[发明专利]制备聚烯烃薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种制备超高分子量聚烯烃薄膜的方法。

US 5,091,133描述了一种制备超高分子量片材的方法，其步骤包括在以上下相对的关系布置的环形带之间输送入聚烯烃粉末，并采用压机设备在低于聚烯烃粉末熔点的温度下模压成型该聚烯烃粉末，同时使聚烯烃粉末保持在环形带之间，随后辊轧和拉伸获得的模压成型的聚烯烃。

EP 0 467 323描述了一种制备超高分子量聚乙烯有色膜的方法，其中将染料加入粉状的超高分子量聚乙烯中，随后经受压缩模制和拉伸。

US 4,879,076描述了一种制备聚乙烯材料的方法，其通过包括压缩和拉伸的过程，其中该压缩过程是在压出机中或者在一种不限定的压机中进行。

虽然上述US 5,091,133所披露的方法获得具有可接受性能的制品，但是已经发现其仍有改进的空间。特别地，对于具有非常高的拉伸比的膜的制备，描述于US 5,091,133的方法可能会导致制品具有不均一的品质。不均一的品质尤其限制了膜的拉伸强度。

因此，需要一种制备超高分子量聚烯烃薄膜的方法，其能够得到具有更高的均匀性、更高的拉伸强度以及其它所需物理性能的制品。本发明方法还允许制备更宽的带材。

本发明提供了一种这样的方法。本发明由此涉及制备超高分子量聚乙烯薄膜的方法，包括如下的步骤

-使用等压压机使重均分子量至少为500000g/mol的粉末形式的初始超高分子量聚烯烃经受压缩的步骤

-在聚合物加工过程中的任意一点其温度都没有升至超过其熔点的值的条件下，使压缩的聚烯烃经受辊轧步骤和至少一个拉伸步骤。

本发明方法能够制备具有高均匀性的高质量聚合物薄膜。所得制品质量恒定、强度高、在其整个宽度上均匀性高且密度分布均一。本方法的其它优点将依照下文的进一步详述而显现。

值得注意的是，US 4,353,855描述了一种通过在模具中使用类似流体的压力压缩聚合物粉末来制备无应力塑料制品的方法。然而，该压缩步骤是在高于聚合物熔点的温度下实施，并且没有实施进一步的拉伸步骤。

本发明将在下文中更加详细地描述。

通过仅参照附图的示例方式详细描述了本发明的数个实施方案。

图1提供了适用于本发明的等压压机结构的第一实施方案。

图2提供了适用于本发明的等压压机结构的第二实施方案。

在本发明方法的第一个步骤中，将聚烯烃粉末在等压压机中压缩。等压压机是一种施用在待压缩材料上的压力恒定的压机，其与待压缩材料的厚度无关。这与等容压机相反，在等容压机中最终制品的厚度是恒定的，并且施用的压力随待压缩材料的厚度而不同。等压压机在现有技术中是已知的，并可市购获得，例如德国的Hymmen GmbH。然而，对于制备超高分子量聚烯烃薄膜的方法中等压压机的使用在之前还没有被描述过。

在本发明的一个实施方案中，所使用的等压压机具有这样的压力分布：压力与被压缩材料密度的比率在被压缩材料的每一点上都是恒定的。应当注意的是，压机可能包括多于一个的压缩区，其可能会以不同的压力操作。

适用于本发明的合适等压压机现在将参照图1来描述。值得注意的是，因为对于本领域熟练技术人员而言是显而易见的，因此下文讨论的各种优选实施方案并不限于特定装置。在图1中该装置包括两对辊1、2和3、4，以及一对以垂直相对关系通过辊1-4张紧布置的环形带12、13。成对的相对压缩衬垫5、6、7和8安置在带12、13的内部，由此聚烯烃被夹在带12、13之间并且带12、13将压力传递至聚烯烃。压力衬垫5、6、7和8优选包括(在内部)用于施用压力于聚烯烃的气体介质和/或液体介质。例如油和/或空气可以被用作介质。可以使用一对压力衬垫或者多对压力衬垫。由于介质可以被加热，聚烯烃的温度在压缩过程中可以得到非常精确的控制。事实上，为了获得与本发明相关的优点，良好的温度控制是必要的，将如下所述。作为压力衬垫5、6、7和8内部的可加热介质的替代，压力衬垫5、6、7和8可以通过外部加热设备(例如微波或者红外)来加热。还可以利用另外的压力衬垫(图2中的16、17)通过主动冷却或者被动冷却来冷却该压缩的材料以预防粘附在环形带12、13上。装备有对聚烯烃施用压力的压力衬垫1-4的等压压机的使用保证了在整个压缩区的宽度和长度范围内的均一的压力，并且由此成为本发明的一个优选实施方案，其将在下文中更加详细地阐述。