[发明专利]聚乙烯粉末和由其制造的多孔制品

说明书

技术领域

本发明涉及聚乙烯粉末并且涉及由其制造的多孔制品。

背景技术

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)都已经用于生产模塑制品。这种制品的实例包括过滤器漏斗、浸没式过滤器、过滤器坩埚、多孔板材、笔尖、标记笔尖、充气器、扩散器和轻质模塑部件。

LDPE和HDPE，其包含至多250,000g/mol分子量的聚乙烯，导致优良的部件强度但是它们的熔体行为导致窄的关于时间和温度的加工窗口。因此，由其生产的模塑制品倾向于具有降低的孔隙率和不一致的质量。此外，将LDPE或HDPE作为模塑材料，在具有复杂几何导管的塑模内加热的不均倾向于导致模塑制品中孔隙率的不均。

与LDPE和HDPE相反，UHMW-PE配制剂(一般指定的是具有2,500,000g/mol以上的平均分子量的乙烯聚合物)可在宽范围的时间和温度内加工。此外，这些高分子量聚乙烯因为例如耐化学性、耐冲击性、抗磨性、水吸收、能量吸收、热挠曲和消声能力的特性受到重视。然而，因为UHMW-PE即使是在熔融状态中也很少展示流动性，其不可以通过例如注塑的常规技术加工，并且通过常规技术加工一般采用粉末聚合物而非通常与较低分子量聚合物一起使用的成形丸粒。因此，聚合物粉末的特性对最终模塑多孔制品的特性是重要的。

除了分子量，UHMW-PE粉末的一个重要特性是它的堆积密度，具有越低的堆积密度导致越轻质和越高孔隙的率的多孔产品。然而，在本领域中一般接收低堆积密度UHMW-PE粉末导致弱和脆的多孔制品。为了说明这个问题，美国专利号4,925,880教导向具有1,000,000-约6,000,000g/mol的分子量和约350-500克/升的堆积密度的UHMW-PE粉末加入约5-约60wt%的聚乙烯蜡。然而，以该方式使用聚乙烯蜡限制了UHMW-PE粉末的时间和温度加工窗口并且必然导致烧结产品孔隙率的损失。

此外，国际公开号WO 85/04365公开了其中高分子量聚乙烯粉末在压力和加热下预压以增加其堆积密度的烧结方法。紧压的粉末据报道具有大于0.4g/cc的堆积密度。通过将粉末通过制丸磨或轧制机而改变颗粒的形态(除去“精细结构”)，通过此堆积密度得到增加。然而，同样，紧压必然伴随烧结产品孔隙率的损失。

美国专利申请公开号2007/0225390公开了包含聚乙烯聚合物的模塑粉末，其中聚乙烯聚合物具有约600,000g/mol-约2,700,000g/mol的如通过ASTM4020测定的分子量、约5微米-约1000微米的平均粒度和约0.10-约0.30g/cc的粉末堆积密度。据称在烧结时，粉末生产出具有约30%和约85%之间的平均孔隙率和至少0.7MPa的挠曲强度的模塑制品。

国际专利公开号WO2009/127410公开了用于生产具有1,000,000-约10,000,000g/mol的分子量、约100-350克/升的堆积密度的UHMW-PE粉末以及具有50和250μm之间的平均尺寸(D₅₀)和大于1的跨度(span，D₉₀-D₁₀/D₅₀)的不规则颗粒的方法。所述反应存在这样的催化剂系统:所述催化剂系统包含:(I)从反应获得的固体反应产物，所述反应为如下的a)和b)的反应：a)烃溶液，其包含:1)有机含氧镁化合物或含卤素镁化合物和2)有机含氧钛化合物，b)具有式AlR_nX_3-n的有机铝卤素化合物(其中R是含1-10个碳原子的烃基，X是卤素并且0<3<n)；和(II)具有式AlR₃的铝化合物，其中R是含1-10个碳原子的烃基。

根据本发明，已经发现在烧结时，具有窄范围分子量和低堆积密度的UHMW-PE粉末生产出不仅高度多孔而且展现出令人惊奇的高弹性的制品。因此可以将粉末烧结至可以弯曲进管材中的薄多孔板材中，而不存在更高堆积密度的相似分子量的材料所经历的破碎。

发明内容

在一个方面中，本发明在于具有约3,000,000g/mol-小于4,000,000g/mol的如通过ASTM4020测定的分子量和具有约0.10-约0.20g/cm³的堆积密度的聚乙烯粉末。

方便地，聚乙烯粉末具有约3,100,000g/mol-约3,700,000g/mol的如通过ASTM4020测定的分子量。