[发明专利]一种超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，其步骤如下：将超高分子量聚乙烯树脂与溶剂配置成均匀的悬浮液后送入双螺杆挤出机得到高温熔体，经过计量泵和狭缝模头，并通过抛光冷辊冷却定型得到冻胶薄膜，然后萃取除去薄膜中的溶剂，再将萃取后的薄膜热风干燥，最后将薄膜进行同步或分步双向热拉伸得到超高分子量聚乙烯薄膜。本发明通过采用在超高分子量聚乙烯溶液的制备过程中溶解折叠链片晶而保留伸直链片晶、并使伸直链晶体在超高分子量聚乙烯薄膜的制备过程中得以保持的新型湿法工艺路线，大幅提高超高分子量聚乙烯薄膜制备中溶液中的树脂含量，极大地提高了生产效率。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法。

技术背景

超高分子量聚乙烯是一种线型结构的热塑性塑料，具有无毒、优异的耐腐蚀性、良好的化学稳定性、电绝缘性等特点。目前超高分子量聚乙烯薄膜的应用领域十分广阔，在新能源领域中可作为锂离子电池隔膜，在海洋工程领域中可用作船舶表面的防腐蚀、防锈蚀、防附着的贴面和包覆材料，在电子工业领域中可用作精密机件的表面贴膜处理材料、鼠标底部的耐磨贴片，在食品领域中可用作食品药品的包装材料。

现有超高分子量聚乙烯薄膜通常是采用湿法挤出工艺制备而成的。湿法挤出工艺是先将超高分子量聚乙烯与合适的溶剂混合，然后经过挤出流延后得到冻胶薄膜，再将冻胶薄膜进行同步或分步双向热拉伸，最后将冻胶薄膜内的溶剂萃取干燥，得到成品薄膜。这样的工艺得到的超高分子量聚乙烯薄膜通常是多孔膜，主要用于锂离子电池隔膜。

如果要制备用于其它领域的力学性能优异的超高分子量聚乙烯无孔薄膜，就需要将冻胶薄膜先进行萃取干燥，然后进行同步或分步双向热拉伸。然而，由于树脂具有超高的分子量，所有树脂原料完全溶解时粘度非常大，制备均匀的溶液条件苛刻，所以很难得到高浓度的均匀溶液；而且由于树脂需要的溶解温度很高，超高分子量聚乙烯分子量降低幅度很大，影响最终薄膜的力学性能。

通过对超高分子量聚乙烯树脂的分析研究发现，超高分子量聚乙烯树脂中既含有普通折叠链片晶、也含有伸直链晶体，两种晶体的熔点存在较大差异，而且由于伸直链晶体比折叠链片晶有序尺寸更大，所以伸直链晶体比折叠链片晶的溶解困难得多。因此，如果在超高分子量聚乙烯溶液的制备过程中通过精确控制温度，实现在低温条件下只溶解超高分子量聚乙烯中熔点较低的折叠链片晶、而保持树脂中的伸直链晶体不被溶解，就能利用伸直链晶体的高刚性形成类似液晶溶液的特征，可以大幅度降低超高分子量聚乙烯溶液的粘度，提高其流动性，并减少由于加工温度高而引起的分子量降低。而且溶解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，诱导同步或分步双向热拉伸过程中伸直链晶体和折叠链片晶的形成，大幅度提高最终薄膜的拉伸强度和耐磨性等性能，从而形成一种独特的超高分子量聚乙烯薄膜制备工艺。

背景技术部分所公开的信息仅用于帮助理解本发明的背景，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。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产效率高、力学性能好的超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法。

本发明通过精确控温溶解超高分子量聚乙烯中的折叠链片晶、保留伸直链晶体，挤出流延制备得到冻胶薄膜，再将冻胶薄膜通过萃取槽萃取后进行热风干燥。上述过程中保留的伸直链晶体在同步或分步双向热拉伸过程中会进一步诱导伸直链晶体和折叠链片晶的形成，从而发明了一种生产效率高、力学性能优异的超高分子量聚乙烯薄膜的制备工艺。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种超高分子量聚乙烯薄膜的制备方法，其具体步骤如下：

将超高分子量聚乙烯树脂与溶剂以一定比例混合配置成均匀的悬浮液后送入双螺杆挤出机得到高温熔体，经过计量泵和狭缝模头，并通过抛光冷辊冷却定型得到冻胶薄膜，将冻胶薄膜浸入带有超声的萃取槽使薄膜中的溶剂萃取除去，再将萃取后的薄膜经过热风干燥除去萃取剂，然后将萃取干燥后的薄膜进行同步或分步双向热拉伸，得到最终的超高分子量聚乙烯薄膜，