[发明专利]一种超高分子量聚乙烯微孔过滤材料的注塑成型方法

说明书

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯微孔过滤材料的注塑方法，该方法包括：将超高分子量聚乙烯粉料为基础原料的物料混合均匀后加入到注塑机，使设定预塑量的超高分子量聚乙烯预塑熔体经喷嘴全部射出充入注塑模具的初始扩大型腔，驱动注塑模具的移动型芯移动，使型腔内分散的熔体粉末颗粒逐步受到适度挤压而相互粘结，直到移动型芯达最终位置，熔体粉末颗粒在微孔制品型腔内完全堆积形成三维孔隙结构，经冷却定型开模后得到超高分子量聚乙烯微孔结构制品。与传统的间歇式粉末烧结法相比，本发明具有工艺过程简便、自动化程度高、效率高、能耗低、环保无污染的特点，在微孔材料制备领域开创了一种完全不同于现有任何工艺的新型高效制备方法。

技术领域

本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯微孔过滤材料的注塑成型方法，制得的超高分子量聚乙烯微孔结构制品可作为滤芯等过滤材料。

背景技术

微孔过滤是一种重要的分离过程，广泛地应用于食品工业、医疗卫生、水处理等行业。相比于传统的化工分离过程，微孔过滤具有高效率、低能耗、操作简便等特点。根据孔径的平均大小或者截留颗粒尺寸大小，微孔过滤的定义孔径大小约为0.1-100μm，主要截留水中的微粒、蛋白质和细菌等。微孔过滤材料是分离过程的基本要件，并以有机高分子材料为主，是分离技术得到应用的关键。

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是粘均分子量大于150万以上的线性结构聚乙烯，作为一种综合性能十分优异的热塑性工程塑料，因其杰出的耐磨性、耐冲击性、耐化学药品性、耐低温性和消音性以及摩擦系数低等优点，受到人们的关注和青睐，用其制备的微孔滤材如微孔滤芯，机械强度大，在长期的使用过程中性能稳定，不易降解。

目前商业化制备超高分子聚乙烯微孔滤芯主要采用粉末烧结法，即通过UHMWPE熔体粉末颗粒在半熔融烧结过程中相互堆积粘结而形成孔隙结构。中国专利CN101474514A和CN102512875A分别公开了关于粉末烧结法制备超高分子聚乙烯微孔材料的方法，其制备步骤通常包含筛分UHMWPE粉料粒径、填充模具、较长时间加热烧结、脱模得到制品等，这种传统方法为间歇生产工艺，存在以人工操作为主、成型周期长、生产效率低、能耗高、劳动强度高等缺点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种以注塑成型方式制备超高分子聚乙烯微孔过滤材料的全新方法，可高效生产微孔滤芯制品，具有工艺过程简便，生产效率高，自动化程度高，能耗低，环保无污染的特点。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种超高分子量聚乙烯微孔过滤材料的注塑成型方法，采用注塑机向注塑模具注射的方式进行，所述注塑模具具有活动式型腔和移动型芯，移动型芯从初始位置移动到最终位置后可使活动式型腔从具有容积V₁的初始扩大型腔缩小为具有容积V₀的微孔制品型腔，所述注塑机螺杆头部料腔经喷嘴向活动式型腔中注射物料，该方法包括以下步骤：

（1）将以超高分子量聚乙烯树脂粉料为基础原料的物料在料腔中经旋转的注塑螺杆作用充分熔融塑化为预塑熔体；

（2）调节预塑量，使储于螺杆头部料腔的超高分子量聚乙烯预塑熔体的质量M_p小于微孔制品型腔相同容积V₀所对应的超高分子量聚乙烯密实制品的质量M_s；

（3）调节注射压力和注射速度，将料腔头部的设定预塑量的超高分子量聚乙烯预塑熔体在高剪切速率下经注塑机的喷嘴全部射出，形成大量极细的熔体粉末颗粒，然后完全充入注塑模具的型腔中；

（4）在注塑螺杆处于持续保压状态下，驱动注塑模具的移动型芯前移，将型腔的容积从V₁向V₀逐渐缩小，使型腔内分散的熔体粉末颗粒逐步汇聚，受到适度挤压而相互粘结，直到移动型芯到达最终位置，此时熔体粉末颗粒在型腔内完全堆积形成三维孔隙结构；