[发明专利]一种超高分子量聚乙烯的制备方法

说明书

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯的制备方法：包括如下步骤：1)往反应釜中加入有机溶剂，再依次加入共聚单体a‑烯烃、助催化剂和主催化剂，搅拌均匀，然后连续通入乙烯进行一段聚合反应；2)将步骤1)所得产物与共聚单体a‑烯烃进行二段聚合反应，将二段聚合反应得到的产物进行固液分离、干燥后，得到的粉状物即为超高分子量聚乙烯。用本发明所述的方法制备的超高分子量聚乙烯产品具有优异的加工性能和机械性能，还具有优良的外观光滑度和光泽度；同时具有高的冲击强度高和良好的透明度。

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯的制备方法，属于聚乙烯的制备领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯，英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)是指相对分子质量在150万克/摩尔以上的线型结构聚乙烯，由于其较高的分子量，使其表现出普通聚乙烯所不具备的优异的耐磨损性能、极高的抗冲击强度、极好的自润滑性能和耐低温性能等，在工业、民用应用广泛。

因为UHMWPE具有较高的分子质量，其成型加工非常困难，主要表现为加工速度慢、制品的外表形态差、成型温度范围窄，容易氧化降解。为了克服UHMWPE挤出加工操作的缺陷，一般通过两个途径，一是改进加工设备和加工工艺:现在我国和世界上许多国家已经实现用柱塞挤出机加工超高分子量聚乙烯，主要用于挤出棒材、板材、管材及各种型材等，但是挤出过程中的放热及蓄热很难控制,导致大分子严重降解,UHMWPE的种种优良性能也随之减弱和消失。另外这些方法还存在生产效率低，成型时连续生产性差、产品表观效果差等不足。二是对原料树脂进行化学改性或者物理改性，提高原料的加工性能，例如，加入各种内外润滑剂、成核剂、流动性加工助剂,甚至还加入相对低分子量的HDPE等，如在超高分子量树脂中混入高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚酰亚胺等，如USP4281070、JP60240748A、JP 57177037、USP5019627等。这些方法可以明显改善超高分子量聚乙烯树脂的加工性能，但UHMWPE与中、低分子量PE等的共混物机械性能较纯UHMWPE下降较多，下降幅度随UHMWPE的比例降低而增大。这些物质的进入在挤出过程中由于“溶剂化”的作用,会导致聚乙烯超大分子沿挤出方向的流动取向,其结果会造成管材在轴向和环向的两向应力差非常明显。

发明内容

本发明提供一种超高分子量聚乙烯的制备方法，制得的超高分子量聚乙烯具有优异的加工性能和机械性能，更具有突出的耐冲击韧性和透明性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种超高分子量聚乙烯的制备方法：包括如下步骤：

1)往反应釜中加入有机溶剂，再依次加入共聚单体a-烯烃、助催化剂和主催化剂，搅拌均匀，然后连续通入乙烯进行一段聚合反应；

2)将步骤1)所得产物与共聚单体a-烯烃进行二段聚合反应，将二段聚合反应得到的产物进行固液分离、干燥后，得到的粉状物即为超高分子量聚乙烯。

经过上述第一段聚合后，可以检测聚合产物的粘均分子量，一般经过第一段聚合后，产物的粘均分子量在50-100万，经过第二段聚合后产物的粘均分子量在100-300万。

所述反应的容器一般为带冷却夹套的搅拌釜，其外形和容积并没有特别指定，仅需满足生产量的要求即可。所述搅拌釜的搅拌转速为50～600转/分钟。

本申请超高分子量聚乙烯不仅具有良好的机械性能，同时还能在现有的加工设备上很容易的进行成型加工，且具有突出的耐冲击韧性和透明性，还具有良好的外观形态。

为了进一步提高所得产品的加工性能和机械性能，步骤1)中，一段聚合反应的温度为80-90℃，压力1.5-2MPa，时间0.5-4h。进一步优选，一段聚合反应中，聚合温度80℃，聚合压力1.8MPa，聚合时间2h。