[发明专利]一种高强度超高分子量聚乙烯透明材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度超高分子量聚乙烯透明材料的制备方法，属于聚乙烯透明材料领域。本发明将超高分子量聚乙烯和透明助剂混合，然后将混合物经挤出或模压得到超高分子量聚乙烯坯料，将坯料预热后保温，然后利用体积收缩口模和拉伸机进行热拉伸或利用体积收缩口模和液压机进行热挤压，得到超高分子量聚乙烯透明材料，所述透明助剂为山梨醇、山梨醇缩醛类、对羟基苯甲酸、硬脂酸盐或气相白炭黑中的至少一种。本发明提供的高强度超高分子量聚乙烯透明材料制备方法易于实现连续化，所制备的透明材料具有高透光率、轻质、高强度，低导热性及抗冲击性能优异等特性，在绿色照明设备、太阳能电池窗、智能透明窗、功能性装修装饰以及可视化研究领域有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及聚乙烯透明材料技术领域，具体涉及一种高强度超高分子量聚乙烯透明材料及其制备方法。

背景技术

透明材料可分为无机透明材料和有机透明材料。无机透明材料，例如硅酸盐玻璃，成本高、加工难度大，且抗冲击性差，破碎时会产生碎片，有造成人身伤害的危险。有机透明材料如聚碳酸酯(PC)、有机玻璃(PMMA)耐磨性差，且成本较高。

超高分子量聚乙烯质轻高强、抗冲击性能优异且具有良好的耐磨性；通过固态拉伸，可以使分子链取向，并使得晶体尺寸缩小，使得光线可以通过，有效改善超高分子量聚乙烯的透光率，同时使力学性能得到提升；透明助剂的加入不会使得所制坯料直接透明，但是与基体的折射率相近，减少拉伸过程中微孔/纳米孔的形成，并匹配折射率，此外，还会起到异物成核的作用，控制结晶速率，降低坯料中的晶体尺寸，有助于在低拉伸/压缩比时获得高透明度。

申请号为CN 109384992 A的专利公布了高强高模聚乙烯膜及其连续固态挤出超拉伸的生产方法，该专利制备的聚乙烯膜具有高强度、抗腐蚀性、密度低、耐磨性优异等特点，但是该聚乙烯膜的透光率较低，不能满足可视化研究领域的要求。并且现有技术中要获得透明度较好的超高分子量聚乙烯透明材料往往需要较大的拉伸倍数，而增大拉伸倍数会降低透明材料的抗冲击性能，因此，如何制备一种在低拉伸/压缩比时仍具有良好的透光率和抗冲击性能的超高分子量聚乙烯透明材料是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高强度超高分子量聚乙烯透明材料及其制备方法，本发明提供的高强度超高分子量聚乙烯透明材料的制备方法易于实现连续化生产，所制备的透明材料具有高透光率、质轻、高强度、低导热性及优异的抗冲击性能的优点。

一种高强度超高分子量聚乙烯透明材料，按重量份数计，所述透明材料由分子量为100-600万的超高分子量聚乙烯85～100份和透明助剂0～15份组成，所述透明助剂为山梨醇、山梨醇缩醛类化合物、对羟基苯甲酸、硬脂酸盐或气相白炭黑中的至少一种。

本发明提供了一种高强度超高分子量聚乙烯透明材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将超高分子量聚乙烯和透明助剂混合，然后将混合物经挤出或模压得到超高分子量聚乙烯坯料；

(2)将坯料预热后保温，然后利用体积收缩口模和拉伸机进行热拉伸或利用体积收缩口模和液压机进行热挤压，得到超高分子量聚乙烯透明材料。

优选的，按重量份数计，每85-100份超高分子量聚乙烯添加透明助剂份数如下：山梨醇、山梨醇缩醛类化合物0～1份，对羟基苯甲酸0～2份，硬脂酸盐0～3份，气相白炭黑0～10份。

优选的，所述山梨醇、山梨醇缩醛类化合物的纯度≥98％，对羟基苯甲酸纯度≥99.5％；所述硬脂酸盐粒度为200目，过筛率大于99％；所述气相白炭黑粒径为10～35nm，纯度≥99.8％。

优选的，步骤(1)中所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为150-450万。

优选的，所述山梨醇缩醛类化合物包括1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇或1,3∶2,4-二亚苄基山梨醇中的至少一种。