超高分子量聚乙烯微孔材料成型工艺研究

超高分子量聚乙烯微孔材料成型研究与结构分塑料2001年第4期(30卷)超高分子量聚乙烯微孔材料成型研究与结构分析赵忠华，何亚东，薛平．朱复华(北京化工太学北京100029)摘要：围绕超高分子量聚乙烯(UHMWVE)微孔隔板这种典型的功能性微孔材料展开其成型加工的实验研究，确定了工艺流程、物料配比和工艺参数并获得了微孔隔板样品，尝试q不同的方法来测定LVrfMWPE微孔材料微观结构参数，并引入分形理论对其进行了结构分析，指导工艺控制：关键词：超高分子量聚乙烯；微孔结构；成型加工中图分类号：FQ32512文献标识码：A文章编号：10019456(2001J04005504ProcessingTechnologyandMicrostructureAnalysisofMicroporousUHMWPEZHAOZhong—hua，HEYadong，XUEPing，ZITtdFu—hua(BoijingUniversityofChemiTechnology，Beijir,g100029，ChinajAbstract：Al1thestudiesarebasedonUHMWPEmicmpomusseparator，odeoftypicalfunctionalnaaterialproducts，includingthelaboratoD,processing，thedesignofmaterialproportionandtechnicalparametersinnlOUldingprocessing．themensurationofspecimens’microstructumparametersthroughvarietiesofmethodsandtheintroductionoffractalgeometryforthesakeofUHMWPEmicrostructureanalysisKeywords：UHMWPE；micrck~tmcture；mouldingprocessing前言UHMWPE微孔材料是指以UHMWPE为有机基体，成型过程中在UHMWPE基体上产生大量厚度方向的微观连通孔洞，从而可满足各种处理过程需要的材料。这是一种非常重要的新型功能性材料，利用UHMWPE基体上的微观孔洞，化工上可以实现低能耗的非均相分离，医药上能将复杂的药物分离提纯T群牖舔艺大大简化，能源上可以广泛地应用于蓄电池隔板隔膜，可使铅酸蓄电池免除维护，并大大提高冷起动性能。但与此同时，UHMWPE微孔材料的成型方法较为复杂．工艺过程也有较高技术要求，通过深入地了解微孔材料的成型机理，从而探寻有效的工艺方法，获得产品并对其孔径和孔径分布等参数进行测试和定量分析．将是本文的主要研究内容图1微孔隔板生产工艺流程图转载http://www.paper.edu.cn中国中国科技论文在线科技论文在线塑料2001年第4期(30卷)超高分子量聚己烯擞孔材料成型研究与结构分析l超高分子■聚乙烯微孔材料成型工艺早在1980年，P．Smith等人l1，就采用了类似热致相分离(TIPS)的方法制备了UHMWPE微孔膜，到1986年，G．Lopatin等人l2r也研制了UHMWPE膜，并通过加入稀释剂来改善LqqMWPE的成膜性及力学性能，但未论及是否影响其成孔率。JS．Mrozinski发展了TIPS过程制造聚乙烯(PE)微孔片材的工艺，并申请了专利[3]此片材经过双轴拉伸，热定型后，厚度只有06mm，其孔隙率达914％。在实验研究的基础上，国外已经成功实现了微孔滤膜、微孔隔板等UHMWPE微孔材料的工业化生产。在具体的研究实践中，我们以UqMWPE微孔隔板这种典型的功能性微孔材料作为研究对象，分析其TIPS法成型机理，并结合其成型加工的实际，确定工艺流程、物料配比和工艺参数等，成型出微孔隔板样品，为微孔材料尤其是PE隔板的国产化积累经验。隔板的工业化生产流程如图1所示，简要描述如下：(1)原料的预处理过程：包括对石蜡油的加热、搅拌；对白炭黑的表面处理；石蜡油和白炭黑再与UqMWPE的共混(2)螺杆挤出过程(3)冷却及定型过程：包括压延、牵引拉伸过程等。(4)石蜡油的萃取过程：包括连续性的萃取过程；片材中油含量的在线检测等(5)溶剂分离及回收过程：涉及到溶剂浓度的动态控制和监测系统，连续化、密闭化分离过程和溶剂的循环使用过程等。这里包含许多方面的技术细节，涉及到很多内容，其中物料配方和挤出混合工艺过程的控制对隔板的成型来说非常关键，也是我们研究的侧重点。1．1实验原料及设备实验原料包括(1)IJHMwPE粉状原料，粘均分子量分别为M=106万，M250万和M=300万；北京助剂二厂生产(2)si(白炭黑)：小于325目，BET比表面积大于200m2／g，青岛普朗克公司生产(