1

文档序号:19641812发布日期:2020-01-07 13:12

本发明涉及有机化学材料领域,具体涉及一种uhmwpe稀溶液的制备及其溶解程度检测的五星体育。



背景技术:

近些年来,超高分子量聚乙烯(uhmwpe)树脂与小分子溶剂进行加工在高强纤维和锂电池隔膜领域得到广泛应用,由于uhmwpe大分子链紧密缠结的结构,使得其溶解非常困难,若uhmwpe树脂在溶剂中未能完全溶解,则在溶液中出现透明的“凝胶”颗粒(由于分子链间物理缠结点未能在溶剂中完全解缠而形成,不同于交联网络形成的凝胶),具体表现在uhmwpe树脂所制备的纤维或膜表面出现黑点、晶点或破孔等缺陷,对制品的性能和质量产生很大的影响,此外,溶液中含凝胶颗粒影响其加工稳定性。因此,制备均匀的uhmwpe溶液成为纤维和隔膜整个生产过程中重要的环节,使uhmwpe分子链在溶剂中发生充分解缠形成均匀溶液对纤维或隔膜的性能具有决定性的影响。

制备均匀的uhmwpe稀溶液以及对其溶解程度进行检测成为加工过程及产品性能的关键所在。

专利cn109721892a公布了一种偏氟乙烯热塑性树脂及其制备五星体育和应用,其中涉及一种聚合物凝胶含量的测试五星体育:将该聚合物挤出成薄膜之后可通过肉眼可见的缺陷数来测定。薄膜为透明的或不透明的,并且缺陷反射或折射光并显示为(更)不透明的区域(通常显示为深色或黑色区域或斑点)。通过成像软件记录每m2膜的此类斑点数得出聚合物的凝胶含量。缺陷的尺寸在0.06mm至1.00mm左右。此五星体育对测试样要求较高,需能够成膜且对光的透过性有一定要求。此外,该五星体育只能对膜表面的凝胶颗粒进行测定,与真实结果有一定偏差。

专利cn109153809a公布了一种聚乙烯树脂的分子改性五星体育,其中涉及一种通过索氏提取装置用沸腾的二甲苯对交联聚乙烯进行萃取后干燥称量计算交联聚乙烯凝胶含量,该五星体育在高温回流较长时间以实现对未交联聚乙烯部分的完全溶解,但该五星体育并不适用于由于大分子链的物理缠结而形成的不易溶解的“凝胶”颗粒,因为只要经过足够长时间的高温回流,物理缠结点所形成的“凝胶”最终会完全溶解在溶剂中。

专利cn102605440a公开了一种高浓度超高分子量聚乙烯纺丝溶液的制备五星体育,包括将分子量为500万到800万的超高分子量聚乙烯粉末和抗氧剂一起加入到溶剂中,高温溶解,制得低浓度的超高分子量聚乙烯溶液;将低浓度的超高分子量聚乙烯高温溶液在190~220℃下浓缩处理,得到均匀、完全溶解的10%~20%高浓度超高分子量聚乙烯溶液,其没有公开定量的溶解程度测定五星体育,不能清楚确定超高分子量聚乙烯的溶解情况。



技术实现要素:

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种uhmwpe稀溶液的制备及其溶解程度检测的五星体育,解决目前没有测量由大分子链的物理缠结点所形成的不易溶解的“凝胶”含量的五星体育的现状。

本发明的目的通过以下技术方案实现:

一种uhmwpe稀溶液的制备及其溶解程度检测的五星体育,该五星体育为,称取干燥的uhmwpe粉末或细小碎片,质量计为m1,将uhmwpe与溶剂混合,将混合液高温恒温静置一段时间后,进行机械搅拌,直至搅拌的扭矩稳定(在10min内扭矩的值随时间的变化波动在±5%以内即达到稳定状态);之后将混合液经过滤网快速过滤,收集滤网上的uhmwpe凝胶粒子,经萃取溶剂,真空干燥后的质量计为m2,以m2/m1的值作为判断uhmwpe溶解程度的参数,m2/m1数值越小,表明溶解程度越好;反之,m2/m1数值越大,表明溶解程度越差。实验结果表明,m2/m1数值在0~0.5%,表明uhmwpe溶解程度较好,此时“凝胶”粒子含量较低且粒径较小,几乎不会影响产品的性能及外观。

优选地,所述溶剂选自十氢萘、石蜡油、甲苯、二甲苯或三氯苯中的一种或多种。

优选地,所述溶剂含有抗氧剂,所述抗氧剂选自酚型抗氧剂、胺型抗氧剂、杂环类抗氧剂中的一种或多种,所述抗氧剂的浓度范围为0~1wt.%。

优选地,所述的凝胶粒子需经过溶剂萃取干燥后得到,所述的萃取剂选自二氯甲烷或碳氢萃取剂中的一种,萃取比为50,真空干燥的温度为60~80℃。

优选地,所述uhmwpe树脂的粘均分子量范围为0.5×106~5.8×106g/mol,浓度范围为0.05~0.5wt.%。

优选地,所述混合液高温恒温的温度范围为130~200℃,静置时间为0.5~3h,进一步优选温度范围为150~170℃,静置时间为1~2h,该温度范围下有机溶剂对uhmwp的溶解度较大,能够保证形成的uhmwpe稀溶液中不会因饱和而存在uhmwpe颗粒;静置时间过长会导致物理缠结点所形成的“凝胶”最终会完全溶解在溶剂中。

优选地,机械搅拌的转速为100~200rpm。

优选地,所述滤网的目数为180~220目,滤网的目数是根据uhmwpe的分子大小进行选择,避免将不在此粒径范围内的其他杂质也过滤下来。

优选地,所述滤网为金属滤网,过滤时,将金属滤网浸泡在进行高温恒温浴的uhmwpe稀溶液中,静置一段时间之后过滤并收集滤网上的uhmwpe凝胶粒子。

优选地,所述过滤的时间为20~30s,快速完成过滤。由于滤网进行过滤操作时,会将滤网取出稀溶液外,此时滤网温度降低,附着在滤网表面的稀溶液也会降温,可能会使uhmwpe部分析出,而快速过滤可减少这类情况的发生,减少对评价结果的影响。

本发明不同于目前已有专利对于聚合物因化学交联网络所形成的凝胶含量的测试,本发明创造性地将m2/m1的值(即(uhmwpe凝胶粒子的质量)/(uhmwpe树脂粉末的质量))作为判断uhmwpe溶解程度的参数的比值作为物理“凝胶”含量,用于定量评价uhmwpe的溶解程度,数值越小,表明其在溶剂中的溶解程度越好,对uhmwpe纤维及隔膜的加工具有重要的指导意义。区别交联结构的聚合物,升高温度或者延长溶解时间都不能使其溶解在溶剂中,本专利中的“凝胶”颗粒是通过大分子链间物理缠结点未能在溶剂中完全解缠而形成的,这种“凝胶”颗粒是在短时间内不能溶解在溶剂中,升高温度或延长溶解时间可能会充分溶解在溶剂中。对于实际生产,溶解时间过长会影响其生产效率,升高温度会导致聚合物分解,因而在加工时间内,为了不影响产品的性能,需使超高分子量聚乙烯树脂中未能完全溶解的“凝胶”颗粒含量最小化。

与现有技术相比,本专利所采用的五星体育不同于目前对已生产的产品透明斑点等瑕疵的检测判断超高分子量聚乙烯的加工性(溶解程度),本专利所使用的五星体育首次提出在原料配比阶段就能够实现对超高分子量聚乙烯树脂的溶解性进行定量的表征,有助于精准筛选原料,提高工业生产的良品率。

与现有技术相比,本发明制备得到的uhmwpe稀溶液浓度均匀,制备五星体育过程简单,检测五星体育简单、高效且检测标准准确地反映uhmwpe树脂的因大分子链物理缠结而不易溶解的“凝胶”颗粒含量。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

一种超高分子量聚乙烯(uhmwpe)稀溶液的制备五星体育,该制备五星体育具体为:分别称取uhmwpe树脂粉末、有机溶剂和抗氧剂,加入容器中混合形成稀溶液,将装有稀溶液的容器置于高温恒温浴中静置,再进行搅拌辅助溶解,形成均匀的uhmwpe稀溶液,高温恒温浴的温度范围为130~200℃,静置时间为0.5~3h。搅拌的时间为0.5~3h。其中,溶解程度检测五星体育该检测五星体育具体为:将金属滤网浸泡在进行高温恒温浴的uhmwpe稀溶液中,静置一段时间,之后过滤并收集滤网上的uhmwpe凝胶粒子,将uhmwpe凝胶粒子萃取过滤后称量,将(uhmwpe凝胶粒子的质量)/(uhmwpe树脂粉末的质量)的比值用于评价uhmwpe的溶解程度,比值越小,溶解程度越高。金属滤网的目数范围为180~220目,过滤的时间为20~30s。

实施例1

称取uhmwpe(粘均分子量为0.5×106g/mol)树脂粉末0.025g,称取49.95g石蜡油,添加抗氧剂168(浓度为1wt.%),将uhmwpe粉、石蜡油、抗氧化剂加入玻璃容器中,形成稀溶液(uhmwpe浓度为0.05wt.%),将uhmwpe/石蜡油的混合液放置在150℃恒温浴中先静置1h,再加以缓慢机械搅拌辅助溶解2h,直至扭矩随时间的曲线不出现明显的大波动表明uhmwpe溶解形成均匀稀溶液。然后将均匀溶液迅速(30s内)通过200目金属网对高温uhmwpe溶液(150℃)进行过滤,将滤网上的uhmwpe凝胶粒子收集,对其中的溶剂进行萃取干燥后称量凝胶粒子质量0g,则物理“凝胶”颗粒的含量为0%。

实施例2

称取uhmwpe(粘均分子量为1.2×106g/mol)树脂粉末0.05g,称取49.95g十氢萘,添加抗氧剂168(浓度为1wt.%),将uhmwpe粉、十氢萘、抗氧化剂加入玻璃容器中,形成稀溶液(uhmwpe浓度为0.1wt.%),将uhmwpe/十氢萘的混合液放置在150℃恒温浴中先静置1h,再加以机械搅拌辅助溶解1.5h,直至扭矩稳定,目测uhmwpe均匀溶解在溶剂中形成均匀溶液。然后将均匀溶液迅速(30s内)通过200目金属网对高温uhmwpe溶液(150℃)进行过滤,将滤网上的uhmwpe凝胶粒子收集,对其中的溶剂进行萃取干燥后称量凝胶粒子质量0g,则物理“凝胶”颗粒的含量为0%。

实施例3

称取uhmwpe(粘均分子量为2.1×106g/mol)树脂粉末0.25g,称取49.75g石蜡油,添加抗氧剂168(浓度为0.5wt.%),将uhmwpe粉、石蜡油、抗氧化剂加入玻璃容器中,形成稀溶液(uhmwpe浓度为0.5wt.%),将uhmwpe/十氢萘的混合液放置在160℃恒温浴中先静置1h,再加以机械搅拌辅助溶解1.5h,直至扭矩稳定,目测uhmwpe均匀溶解在溶剂中形成均匀溶液。然后将均匀溶液迅速(30s内)通过200目金属网对高温uhmwpe溶液(160℃)进行过滤,将滤网上的uhmwpe凝胶粒子收集,对其中的溶剂进行萃取干燥后称量凝胶粒子质量0.008g,则物理“凝胶”颗粒的含量为3.2%。

实施例4

称取uhmwpe(粘均分子量为3.5×106g/mol)树脂粉末0.25g,称取49.75g十氢萘,添加抗氧剂168(浓度为0.6wt.%),将uhmwpe粉、十氢萘、抗氧化剂加入玻璃容器中,形成稀溶液(uhmwpe浓度为0.5wt.%),将uhmwpe/十氢萘的混合液放置在150℃恒温浴中先静置1h,再加以机械搅拌辅助溶解1.5h,直至扭矩稳定,目测uhmwpe均匀溶解在溶剂中形成均匀溶液。然后将均匀溶液迅速(30s内)通过200目金属网对高温uhmwpe溶液(150℃)进行过滤,将滤网上的uhmwpe凝胶粒子收集,对其中的溶剂进行萃取干燥后称量凝胶粒子质量0.015g,则物理“凝胶”颗粒的含量为6%。

实施例5

称取uhmwpe(粘均分子量为5.8×106g/mol)树脂粉末0.25g,称取49.75g石蜡油,添加抗氧剂168(浓度为1wt.%),将uhmwpe粉、石蜡油、抗氧化剂加入玻璃容器中,形成稀溶液(uhmwpe浓度为0.5wt.%),将uhmwpe/十氢萘的混合液放置在180℃恒温浴中先静置1h,再加以机械搅拌辅助溶解2h,直至扭矩稳定,目测uhmwpe均匀溶解在溶剂中形成均匀溶液。然后将均匀溶液迅速(30s内)通过200目金属网对高温uhmwpe溶液(180℃)进行过滤,将滤网上的uhmwpe凝胶粒子收集,对其中的溶剂进行萃取干燥后称量凝胶粒子质量0.021g,则物理“凝胶”颗粒的含量为8.4%。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1