超 高分子量聚乙烯(UPE)膜的制备需针对其高熔融黏度、难加工的特性设计工艺,常见方法如下:
一、熔融挤出法
原理:将 UPE 树脂在高温下熔融(通常 180-220℃),通过挤出机螺杆输送至模头(如平膜模头、吹塑模头),挤出后经冷 却辊定型、牵引拉伸制成薄膜。
特点:工艺简单、连续性强,适合大规模生产;但需通过特殊螺杆结构(如屏障型螺杆)或添加流动改性剂改 善 UPE 的熔融流动性。
适用场景:制备无孔 UPE 基膜,用于防护、包装等基础领域。
二、溶液浇铸法
原理:将 UPE 溶解于特定溶剂(如石蜡油、十氢萘、矿物油等)中,形成均匀溶液后涂覆在玻璃、不锈钢等基材上,通过加热挥发溶剂,获得厚度均匀的薄膜,剥离基材。
特点:可精 准控制薄膜厚度(几微米至数百微米),制品纯度高、性能稳定;但溶剂回收成本较高,需注意环保处理。
适用场景:高精度薄膜、功能性涂层膜的制备,如医 疗包装膜、电子绝缘膜。
三、拉伸致孔法
原理:对 UPE 原始膜(通过熔融或溶液法制备)进行单向或双向拉伸,利用高分子链在拉伸过程中的取向、分离和局部断裂,形成微孔结构,孔径可通过拉伸倍率调控(一般 1-10μm)。
特点:可制备多孔膜,孔隙率高(30%-80%)、透气性好;力学性能因分子链取向显著提升。
适用场景:过滤膜(水处理、空气净化)、透气膜(防护服、包装膜)。
四、辐照交联法
原理:先通过熔融或溶液法制备 UPE 基膜,再用 γ 射线、电子束等辐照处理,使分子链发生交联反应,形成三维网状结构。
特点:显著提升薄膜的耐热性(使用温度可提高至 100℃以上)、耐溶剂性和抗蠕变性能;但需控制辐照剂量避免材料脆化。
适用场景:高性能工程膜,如高温环境下的防护膜、耐磨衬里膜。
五、共混改性法
原理:将 UPE 与其他聚合物(如普通 PE、PP)或添加剂(如纳 米碳酸钙、石墨烯)共混,通过熔融挤出或溶液法制备复合膜,改 善加工性或赋予新功能。
特点:可降低 UPE 的熔融黏度,提升耐热性、抗 老化性或导电性;成本较纯 UPE 膜更低。
适用场景:功能性薄膜,如抗 老化包装膜、导电薄膜。
六、烧结成型法
原理:将 UPE 粉末铺展成一定厚度的坯体,在惰性气氛中加热至接近熔点(130-150℃),使粉末颗粒表面熔融黏结,冷 却后形成多孔烧结膜。
特点:孔隙结构可控,耐化学性优异;但生产效率较低,薄膜较厚(通常>100μm)。
适用场景:粗过滤膜、化工防腐膜。
不同制备方法可调控 UPE 膜的结构(致密 / 多孔)、性能(力学强度、透气性、耐温性)和成本,需根据具体应用场景选择适配工艺。随着技术发展,复合工艺(如 “熔融挤出 + 拉伸致孔” 组合)正成为拓展 UPE 膜功能的重要方向。