超高分子量聚乙烯
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超高分子量聚乙烯分子量简介超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,简称UHMWPE)是一种具有特殊结构和性能的高分子材料。
它具有极高的分子量,通常在100万到900万之间。
超高分子量聚乙烯以其出色的耐磨性、耐腐蚀性和低摩擦系数而被广泛应用于多个领域,如医疗、工程、电力等。
超高分子量聚乙烯的制备方法熔融法超高分子量聚乙烯最常见的制备方法是熔融法。
该方法通过将乙烯单体加热至高温,然后在催化剂的作用下引发聚合反应,使得乙烯单体逐渐连接成长链。
为了得到较高的分子量,通常需要使用特殊的催化剂和添加剂,并控制反应条件(如温度、压力等)。
溶液法溶液法是另一种制备超高分子量聚乙烯的方法。
该方法首先将乙烯单体溶解在适当的溶剂中,然后在催化剂的作用下进行聚合反应。
与熔融法相比,溶液法可以更好地控制聚合反应的条件,从而得到更高分子量的聚乙烯。
其他方法除了熔融法和溶液法,还有一些其他方法可用于制备超高分子量聚乙烯。
例如,气相聚合法利用气相中的催化剂将乙烯单体聚合成长链。
尽管这些方法在实际应用中较少使用,但它们为超高分子量聚乙烯的制备提供了更多选择。
超高分子量聚乙烯的性能高分子量超高分子量聚乙烯具有极高的分子量,通常在100万到900万之间。
这使得它具有许多优异的性能,如出色的耐磨性和抗冲击性。
良好的耐磨性由于超高分子量聚乙烯具有非常长的链结构,使得其表面光滑且不易受到外界物质的损伤。
因此,在摩擦和刮擦等情况下,它表现出出色的耐磨性能。
这使得超高分子量聚乙烯广泛应用于制造滑动部件、输送带、导轨等需要耐磨性的领域。
优异的抗冲击性超高分子量聚乙烯具有高分子量和长链结构,使其具有优异的抗冲击性能。
它能够有效吸收和分散冲击能量,从而减少外界冲击对其造成的损伤。
这使得超高分子量聚乙烯成为制造防弹衣、防护设备等需要抗冲击性能的材料的理想选择。
低摩擦系数超高分子量聚乙烯具有较低的摩擦系数,使其表面非常光滑,并且不易与其他材料粘附。
超高分子量聚乙烯标准
超高分子聚乙烯(UHMWPE) 是一种具有高强度、高模量和耐高温、耐腐蚀、耐老化等特性的塑料材料。
关于它的标准,通常包括以下几个方面:
1.分子量: UHMWPE的分子通常不低于3.0x10^6,这使得其具有较高的强度和硬度。
2.密度: UHMWPE的密度通常在0.932-0.950g/cm3之间,这使得其具有较好的轻量化和防震性能。
3.耐磨系数: UHMWPE的耐磨系数不大于1.0x10^-11m3/N.m,这表明其具有较好的耐磨性能。
4.抗拉强度: UHMWPE的抗拉强度通常不低于20MPa,这使得其具有较高的承重能力和抗冲击能力。
5.化学性能: UHMWPE具有较好的化学稳定性,能够抵抗大多数酸、碱和有机溶剂的侵蚀。
6.热性能: UHMWPE具有较好的热稳定性和耐热性,能够在较高温度下使用。
7.电性能: UHMWPE具有良好的电绝缘性能,可用于制造绝缘器件。
8.环境性能: UHMWPE具有较好的环境适应性,能够在恶劣环境下使用。
此外,UHMWPE还具有较好的加工性能和使用性能,可以用于制造各种塑料制品。
同时,UHMWPE按其制造工艺可分为短纤维和长纤维两种类型。
需要注意的是,具体的标准可能会因产品类型、用途和生产商的不同而有所差异。
因此,在实际应用中,建议根据具体需求选择符合标准的UHMWPE材料。
制表:审核:批准:。
超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE),是分子量100万以上的聚乙烯。
分子式:—(—CH2-CH2—)—n—,密度:0.936~0.964g/cm3。
热变形温度(0.46MPa)85℃,熔点130~136℃。
1简介超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。
超高分子量聚乙烯其发展十分迅速,80年代以前,世界平均年增长率为8.5%,进入80年代以后,增长率高达15%~20%。
而我国的平均年增长率在30%以上。
1978年世界消耗量为12,000~12,500吨,而到1990年世界需求量约5万吨,其中美国占70%。
2007-2009年中国逐步成为世界工程塑料工厂,超分子量聚乙烯产业发展更是十分迅速,以下为发展史:上世纪30年代最早有人提出关于超高分子量聚乙烯纤维的基础理论;凝胶纺丝法和增塑纺丝法的出现使超高分子量聚乙烯在技术上取得重大突破;上世纪70年代,英国利兹大学的Capaccio和Ward首先研制成功分子量为10万的高分子量聚乙烯纤维;1964年中国研制成功并投入工业生产;1975年荷兰利用十氢萘做溶剂发明了凝胶纺丝法(Gelspinning),成功制备出了UHMWPE 纤维,并于1979年申请了专利。
此后经过十年的努力研究,证实凝胶纺丝法是制造高强聚乙烯纤维的有效方法,具有工业化前途;1983年日本采用凝胶挤压超倍拉伸法,以石蜡作溶剂,生产超高分子量聚乙烯纤维;在中国超高分子量聚乙烯管材在2001年被科学技术部国科计字(2000)056号文件列为国家科技成果重点推广计划,属化工类新材料、新产品。
国家计委科技部将超高分子量聚乙烯管材列为当前优先发展的高科技产业重点领域项目。
2辨别方法超高分子量聚乙烯是一种高分子化合物,很难加工,并且具有超强的耐磨性、自润滑性,强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强,所以在辨别真假高分子聚乙烯时,一定要注意它的这几项特性,具体辨别方法如下:1.称重法则:真正的超高分子[1]量聚乙烯产品的比重在0.93-0.95之间,密度较小,能浮于水面。
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种综合性能十分优异的热塑性工程塑料,其耐磨性能超群、摩擦系数极低、耐腐蚀性突出,可与“塑料王”聚四氟乙烯媲美,应用范围广泛。
但由于其熔体粘度很高(高达109Pa*s),流动性极差(熔融指数为零)加热时处于高粘弹态,加工性能的超高难度极大的限制了它的应用。
超高分子量同众多的聚合物材料相比,具有磨擦系数小,磨耗低、耐化学药品性优良、耐冲击、耐压性、抗冻性、保温性、自润滑性、抗结垢性、耐应力开裂性、卫生性等优良特性。
完全卫生无毒,可用于接触食品和药物密度在所有工程塑料中最小,比聚四氟乙烯轻56% 磨擦系数为0.07-0.11,相当于冰-冰之间的磨擦,和抗结垢性,可以显著节省输送能耗。
抗磨耗性居塑料之首,是塑料的5-7倍,钢管的7-10倍,黄铜管的27倍。
抗冲击强度高,尤其是低温抗冲击性优异,是目前已知塑料中最高的
优异的化学稳定性;除极少数溶剂对其有腐蚀性外,常见的无机、有机酸、碱、盐和有机溶剂对这种材料都没有腐蚀性。
超高分子量聚乙烯在化学稳定性上类似于聚四氟乙烯,是一种惰性材料。
优异的抗老化性能,在自然日照条件下,超高分子量聚乙烯的老化寿命为50年。
超高分子量聚乙烯的基本特性与应用领域超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,简称UHMWPE),是一种具有特殊结构和优异性能的高分子材料。
它以其独特的性质和广泛的应用领域,成为当今高性能材料领域的热门研究课题之一。
本文将重点介绍超高分子量聚乙烯的基本特性和其在不同应用领域的广泛应用。
一、超高分子量聚乙烯的基本特性1. 高分子量:超高分子量聚乙烯的分子量通常在100万到900万之间,是普通聚乙烯的几十甚至上百倍。
这种高分子量使其具有优异的物理性质,如高强度、高韧性和高耐磨性。
2. 超高吸收能力:超高分子量聚乙烯具有出色的吸能性能,可有效吸收冲击能量,减轻物体碰撞时的冲击和振动,使其成为理想的防护材料。
在运动保护用品、防护设备和防爆材料等领域得到广泛应用。
3. 优异的耐磨性:超高分子量聚乙烯具有出色的耐磨性能,在干燥或湿润条件下都能维持较低的摩擦系数。
因此,它被广泛应用于输送设备、滑轨、滑板等需要耐磨性能的领域。
4. 低摩擦系数:超高分子量聚乙烯的表面摩擦系数非常低,易于形成自润滑膜,具有良好的滑动性。
它在食品加工、输送设备和滑动元件等领域具有广泛的应用。
5. 良好的化学稳定性:超高分子量聚乙烯对大多数化学品具有良好的耐腐蚀性能,在恶劣环境下也能保持较好的稳定性。
它被广泛应用于化工、制药等领域的管道、储罐等设备。
二、超高分子量聚乙烯的应用领域1. 高强度绳索与索具:由于超高分子量聚乙烯具有出色的强度和耐磨性,它在船舶、航空、登山和运动器材等领域被广泛用于制造高强度绳索、缆绳和索环等。
2. 自润滑轴承与导轨:超高分子量聚乙烯的低摩擦系数和优良的耐磨性能使其成为理想的自润滑材料,广泛应用于机械设备的轴承、导轨和滑动元件上。
3. 制造业和工业领域:超高分子量聚乙烯在制造业和工业领域有着广泛的应用。
它可以制成机械零部件、密封件、垫片等,用于减振、减噪和降低运动摩擦等方面。
超高分子量聚乙烯熔点摘要:一、超高分子量聚乙烯简介二、超高分子量聚乙烯的熔点特性三、熔点对超高分子量聚乙烯性能的影响四、提高超高分子量聚乙烯熔点的方法五、应用领域与发展前景正文:一、超高分子量聚乙烯简介超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种高性能合成材料,具有优异的力学性能、化学稳定性和耐磨性。
其分子量高达100万至500万,被誉为“塑料之王”。
在我国,超高分子量聚乙烯的生产和应用已经取得了显著的成果,广泛应用于航空航天、军工、化工、建筑等领域。
二、超高分子量聚乙烯的熔点特性超高分子量聚乙烯的熔点一般在130-140℃之间,具有一定的熔融流动性。
当温度达到熔点时,超高分子量聚乙烯由固态转变为液态。
在这一过程中,聚合物的分子结构会发生改变,从而影响其性能。
三、熔点对超高分子量聚乙烯性能的影响1.力学性能:随着熔点的升高,超高分子量聚乙烯的力学性能呈下降趋势。
这是因为高温使分子结构松弛,导致材料内部的力学稳定性降低。
2.化学稳定性:熔点对超高分子量聚乙烯的化学稳定性影响较小。
但在高温条件下,其耐化学腐蚀性能略有下降。
3.耐磨性:熔点对超高分子量聚乙烯的耐磨性有一定影响。
一般来说,熔点较低时,材料的耐磨性较好。
四、提高超高分子量聚乙烯熔点的方法1.改进生产工艺:通过调整聚合物的制备工艺,如采用溶液聚合、悬浮聚合等方法,可以提高超高分子量聚乙烯的熔点。
2.添加助剂:在超高分子量聚乙烯中加入一定比例的助剂,如催化剂、抗氧剂等,可以提高材料的熔点。
3.分子结构调整:通过控制分子量分布、分子链分支等手段,对超高分子量聚乙烯的分子结构进行调整,从而提高其熔点。
五、应用领域与发展前景超高分子量聚乙烯在众多领域具有广泛的应用,如航空航天、军工、化工、建筑、交通运输等。
随着科技的进步和市场需求的提高,超高分子量聚乙烯的生产技术和应用领域将不断拓展。
超高相对分子质量聚乙烯
超高相对分子质量聚乙烯,又称为超高分子量聚乙烯,是一种高分子化合物,由乙烯单体聚合而成。
它的相对分子质量通常在100万以上,可以达到数百万。
由于其分子量巨大,因此具有很高的强度和耐磨性,被广泛应用于各种领域,如工业、医疗、军事等。
超高相对分子质量聚乙烯最早是在20世纪50年代由德国的Karlsruhe研究所的Karl Ziegler和意大利的Giulio Natta共同发现的。
他们发现,通过使用特定的催化剂,可以将乙烯单体聚合成具有非常高分子量的聚乙烯。
这种聚合物的分子量比普通聚乙烯高出数十倍甚至数百倍,因此被称为超高分子量聚乙烯。
超高相对分子质量聚乙烯的制备过程需要使用特殊的催化剂和反应条件。
最初的催化剂是由Ziegler和Natta发明的,被称为Ziegler-Natta催化剂。
这种催化剂可以控制聚合反应的速率和分子量分布,从而获得具有非常高分子量的聚乙烯。
后来,人们又发现了其他的催化剂,如Metallocene催化剂和单体催化剂等,可以用于制备超高分子量聚乙烯。
超高相对分子质量聚乙烯具有很多优良的性质,如高强度、高耐磨性、低摩擦系数、低密度等。
这些性质使得它被广泛应用于各种领域。
例如,在工业领域,超高分子量聚乙烯可以用于制造输送带、轮胎、密封件等;在医疗领域,它可以用于制造人工关节、心脏支架等;在军事领域,它可以用于制造防弹衣、防弹盾等。
总之,超高相对分子质量聚乙烯是一种非常重要的高分子化合物,它的制备和应用已经成为了一个研究热点。
随着科技的不断发展,相信它的应用范围还会不断扩大。
超高分子量聚乙烯的性能与应用超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,简称UHMWPE),这名字听起来是不是有点拗口?但它在我们的生活中可发挥着不小的作用呢!我记得有一次去参观一家工厂,看到工人们正在操作一台大型机器,生产的就是用超高分子量聚乙烯制成的零部件。
当时我好奇地凑过去看,只见那原材料像是一大卷白色的塑料布,软软的,还有点弹性。
工人师傅告诉我,可别小瞧了这东西,它的性能可厉害着呢!先来说说它的耐磨性吧。
超高分子量聚乙烯的耐磨性那真是一绝!比一般的金属材料都要强好多倍。
比如说,在矿山运输矿石的传送带上,那些矿石不断地摩擦着传送带,如果用普通的材料,没几天就得磨损得不成样子,需要频繁更换,费时费力又费钱。
但要是用上超高分子量聚乙烯做的传送带,就能大大延长使用寿命,减少维修和更换的次数。
它的耐冲击性也相当出色。
就像有一次我在公园里看到小朋友们玩滑梯,那滑梯的表面就是用超高分子量聚乙烯做的。
小朋友们滑下来的时候冲击力可不小,但这滑梯却丝毫没有受损的迹象。
这是因为超高分子量聚乙烯能够承受很大的冲击力而不变形,保障了小朋友们玩耍的安全。
还有它的自润滑性,这可是个很神奇的特点。
想象一下,两块普通的材料相互摩擦,会产生很大的阻力,甚至会发热。
但超高分子量聚乙烯就不一样了,它自身就像是涂了一层润滑油一样,摩擦系数特别低。
在一些需要减少摩擦的机械部件中,比如轴承、齿轮等,使用超高分子量聚乙烯就能让机器运转得更加顺畅,减少能量的损耗。
超高分子量聚乙烯的耐化学腐蚀性也很强。
在化工厂里,各种化学物质对材料的腐蚀性很大。
但用超高分子量聚乙烯制作的管道、容器等,可以很好地抵抗这些化学物质的侵蚀,保证生产的安全和稳定。
基于这些优异的性能,超高分子量聚乙烯在很多领域都得到了广泛的应用。
在医疗领域,它可以用来制作人工关节,替代那些受损的关节,帮助患者重新恢复行动能力。
超高分子量聚乙烯标准摘要:一、超高分子量聚乙烯概述二、超高分子量聚乙烯标准分类三、超高分子量聚乙烯标准要求四、超高分子量聚乙烯标准应用五、我国超高分子量聚乙烯标准发展正文:一、超高分子量聚乙烯概述超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有优异综合性能的工程塑料,以其高强度、耐磨、耐腐蚀、耐低温等特性在众多领域得到广泛应用。
超高分子量聚乙烯纤维及其制品已成为我国重点发展的战略新材料之一。
二、超高分子量聚乙烯标准分类超高分子量聚乙烯标准主要分为以下几类:原料性能标准、制品性能标准、生产工艺标准、测试方法标准等。
这些标准为超高分子量聚乙烯的生产、检测、应用提供了依据。
三、超高分子量聚乙烯标准要求1.原料性能标准:对超高分子量聚乙烯原料的化学成分、物理性能、分子量分布等方面提出要求,确保原料质量。
2.制品性能标准:对超高分子量聚乙烯制品的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等方面提出要求,以保证制品质量。
3.生产工艺标准:对超高分子量聚乙烯的生产工艺,如聚合、纺丝、后处理等环节提出要求,以提高生产效率和产品质量。
4.测试方法标准:对超高分子量聚乙烯的测试方法,如力学性能测试、耐磨性能测试、耐腐蚀性能测试等提出要求,确保测试结果的准确性和可靠性。
四、超高分子量聚乙烯标准应用超高分子量聚乙烯标准在生产、检测、应用等环节具有重要的指导作用。
遵循这些标准,有助于提高超高分子量聚乙烯制品的质量,降低生产成本,扩大应用领域,推动产业发展。
五、我国超高分子量聚乙烯标准发展近年来,我国超高分子量聚乙烯产业发展迅速,已形成一定的产业规模。
在国家政策的扶持下,我国超高分子量聚乙烯标准不断完善,逐步与国际接轨。
这有助于提升我国超高分子量聚乙烯产品的国际竞争力,促进产业升级。
总之,超高分子量聚乙烯标准在产业发展中发挥着重要作用。
超高分子量聚乙烯共聚单体
一、超高分子量聚乙烯概述
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种高性能的工程塑料,具有优异的力学性能、化学稳定性和耐磨性。
其分子量高达100万至500万,远高于普通聚乙烯。
由于其独特的物理和化学性质,超高分子量聚乙烯被广泛应用于各个领域。
二、共聚单体的作用与分类
共聚单体是指在超高分子量聚乙烯合成过程中,加入一定比例的单体与主链上的单体共同组成聚合物。
共聚单体的作用是改善超高分子量聚乙烯的性能,提高其应用领域的适应性。
根据单体的类型,共聚单体可分为两类:非活性共聚单体和活性共聚单体。
非活性共聚单体:在聚合过程中,非活性共聚单体与主链上的单体不发生化学反应,仅通过物理吸附与主链结合。
这类共聚单体对超高分子量聚乙烯的性能改善作用较弱。
活性共聚单体:活性共聚单体在聚合过程中与主链上的单体发生化学反应,形成共价键连接。
这类共聚单体能够显著改善超高分子量聚乙烯的性能,提高其应用领域。
三、超高分子量聚乙烯共聚单体的应用领域
1.航空航天领域:由于超高分子量聚乙烯共聚单体具有轻质、高强度、耐磨损等优点,可用于制作飞机内饰、发动机零件等。
2.汽车工业:超高分子量聚乙烯共聚单体可用于制作汽车零部件,如传动
系统、刹车系统等,以提高汽车的燃油效率和安全性。
3.建筑领域:超高分子量聚乙烯共聚单体可作为建筑材料的增强剂,提高建筑材料的力学性能和耐久性。
课程名称高分子材料及应用学院高分子科学与工程专业高分子材料与工程指导教师刘向阳学生姓名王辰学号 0843001143超高分子量聚乙烯(UHMWPE)多孔膜引言:UHMWPE是一种线性聚合物,分子量常在100万到500万,结晶度68%~85%,密度0.92~0.96g/cm³。
1957 年由美国联合化学公司用齐格勒催化剂首先研制成功。
同众多的聚合物材料相比,UHMWPE具有摩擦系数小,磨耗低,耐化学药品性优良,耐冲击、耐压性、抗冻性、保温性、自润滑性、抗结垢性、耐应力开裂性、卫生性等优点。
是一种价格低廉性能优越的工程塑料。
而UHMWPE 微孔材料是一种非常重要的新型功能性材料,1980 年由P. Smith 等人研制成功,后来,J. S. Mrozinski 发展了热致相分离(TIPS)法,制备出了微孔聚乙烯片材工艺,微孔是在UHMWPE 加工过程中形成的。
片材经过双轴拉伸,热定型后,厚度只有0. 6mm,典型产品的密度为0. 69g/ cm3;平均孔径0. 081μm;最大孔径163. 64μm;分布峰孔径0. 025μm;孔径分布宽度0. 31μm;孔径分布均匀程度3. 24;孔隙率为67. 6%。
[1]国外已经成功地实现了UHMWPE 微孔滤膜、微孔隔板制品的工业化生产。
这种微孔材料应用于多种领域可实现低能耗的非均相分离;使复杂的药物分离提纯工艺大大简化;可以广泛应用于蓄电池隔板和免维护铅酸蓄电池。
1微孔膜的制备在对超高分子量聚乙烯的加工过程中遇到的最明显的困难就是高的分子量造成粘度高熔体流动性差,但对于加工成膜来说加工难度还在于没有合适溶剂溶解它,而这主要是有其高结晶度导致的。
但随着不断地探索研究,其成模加工技术开始逐渐成熟。
由Loeb和Sourirajan首先提出的浸入凝胶法(亦称湿法)成功地克服了干法成膜固化速度缓慢的缺点,可用于更广泛的聚合物/溶剂体系和制出具有自支撑能力的膜形式。
但由于迅速的溶剂-非溶剂交换,湿法膜表面的液-液分相因过快的固化而终止.所以表层孔隙率往往偏低,且支撑层也容易由于非溶剂扩散导致大孔结构产生和膜强度降低。
制作微孔膜的一项重要技术革新是热致相分离法(thermally induced phase separation,TIPS) ,基于高分子溶液高温相容低温分相的原理形成微孔。
这种方法用于致平板式微孔膜。
实验室制法主要步骤是将超高分子量聚乙烯和溶剂加入烧瓶,用氮气保护并密封,然后加热一段时间后使得聚乙烯均匀溶解,然后将样品至于水或冰中淬冷固化,用丙酮多次长时间萃取体系中溶剂。
在这个过程中,聚乙烯的分子量和聚乙烯与溶剂的比例还有冷却速率都会影响到最终成膜的效果;比如,在以二苯醚为溶剂分别于同温度的空气和水中冷却的结果如图1,2,由于水的比热大,使得分离速率高,相分离驱动力大。
由图2(a-d,f-i)树枝状微孔结构可以很清晰地看出,旋节分离机理很明显。
即在整个体系中,由于聚合物相是主体,所以富聚合物相在与溶剂相分离时同种物质倾向于聚在一起,于是含量少的成了不连续海岛装结构同时,UHMWPE 的加入使溶液粘度很高,聚合物和溶剂体系不能形成均一溶液,高粘度UHMWPE 溶液限制粗化过程。
所以在图1中由于相分离驱动力不足,使得微孔扩展的不够充分。
[2]a)1O,(b)2O,(c)30,(d)4O,和(e)50wt%(~放大倍数)f)1O,(g)20,(h)30,(i)40和(j)5o%(高放大倍数)图1不同浓度下,uHMwPE/二苯醚体系的微孔结构(20℃的空气中冷却)(a)10, (b) 20, (c) 30, (d) 40, (e) 50wt%(低放大倍数);(f) 10, (g) 20, (h) 30, (i) 40, (j) 50%(高放大倍数)图2 不同浓度下,UHMWPE/ 二苯醚体系的微孔结构(20 ℃的水中冷却) 而在不同降温速率下成膜的孔隙率如表1,冷却速率高则孔隙率高。
聚乙烯分子量不同时成膜的效果如图3,根据所查文献的解释, 图2a、2b、2c为放大倍率较低的扫描电镜,可以看出3种不同分子量的聚乙烯所成膜的断面中都有球晶结构。
图2a为HDPE一2200J所成膜的孔结构,其中球晶分布非常均匀,并且较小,这可能是因为HDPE一2200J的分子量较低,溶液粘度小,流动性好,在冷却过程中,受降温的影响较为一致。
另外小分子量的聚合物链不容易结晶。
图2c为UHMw—PE 膜的孔结构,其中的球晶结构最为明显,这可能是由于UHMW—PE的分子量很大,溶液粘度很大,流动性差,受降温影响不均匀,产生的相核较少,并且在相互融合的过程中,球晶维持自身形态的能力较强,而造成球晶问的融合不像图2a那样完全。
图2b的情况则介于两者之间。
图2d、2e、2f为相应的高倍率扫描电镜图。
图2d孔结构均匀,孔径较大,图2e为HDPE一5200S的孔结构,和前者类似,但已经有了向枝条状结构发展的趋势,与图2d的孔结构也不完全一样,并且与图2d相比,它的平均孔径偏小。
从相变的基本过程看,这些过程都应当源于富聚合物相的成核生长过程,简单的说就是形成新相的过程从胞腔状孔结构的平均孔径变化规律看,聚合物的分子量越大,流动性越小,液-液分相过程受到抑止,膜的平均孔径就越小。
这可能是铸膜液的粘度较大,同时新相核的生长速率较慢,成核生长过程未能充分完成,溶液体系也容易固化并加剧了对液一液分相的抑制所致。
[3]表1 不同冷却速率下UHMWPE/ 二苯醚孔隙率另一种微孔膜制备方法的原理很简单,就是将无机填充剂与聚合物混合并加工成型,再用适当的萃取剂将无机填充剂萃取出来,则剩下的空间就成为微孔。
这种方法用来制压制成型的片材,厚度要比上一种方法制的膜厚。
在该种方法制备过程中添充剂粒度和添加量显著影响孔径大小和均匀性。
为了提高微孔材料的孔隙率, 同时减小孔径, 并使强度达到一定要求, 一般将填充物的粒度减小, 但是当填充物的粒度过小时, 填充物在聚合物中分散困难, 因此, 填充物粒径的选择是一个关键的问题。
Fig.2 SEM images of cross section for various PE porous membranes(wPE一0.3,quenched in 2O℃water)a— HDPE 22ooj.b— HDPE一5200S;c— UHMW-PE;d— HDPE一22ooj;e— HDPE一5200S~f— UHMW-PE 另外, 填充量的大小也是关键参数之一。
以Nacl作填料为例,将NaCl 粉碎, 粒度为20 目, 分别按20%、30%、40%、50%、60% 的添加量, 与超高分子量聚乙烯(UHMWPE) 混合均匀, 压片成型, 随模具自然冷却。
将制备的片样纯水浸渍提取15 h, 制成超高微孔材料, 测定微孔材料的平均通水量、孔隙率(% )、平均孔径(mm )、微孔状态。
样品在偏光显微镜下(400倍) 的图像如图4 所示。
从这组图片可看出,在不同填充量的状况下,孔隙率是明显不同的;当Nacl量为20%时,孔隙率几乎为零,体系中基本是聚乙烯结晶占据绝大部分空间,当填充量为40%孔隙量明显增加,Nacl占50%的情况下,空隙所占体积基本与结晶相当,如果填充量达到60%以上,会对体系连续性产生极大影响,这时材料物理性能被破坏无法加工成型。
另外通过测定膜的通水量也可以对其性能进行评估,实验证明当N aCl 含量为20% 时, 聚合物内部难以形成有效的开放通孔结构, 微孔材料的水通量很小; 当N aCl 的含量达到40% 时, 微孔材料的微孔尺寸迅速增大,水通量也随(a) 20% (b) 30% (c) 40% (d) 50% (e) 60%图4之增加,NaCl 含量为50% 时微孔材料的水通量和平均孔径性能良好;当NaCl 含量超过到60% 时,微孔材料的水通量虽有增大, 但是由于聚合物基体的强度太小,微孔成型加工困难。
综合分析获得用100 目NaCl 为填充剂的超高微孔材料,当填充量达到50% 时,材料的性能达到最佳状态。
[4]2.微孔膜的改性微孔膜的组要用途是过滤,而过滤的主要是水的各种溶液,比如污水处理,中药过滤等等,但UHMWPE微孔膜表面呈惰性和疏水性,在水处理和生物分离中易被污染,从而使膜性能变差。
膜表面改性是获得具有良好分离性能和低污染膜的一种很有前景的方法。
而根据搜索查到了一种接枝亲水连段是一种可行方法,制好的微孔膜用臭氧处理后,接枝HEMA和MAA,然后进行一系列测试,首先是蒸汽吸附测试,将改姓的膜放入容器抽真空,想容器内通入水蒸气,同时记录膜质量的变化,结果如图 5图5分别测量在不同压力下UHMwPE微孔膜接枝前后的去离子水通量.测量前先把膜在0.8 MPa的压力下压实1 h,然后将压力降至0.05 MPa,测量膜透过20 mL去离子水所需要的时间,重复测量至3次数值基本相差不大,计算膜的去离子水通量,记为加;测量完毕后,将贮液罐中的去离子水换成浓度为4000mg/L、pH为7.O的BSA水溶液,在O.05 MPa压力下稳定后,测量一定时间内透过液的质量,BSA 溶液的通量记为Jl;测量后,将透过液返回贮液罐,以保持料液的体积平衡.测量前,需用乙醇润湿未改性膜,以使BSA溶液能够完全浸润膜。
BSA溶液过滤完毕后,用去离子水清洗膜3次,以除去吸附的BSA,再在相同条件下,重复测量BSA 溶液的通量变化。
得到如图 6结果, 随着接枝率的增加,膜的水蒸气吸附率逐渐上升,当接枝率增加至20.0%以上时,其水蒸气吸附率达到85%左右,说明单体接枝率增加时,膜的亲水性提高,而吸附在改性膜上的BSA量明显小于末改性膜,并且随着接枝率的增加,改性膜表面吸附的蛋白质越米越少。
但值得注意的是当体接枝率为25 0%时,其BSA吸附只有原膜的I5%左右,这说明随着膜表面康水单体的接枝量增加,膜与虽然接枝率小于18%时水的透过量会增加,但是超过该数值是由于过多的接枝会造成空隙变小,反而影响水的透过率。
[5]图6这样的结果说明,改性后的微孔膜可以在增加水的透过率的同时,减少对蛋白的吸附,或使得吸附可以更容易洗掉。
3结语描述了最基本的超高分子量聚乙烯微孔膜的制备过程性能和改性方式,但由于这种性能优异的超高分子量聚乙烯基体塑料膜材料越来越多的被使用,而不同的应用方向上对于其性能有各自的侧重要求,所以要想使得该种材料更好的为人们服务,还是要进行更多的改性,比如混入液晶材料,利用它对熔体的切力变稀作用,使熔体流动性增加,又比如,UHMWPE的一大缺点就是耐热性不好,所在超高分子量聚乙烯中混入聚丙烯,由于PP的耐热性明显好于UHMWPE。
只有不断的根据需要对其改性,才能使得这种材料的用途更广泛。