UHMW-PE 膜的生產(chǎn)工藝主要有以下幾種:
淤漿聚合法
釜式聚合工藝:
Hostalen 工藝:該工藝包括兩個(gè)反應(yīng)器,在第 一反應(yīng)器中加入乙烯、氫氣和催化劑,生產(chǎn)較高熔融指數(shù)的樹脂,得到的聚合物漿液進(jìn)入第 二反應(yīng)器,在第 二反應(yīng)器中完成剩余乙烯的聚合反應(yīng)。隨后,聚合物漿液進(jìn)入干燥單元進(jìn)行干燥處理。其操作壓力和操作溫度低、操作彈性高、生產(chǎn)靈活且穩(wěn)定性較好,催化劑耐雜質(zhì)能力強(qiáng),對乙烯氣原料的純度要求低。
三井 CX 工藝:乙烯、氫氣等原料先從反應(yīng)器底部鼓入反應(yīng)器的己烷中,開啟攪拌以實(shí)現(xiàn)原料的充分混合,用己烷將催化劑和助催化劑送入反應(yīng)器內(nèi),從離心機(jī)分離出的母液和冷凝回收的己烷也一并加至反應(yīng)器。隨著催化劑的不斷注入,乙烯聚合生成聚合物并形成一定濃度的淤漿溶液。該工藝獨(dú)特的撤熱方式限 制了其單線生產(chǎn)能力。
環(huán)管聚合工藝:
Phillips 單環(huán)管工藝:利用改性后的二氧化硅或氧化鋁固定催化劑來生產(chǎn) UHMW-PE,聚合中不需要加入氫氣,投資少,但對催化劑的要求較高。
InnoveneS 雙環(huán)管工藝:物料依靠軸流泵的推動在環(huán)管中高速流動來撤除聚合反應(yīng)熱。該工藝布局緊湊,產(chǎn)品質(zhì)量控制穩(wěn)定,特點(diǎn)是物料停留時(shí)間短,牌號切換快,但需要對反應(yīng)器的溫度精 確控制。
溶液聚合法
將 UHMW-PE 樹脂溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?,形成高分子溶液,然后通過擠出、吹塑等成型工藝制成薄膜。該方法可以精 確控制薄膜的厚度和性能,但溶劑的使用和回收成本較高,且對環(huán)境有一定影響。例如,在一些特殊應(yīng)用中,需要將 UHMW-PE 溶解在特定的有 機(jī)溶劑中,經(jīng)過過濾、脫泡等處理后,在流延機(jī)上制成薄膜。
熔融擠出法
常規(guī)熔融擠出:將 UHMW-PE 顆粒加入到擠出機(jī)中,加熱至熔融狀態(tài),然后通過擠出模頭擠出成膜。由于 UHMW-PE 的分子量高,在熔融時(shí)為高彈態(tài),熔融狀態(tài)的粘度高達(dá) 10? Pa?s,幾乎無流動性,臨界剪切速率低,采用常規(guī)熔融方法加工時(shí)易出現(xiàn)熔體破裂,并且在螺桿強(qiáng)剪切作用下,分子量衰減明顯,對制品的性能造成影響。
添加助劑改性擠出:在 UHMW-PE 中添加適量的抗 氧劑、潤滑劑、增塑劑等助劑,以改 善其加工性能和薄膜的性能。例如,添加聚乙烯蠟等潤滑劑可以降低熔體的粘度,減少熔體破裂的現(xiàn)象;添加抗 氧劑可以提高薄膜的耐老化性能。然后通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融共混和擠出成型,制成 UHMW-PE 膜。
拉伸法
先通過上述的聚合或擠出方法制備出 UHMW-PE 的厚片或薄膜,然后在一定的溫度和拉伸速率下進(jìn)行單向或雙向拉伸,使分子鏈取向排列,從而提高薄膜的力學(xué)性能和阻隔性能等。例如,將擠出的 UHMW-PE 薄膜在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度但低于熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行雙向拉伸,可以顯著提高薄膜的拉伸強(qiáng)度和抗穿刺性能。