超 高分子量聚乙烯(UPE)膜的制備需針對其高熔融黏度、難加工的特性設(shè)計工藝,常見方法如下:
一、熔融擠出法
原理:將 UPE 樹脂在高溫下熔融(通常 180-220℃),通過擠出機螺桿輸送至模頭(如平膜模頭、吹塑模頭),擠出后經(jīng)冷 卻輥定型、牽引拉伸制成薄膜。
特點:工藝簡單、連續(xù)性強,適合大規(guī)模生產(chǎn);但需通過特殊螺桿結(jié)構(gòu)(如屏障型螺桿)或添加流動改性劑改 善 UPE 的熔融流動性。
適用場景:制備無孔 UPE 基膜,用于防護、包裝等基礎(chǔ)領(lǐng)域。
二、溶液澆鑄法
原理:將 UPE 溶解于特定溶劑(如石蠟油、十氫萘、礦物油等)中,形成均勻溶液后涂覆在玻璃、不銹鋼等基材上,通過加熱揮發(fā)溶劑,獲得厚度均勻的薄膜,剝離基材。
特點:可精 準(zhǔn)控制薄膜厚度(幾微米至數(shù)百微米),制品純度高、性能穩(wěn)定;但溶劑回收成本較高,需注意環(huán)保處理。
適用場景:高精度薄膜、功能性涂層膜的制備,如醫(yī) 療包裝膜、電子絕緣膜。
三、拉伸致孔法
原理:對 UPE 原始膜(通過熔融或溶液法制備)進行單向或雙向拉伸,利用高分子鏈在拉伸過程中的取向、分離和局部斷裂,形成微孔結(jié)構(gòu),孔徑可通過拉伸倍率調(diào)控(一般 1-10μm)。
特點:可制備多孔膜,孔隙率高(30%-80%)、透氣性好;力學(xué)性能因分子鏈取向顯著提升。
適用場景:過濾膜(水處理、空氣凈化)、透氣膜(防護服、包裝膜)。
四、輻照交聯(lián)法
原理:先通過熔融或溶液法制備 UPE 基膜,再用 γ 射線、電子束等輻照處理,使分子鏈發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
特點:顯著提升薄膜的耐熱性(使用溫度可提高至 100℃以上)、耐溶劑性和抗蠕變性能;但需控制輻照劑量避免材料脆化。
適用場景:高性能工程膜,如高溫環(huán)境下的防護膜、耐磨襯里膜。
五、共混改性法
原理:將 UPE 與其他聚合物(如普通 PE、PP)或添加劑(如納 米碳酸鈣、石墨烯)共混,通過熔融擠出或溶液法制備復(fù)合膜,改 善加工性或賦予新功能。
特點:可降低 UPE 的熔融黏度,提升耐熱性、抗 老化性或?qū)щ娦裕怀杀据^純 UPE 膜更低。
適用場景:功能性薄膜,如抗 老化包裝膜、導(dǎo)電薄膜。
六、燒結(jié)成型法
原理:將 UPE 粉末鋪展成一定厚度的坯體,在惰性氣氛中加熱至接近熔點(130-150℃),使粉末顆粒表面熔融黏結(jié),冷 卻后形成多孔燒結(jié)膜。
特點:孔隙結(jié)構(gòu)可控,耐化學(xué)性優(yōu)異;但生產(chǎn)效率較低,薄膜較厚(通常>100μm)。
適用場景:粗過濾膜、化工防腐膜。
不同制備方法可調(diào)控 UPE 膜的結(jié)構(gòu)(致密 / 多孔)、性能(力學(xué)強度、透氣性、耐溫性)和成本,需根據(jù)具體應(yīng)用場景選擇適配工藝。隨著技術(shù)發(fā)展,復(fù)合工藝(如 “熔融擠出 + 拉伸致孔” 組合)正成為拓展 UPE 膜功能的重要方向。