本技術(shù)涉及高分子，更具體地說(shuō)，它涉及一種超高分子量聚乙烯條帶的成型方法。

背景技術(shù)：

1、超高分子量聚乙烯是一種具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料，分子量一般為100-600萬(wàn)甚至更高。由超高分子量聚乙烯制成的薄膜具有優(yōu)異的耐磨性能、良好的抗附著能力，在民用、醫(yī)學(xué)、軍工等方面都有著廣泛的應(yīng)用，因此實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)具有十分重大的意義。多年來(lái)，超高分子量聚乙烯材料及其相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員一直在探索一種適用于工業(yè)化生產(chǎn)超高分子量聚乙烯薄膜的方法。特別是如何獲得性能優(yōu)異的超高分子量聚乙烯條帶，已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域人員一直渴望解決的技術(shù)難題。

2、要制備力學(xué)性能優(yōu)異的超高分子量聚乙烯條帶，可以采用凍膠成型方法，先將超高分子量聚乙烯與合適的溶劑混合、高溫溶解制成溶液，然后經(jīng)過(guò)凍膠成型生成凍膠薄膜，對(duì)凍膠薄膜先進(jìn)行萃取干燥，然后切割干燥薄膜形成條帶，再進(jìn)行單軸多級(jí)熱拉伸，得到超高分子量聚乙烯成品條帶。

3、由于樹(shù)脂具有超高的分子量，所有樹(shù)脂完全溶解時(shí)粘度非常大，制備均勻的溶液條件苛刻，所以很難得到高濃度的均勻溶液；而且由于樹(shù)脂需要的溶解溫度很高，超高分子量聚乙烯分子量降低幅度很大，影響最終條帶的力學(xué)性能。

4、專(zhuān)利cn115302751a公開(kāi)了一種保留伸直鏈晶體的超高分子量聚乙烯薄膜制備工藝，通過(guò)在超高分子量聚乙烯溶液的制備過(guò)程中精確控制溫度，實(shí)現(xiàn)在低溫條件下只溶解超高分子量聚乙烯中熔點(diǎn)較低的折疊鏈片晶、而保留樹(shù)脂中的伸直鏈晶體的部分溶解，降低了超高分子量聚乙烯溶液的粘度，減少了由于加工溫度高而引起的分子量降低。溶解過(guò)程中保留的伸直鏈晶體作為超高分子量聚乙烯結(jié)晶的高效成核劑，誘導(dǎo)萃取干燥后熱拉伸過(guò)程中伸直鏈晶體和折疊鏈片晶的形成。

5、通過(guò)對(duì)保留伸直鏈晶體的超高分子量聚乙烯拉伸過(guò)程中的深入系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，如果對(duì)凍膠薄膜進(jìn)行單軸熱拉伸，由于低分子量溶劑的存在，保留的纖維狀伸直鏈晶體更容易取向，并且更容易促進(jìn)后續(xù)伸直鏈晶體等高取向晶體的形成，從而大幅度提高最終條帶的拉伸力學(xué)性能等性能，形成一種獨(dú)特的超高分子量聚乙烯條帶的成型工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了進(jìn)一步有效提高超高分子量聚乙烯條帶的力學(xué)性能，本技術(shù)提供一種超高分子量聚乙烯條帶的成型方法。

2、本技術(shù)提供一種超高分子量聚乙烯條帶的成型方法，包括如下步驟，

3、步驟1：將超高分子量聚乙烯樹(shù)脂與低分子量溶劑混合配制成均勻的懸浮液，之后高溫?cái)D出，再冷卻定型得到凍膠薄膜；

4、步驟2：將凍膠薄膜進(jìn)行單軸高溫超倍熱拉伸；

5、步驟3：將拉伸后的凍膠薄膜萃取除去低分子量溶劑，再經(jīng)過(guò)熱風(fēng)干燥，得到干燥薄膜；

6、步驟4：將干燥薄膜進(jìn)行縱向切割形成條帶；

7、步驟5：將條帶進(jìn)行低倍數(shù)的單軸熱拉伸去除孔隙，得到最終的超高分子量聚乙烯條帶。

8、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，將凍膠薄膜在不除去低分子量溶劑的情況下進(jìn)行單軸熱拉伸，這樣低分子量溶劑有助于促進(jìn)凍膠薄膜中保留的纖維狀伸直鏈晶體取向和后續(xù)伸直鏈晶體等高取向晶體的形成，從而有助于大幅度提高最終條帶的拉伸性能等性能。

9、優(yōu)選的，步驟1中高溫?cái)D出過(guò)程中，所使用的雙螺桿擠出機(jī)的加料段溫度為80～130℃、壓縮段溫度為130～200℃、均化段溫度為130～200℃、模頭溫度為130～200℃，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為30～400r/min。

10、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，當(dāng)雙螺桿擠出機(jī)的壓縮段、均化段以及模頭的溫度超過(guò)200℃后，會(huì)使得超高分子量聚乙烯樹(shù)脂中大部分的伸直鏈晶體被溶解。而低于130℃時(shí)，則超高分子量聚乙烯樹(shù)脂中的片晶幾乎都會(huì)被保留下來(lái)，從而會(huì)影響超高分子量聚乙烯樹(shù)脂溶解效果造成流動(dòng)性下降，進(jìn)而導(dǎo)致擠出的凍膠薄膜不均勻。

11、優(yōu)選的，所述雙螺桿擠出機(jī)的壓縮段、均化段以及模頭溫度為130～170℃。

12、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，當(dāng)雙螺桿擠出機(jī)的壓縮段、均化段以及模頭溫度控制在130～170℃，既有利于超高分子量聚乙烯樹(shù)脂中大部分的伸直鏈晶體能夠得以保留而不被溶解，同時(shí)也保證了超高分子量聚乙烯樹(shù)脂溶解后的流動(dòng)性，使得凍膠薄膜均勻。

13、優(yōu)選的，步驟2中單軸超倍熱拉伸的溫度為90～130℃，拉伸速率為5～80m/min，拉伸比為6～18倍。

14、優(yōu)選的，單軸超倍熱拉伸的溫度為100～120℃。

15、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，熱拉伸溫度低，保留的伸直鏈晶體的取向與對(duì)后續(xù)高取向晶體生成的促進(jìn)作用不夠明顯；熱拉伸溫度高，超高分子量聚乙烯凍膠薄膜容易出現(xiàn)脫纏結(jié)，引起條帶力學(xué)性能下降、熱拉伸過(guò)程不穩(wěn)定和薄膜質(zhì)量不穩(wěn)定。

16、優(yōu)選的，單軸高溫超倍熱拉伸的拉伸速率為10～60m/min。

17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，拉伸速率低，取向分子鏈在低分子量溶劑的作用下更容易解取向，從而影響最終超高分子量聚乙烯條帶的力學(xué)性能，也影響生產(chǎn)效率；而拉伸速率過(guò)高會(huì)影響凍膠薄膜拉伸的穩(wěn)定性。

18、優(yōu)選的，單軸高溫超倍熱拉伸的拉伸比為10～15倍。

19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，凍膠薄膜單軸熱拉伸倍數(shù)低，拉伸過(guò)程中保留的伸直鏈晶體促進(jìn)新形成的伸直鏈晶體數(shù)量不夠多，無(wú)法大幅度提高最終條帶的力學(xué)性能；凍膠薄膜單軸拉伸倍數(shù)過(guò)高會(huì)影響拉伸的穩(wěn)定性。

20、優(yōu)選的，所述低分子量溶劑為十氫化萘、白油或長(zhǎng)直鏈烷烴中的一種或多種混合物。

21、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，上述低分子量溶劑均能夠較為容易溶解超高分子量聚乙烯樹(shù)脂，從而便于凍膠薄膜熱拉伸過(guò)程中促進(jìn)保留的纖維狀伸直鏈晶體取向和后續(xù)伸直鏈晶體等高取向晶體的形成。

22、優(yōu)選的，所述低分子量溶劑為長(zhǎng)直鏈烷烴。

23、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，由于長(zhǎng)直鏈烷烴是成分c12至c16的正構(gòu)烷烴，長(zhǎng)直鏈烷烴的鏈結(jié)構(gòu)與超高分子量聚乙烯鏈結(jié)構(gòu)相似，更容易精確調(diào)控超高分子量聚乙烯樹(shù)脂溶解中伸直鏈晶體的保留和凍膠薄膜熱拉伸過(guò)程中高取向晶體的形成。

24、優(yōu)選的，步驟1中所述超高分子量聚乙烯與低分子量溶劑的質(zhì)量比為（0.18～0.45）：1。

25、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，選用少量的部分溶解超高分子量聚乙烯樹(shù)脂的方法降低了實(shí)際溶解的濃度，保留的伸直鏈晶體的高剛性使溶液形成類(lèi)似液晶溶液的特征，可以大幅度降低超高分子量聚乙烯溶液的粘度。然而樹(shù)脂含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致制備的凍膠薄膜內(nèi)部纏結(jié)程度過(guò)低從而影響力學(xué)性能，過(guò)高的樹(shù)脂含量又會(huì)影響部分溶解效果。為兼顧超高分子量聚乙烯樹(shù)脂溶解效果以及條帶的力學(xué)性能，因此優(yōu)選上述范圍。

26、優(yōu)選的，步驟5中萃取干燥后條帶熱拉伸的溫度為120～150℃，拉伸比為1.5～4倍。

27、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，熱拉伸溫度低，熔融重結(jié)晶效應(yīng)弱使得萃取干燥導(dǎo)致的孔隙無(wú)法被完全消除；熱拉伸溫度高，超高分子量聚乙烯薄膜中容易出現(xiàn)脫纏結(jié)，引起熱拉伸過(guò)程不穩(wěn)定和薄膜質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。同時(shí)，縱向熱拉伸倍數(shù)低，無(wú)法完全消除干燥薄膜中存在的孔隙，影響最終薄膜的力學(xué)性能；單軸拉伸倍數(shù)過(guò)高會(huì)影響薄膜拉伸的穩(wěn)定性。

28、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

29、1、由于本技術(shù)中凍膠薄膜是在未除去低分子量溶劑的情況進(jìn)行單軸高溫超倍熱拉伸，這樣既有助于促進(jìn)凍膠薄膜中保留的纖維狀伸直鏈晶體取向，又有利于后續(xù)伸直鏈晶體等高取向晶體的形成，從而大幅度提高最終超高分子量聚乙烯條帶的拉伸性能等性能；

30、2、本技術(shù)中將雙螺桿擠出機(jī)的壓縮段、均化段以及模頭溫度控制在130～170℃，既有利于超高分子量聚乙烯樹(shù)脂中大部分的伸直鏈晶體能夠得以保留而不被溶解，同時(shí)也保證了超高分子量聚乙烯樹(shù)脂溶解后的流動(dòng)性，使得生產(chǎn)出來(lái)的凍膠薄膜較為均勻；

31、3、本技術(shù)中選用長(zhǎng)直鏈烷烴作為低分子量溶劑，由于長(zhǎng)直鏈烷烴是成分c12至c16的正構(gòu)烷烴。長(zhǎng)直鏈烷烴的鏈結(jié)構(gòu)與超高分子量聚乙烯鏈結(jié)構(gòu)相似，更容易精確調(diào)控超高分子量聚乙烯樹(shù)脂溶解中伸直鏈晶體的保留和凍膠薄膜熱拉伸過(guò)程中高取向晶體的形成；

32、4、本技術(shù)中凍膠薄膜單軸高溫超倍熱拉伸的倍率為10～15倍，這樣既能夠使得超高分子量聚乙烯樹(shù)脂中纖維狀伸直鏈晶體取向，從而保證超高分子量聚乙烯條帶的力學(xué)性能，同時(shí)不影響到凍膠薄膜單軸高溫超倍熱拉伸的穩(wěn)定性。