[发明专利]聚乙烯膜及其生产方法

说明书

本发明涉及一种具有特殊性能的聚乙烯膜，和一种由特殊聚乙烯原料生产这种膜的特殊方法。

US 5,503,791描述了一种通过浇注聚烯烃在第一容积中的溶液，其后冷却，除去溶剂和UHMWPE结晶以及膜拉伸生产的聚乙烯膜。因此所得膜的缺点是它总是含有一定量的残余溶剂，这可有害地影响膜的性能。通常，凝胶浇注膜的溶液中存在的溶剂量为至少100ppm。另外，溶剂的回收是高度不经济的。

EP292074描述了一种使用加工助剂在聚合物熔点以下的温度下加工Mw为大于400.000，特别是500.000-10.000.000，具有低缠结密度且Mw/Mn为小于10，优选小于5的聚烯烃的方法。首先将聚烯烃在加工助剂的存在下压缩，然后经受固态加工。该参考文献中提到的加工助剂为聚合物溶剂。在实施例中使用17重量％十氢化萘。通常提到双轴拉伸，但应用集中于单轴拉伸膜上。

本领域中需要在膜平面中大于一个方向上具有高强度的无溶剂聚乙烯膜，特别是如果这可与低单位面积重量结合的话。可使用这种膜的应用包括膜如用于气体分离应用或其它应用，太阳能应用中，例如作为太阳能电池的载体箔，在其它应用如包装中，在弹道应用中等。

本发明提供一种满足该需要的膜。本发明膜的其它优点将由其它说明变得清晰。本发明还提供一种生产满足以上要求的膜的方法。

本发明涉及膜平面中第一方向上的强度与膜平面中垂直于第一方向的第二方向上的强度之比为0.1-10∶1的聚乙烯膜，其中膜平面中至少一个方向上的强度为至少0.2GPa，其中聚乙烯的重均分子量为至少500000克/摩尔，且Mw/Mn比为至多6。

本发明聚合物膜的聚合物溶剂含量为小于0.05重量％，特别是小于0.025重量％，更特别是小于0.01重量％。

本发明膜的膜平面中第一方向上的强度与膜平面中垂直于第一方向的第二方向上的强度之比为0.1-10∶1。这主要意指膜具有有限的各向异性度。第一方向上的强度大至或小至膜平面中垂直于第一方向的第二方向的强度的10倍。在本发明一个实施方案中，各向异性度甚至进一步降低。在该实施方案中，膜平面中第一方向上的强度与膜平面中垂直于第一方向的方向上的强度之比为0.2-5∶1，更特别是0.5-2∶1，仍更特别是0.7-1.4∶1，其还进一步表示为各向异性比。

本发明膜为高强度膜。膜平面中至少一个方向上的强度为至少0.2GPa。膜平面中一个方向上的膜强度可以为至少0.3GPa，至少0.4GPa，至少0.5GPa，至少0.6GPa，至少0.7GPa，或至少1GPa。一个方向上的膜强度取决于膜的各向异性比。各向异性比越接近1∶1，第一方向上的膜强度越低，但这将被第二方向上的强度补偿。在本文中膜强度为根据ASTMD882-00测定的拉伸强度。

在本发明一个实施方案中，膜平面中第一方向上的强度和膜平面中垂直于第一方向的方向上的强度都为至少0.2GPa。特别地，一个方向上的强度可以为至少0.3GPa，至少0.4GPa，至少0.5GPa，至少0.6GPa，或至少1GPa，同时膜平面中垂直于第一方向的方向上的强度将为至少0.2GPa。

在本发明一个实施方案中，膜平面中第一方向上的膜强度和膜平面中垂直于第一方向的方向上的强度都为至少0.2GPa，特别是至少0.3GPa，至少0.4GPa，至少0.5GPa，至少0.6GPa，至少0.7GPa，或至少1GPa。

已发现需要选择具有特殊性能，特别是特殊分子量和特殊分子量分布的聚乙烯以得到具有上述理想强度特性的膜。

本发明所用聚乙烯的重均分子量为至少500000克/摩尔且Mw/Mn比为至多6。

本发明聚乙烯膜中聚合物的重均分子量(Mw)为至少500000克/摩尔，特别是1.10⁶克/摩尔-1.10⁸克/摩尔。聚合物的分子量分布和分子量平均值(Mw、Mn、Mz)根据ASTM D 6474-99在160℃的温度下使用1，2，4-三氯苯(TCB)作为溶剂测定。可使用合适的层析设备(来自Polymer Laboratories的PL-GPC220)，其包括高温样品制备装置(PL-SP260)。该系统使用16个分子量范围为5＊10³-8＊10⁶克/摩尔的聚苯乙烯标样(Mw/Mn＜1.1)标定。