一种超高分子量聚乙烯条带的制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯条带的制备方法，其具体步骤如下：首先将超高分子量聚乙烯粉末加入到模具中，在模压温度和模压压力下，利用平板硫化机模压成型，自然冷却得到初生膜；再将得到的初生膜进行单轴超倍热拉伸制得超高分子量聚乙烯条带，其中超高分子量聚乙烯的重均分子量为1

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯条带的制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种超高分子量聚乙烯条带的制备方法。
技术背景
[0002]超高分子量聚乙烯是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料，分子量一般为100
‑
600万甚至更高。由超高分子量聚乙烯制成的薄膜具有优异的耐磨性能、良好的抗附着能力，在民用、医学、军工等方面都有着广泛的应用，因此实现其工业化生产具有十分重大的意义。多年来，超高分子量聚乙烯材料及其相关领域的技术人员一直在探索一种适用于工业化生产超高分子量聚乙烯薄膜的方法。特别是如何通过简单高效的技术获得性能优异的超高分子量聚乙烯薄膜，已经成为相关领域人员一直渴望解决的技术难题。
[0003]超高分子量聚乙烯分子量大，分子链之间相互缠结，熔体粘度极高，使得分子链运动困难，此外超高分子量聚乙烯的临界剪切速率很低，易发生熔体破裂现象，很难采用常规方法加工成型。常用的超高分子量聚乙烯薄膜加工方法主要有使用大量溶剂的湿法成型工艺和干法成型工艺，湿法加工需要将超高分子量聚乙烯粉体溶解于有机溶剂中，之后再进行加工，除去溶剂，最终得到制品。但是有机溶剂的大量使用不仅会污染环境还会产生溶剂残留问题，溶剂残留不利于大分子的结晶及取向，同时还降低了分子链间的作用力，并且使大分子链活动性增加，影响制品的性能。干法加工一般采用压制烧结进行加工，干法加工一般都需要在高温下进行，而长时间高温高压的条件加工容易导致原料的氧化和降解，产品质量稳定性不易保证，并且能耗较高。
[0004]专利文献(CN 104985737 A)报道了模压车削的方法制备超高分子量聚乙烯薄膜，其工艺步骤分为坯料的压制成型和坯料的再加工。这种加工工艺采用切削的方法制备薄膜，适用于小面积或小范围的超高分子量聚乙烯薄膜半成品的加工，并且由于车削精度的限制，制得的成品质量不稳定并且加工成本较高。
[0005]专利文献(CN 109294031 A)报道了在超高分子量聚乙烯中加入复合改性剂的方式改善其加工流动性，随后采用压延成膜的方式制备薄膜。但是随着复合改性剂含量的变化，制得薄膜的性能受到极大程度的影响。
[0006]通过对超高分子量聚乙烯树脂的研究发现，超高分子量聚乙烯中既含有普通折叠链片晶也含有伸直链晶体，根据两种晶体熔点上的差异，通过精确控制温度，可以实现在低温条件下只熔融超高分子量聚乙烯中熔点较低的折叠链片晶，而保留熔点较高的伸直链晶体，并且超高分子量聚乙烯中保留的伸直链晶体不仅具有非常高的力学性能，还可以作为超高分子量聚乙烯结晶的高效成核剂。本专利技术采用模压的方法，通过精准控温，在低温下将初生态超高分子量聚乙烯粉体加工成薄膜，再通过高温单轴热拉伸进一步加工制成条带(窄幅薄膜)。在模压过程中保留的伸直链晶体可以作为超高分子量聚乙烯结晶的高效成核剂，诱导热拉伸过程中伸直链晶体进一步形成，可以大幅度提高条带的力学性能，从而形成一种简单、高效的超高分子量聚乙烯条带制备工艺。
[0007]
技术介绍
部分所公开的信息仅用于帮助理解本专利技术的背景，不应当理解为承认或以任何方式暗示该信息形成了本领域技术人员以公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种超高分子量聚乙烯条带的制备方法。
[0009]本专利技术通过精确控温熔融超高分子量聚乙烯中的折叠链片晶，保留伸直链晶体，采用模压成型的方式制备超高分子量聚乙烯薄膜，而后通过单轴超倍热拉伸的方法制得力学性能优异的超高分子量聚乙烯条带。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种超高分子量聚乙烯条带的制备方法，具体步骤如下：(1)首先，将超高分子量聚乙烯粉末加入到模具中，在模压温度和模压压力下，利用平板硫化机模压成型，自然冷却得到初生膜；(2)将步骤(1)得到的初生膜进行单轴超倍热拉伸制得超高分子量聚乙烯条带；所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为1
×
106‑9×
106，所述模压温度为130
‑
150℃，模压压力为5
‑
15Mpa，模压时间为5
‑
15min，所述超倍热拉伸的温度为100
‑
134℃，拉伸倍率为4
‑
15倍。
[0011]所述超高分子量聚乙烯重均分子量为1
×
106‑9×
106，优选为2
×
106‑8×
106，更优选为4
×
106‑7×
106。高分子量的超高分子量聚乙烯减少了分子链末端缺陷，分子链上碳
‑
碳原子之间的共价键强度总和增加，得到的制品力学性能更好，然而过高的分子量会影响超高分子量聚乙烯的加工，选择上述优选分子量的原料在提高制品力学性能的同时能更大程度的兼顾加工的高效性，因此优选。
[0012]本专利技术的模压温度为130
‑
150℃，模压压力为5
‑
15Mpa，模压时间为5
‑
15min。其中模压温度优选为132℃
‑
138℃，模压压力优选为10
‑
15MPa。在上述优选模压温度下和模压压力下进行加工，更能保证超高分子量聚乙烯中的折叠链晶体充分熔融，并尽可能保留大部分伸直链晶体，使制品拥有更稳定的晶体结构，有利于力学性能的进一步提升。此外，在该优选的模压温度下和模压压力下加工，更易使得部分熔融的超高分子量聚乙烯分子链相互扩散到相邻粉末颗粒中，在分子链缠结和共结晶的作用下形成连续的整体，有利于形成易拉伸的高质量初生膜。
[0013]本专利技术的单轴超倍热拉伸的温度为100
‑
134℃。在较高的温度下进行单轴热拉伸，分子链容易运动，分子链沿拉伸方向更容易取向，从而促进分子链的有序排列，因此较高的拉伸温度有利于伸直链晶体的进一步形成，增加了条带中伸直链晶体的含量，从而提高条带的强度和模量；然而，热拉伸温度过高，会使得到的伸直链晶体结构不稳定。当超倍热拉伸的温度为120
‑
130℃时，既能保证条带中伸直链晶体的含量，又能保证伸直链晶体结构的稳定，因此优选。
[0014]本专利技术的单轴超倍热拉伸的拉伸倍率为4
‑
15倍。在相同的拉伸工艺下，增大初生膜的拉伸倍率，会增加大分子链段的取向度，使分子链规整排列，有利于伸直链晶体的形成，提高条带的强度。前期实验发现，当拉伸倍率超过15倍，进一步提升拉伸倍率对于伸直链晶体形成的促进作用有限，影响制备效率。本专利技术的单轴超倍热拉伸的拉伸倍率优选为
6
‑
15倍，该范围内的热拉伸倍数可以提高条带力学性能的同时更大程度地兼顾加工的高效性，因此优选。
[0015]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：本专利技术通过采用特定的超高分子量聚乙烯模压成型工艺，调控部分超高分子量聚乙烯熔融，保留超高分子量聚乙烯的伸直链晶体，制得超高分子量聚乙烯薄膜，进一步采用单轴超倍热拉伸工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯条带的制备方法，具体步骤如下：(1)首先，将超高分子量聚乙烯粉末加入到模具中，在模压温度和模压压力下，利用平板硫化机模压成型，自然冷却得到初生膜；(2)将步骤(1)得到的初生膜进行单轴超倍热拉伸制得超高分子量聚乙烯条带；所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为1
×
106‑9×
106，所述模压温度为130
‑
150℃，模压压力为5
‑
15Mpa，模压时间为5
‑
15min，所述超倍热拉伸的温度为100
‑
134℃，拉伸倍率为4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宗宝，邓宝，李许可，安皓，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：