯颗粒，该聚乙烯颗粒包含具有多峰分子量分布的聚乙烯聚合物，至少50重量％的该聚乙烯聚合物具有大于约3500000g/mol的分子量和其中少于约50重量％的该聚乙烯聚合物具有小于约1500000g/mol的分子量分布，当根据DIN Test66133测试时，该多孔基底具有约50微米至约300微米的平均孔尺寸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170901 US 62/553,4011.一种聚合物制品，其包含：
多孔基底，该多孔基底包含烧结在一起的聚乙烯颗粒，该聚乙烯颗粒包含具有多峰分子量分布的聚乙烯聚合物，至少50重量％的该聚乙烯聚合物具有大于约3500000g/mol的分子量和其中少于约50重量％的该聚乙烯聚合物具有小于约1500000g/mol的分子量分布，当根据DINTest66133测试时，该多孔基底具有约50微米至约300微米的平均孔尺寸。


2.权利要求1所定义的聚合物制品，其中该多孔基底具有大于约2MPa的挠曲强度。


3.前述权利要求中任一项所定义的聚合物制品，其中该多孔基底表现出小于约10mbar、例如小于约8mbar、例如小于约6mbar、例如小于约4mbar的压降。


4.前述权利要求中任一项所定义的聚合物制品，其中至少50重量％的该聚乙烯聚合物具有大于约4000000g/mol、例如大于约4500000g/mol、例如大于约5000000g/mol的分子量。


5.前述权利要求中任一项所定义的聚合物制品，其中约65重量％至约95重量％的该聚乙烯聚合物具有大于约4000000g/mol、例如大于约4500000g/mol、例如大于约5000000g/mol的分子量。


6.前述权利要求中任一项所定义的聚合物制品，其中约75重量％至约85重量％的该聚乙烯聚合物具有大于约4000000g/mol、例如大于约4500000g/mol、例如大于约5000000g/mol的分子量。


7.前述权利要求中任一项所定义的聚合物制品，其中小于约50重量％的该聚乙烯聚合物具有小于约1000000g/mol、例如小于约500000g/mol的分子量。


8.前述权利要求中任一项所定义的聚合物制品，其中约5重量％至约35重量％的该聚乙烯聚合物具有小于约1000000g/mol、例如小于约500000g/mol的分子量。


9.前述权利要求中任一项所定义的聚合物制品，其中约15重量％至约25重量％的该聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·科林，C·施密德，C·米尔曼，
申请(专利权)人：塞拉尼斯销售德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE