高倍熱拉伸高分子量聚乙烯片材的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及尚分子量聚乙稀材料，是一種尚倍熱拉伸尚分子量聚乙稀片材的制備方法。
【背景技術】
[0002]高分子量聚乙烯由于具有抗沖擊、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)點正在逐漸在工業(yè)上推廣應用。目前的應用中主要為管材。板材的應用主要在民用產品上試用。這些高分子量聚乙烯板材厚度較大，拉伸強度在25MPa以下，硬度45左右，拉伸強度和彈性模量都偏低。應用在工業(yè)領域性能和價格優(yōu)勢不明顯。超高分子量聚乙烯膜片有幾個明顯弱點:第一，由于超高分子量聚乙烯的熔融指數(shù)為零，螺桿擠出極為緩慢，生產加工慢，周期長，影響產品的市場競爭力；第二，超高原料比高分子量聚乙烯原料貴20%左右，導致產品成本上升;第三，超高分子量聚乙烯分子鏈太長，不易焊接和熱熔，導致制作下游產品困難。超高分子量聚乙烯膜片是采用螺桿擠出管材，然后將管材剖開、展平制出板材坯料，結果產品膜片中存在內部應力，導致產品易扭曲變形，影響了其使用價值。而高分子量聚乙烯片材克服了上述弱點，制作加工快，產品成本低，易于焊合熱熔制造下游產品，從而市場應用更為廣闊。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種高倍熱拉伸高分子量聚乙烯片材的制備方法及，將高分子量聚乙烯片材直接應用于工業(yè)上。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術方案實現(xiàn):高倍熱拉伸高分子量聚乙烯片材的制備方法，包括下述步驟:
①按重量份計取超高分子量聚乙烯樹脂95份、聚乙烯蠟4.5份、炭黑0.5份，將上述原料混合后置入單螺桿擠壓機內，擠出坯板，單螺桿擠壓機的出口安裝薄板擠出模具，薄板擠出模具設置第一進料板和第二進料板，第一進料板和第二進料板分別與單螺桿擠壓機出口相接，第一進料板與第一模板一端連接，第一模板的另一端與第一擠出板連接，第二進料板與第二模板一端連接，第二模板另一端與第二擠出板連接，第一擠出板上開設第一出料槽，第二擠出板上開設第二出料槽，第一進料板上開設第一進料槽，第二進料板上開設第二進料槽，第一進料槽的第一底面為斜面，第二進料槽的第二底面為斜面，第一底面的下端面與第一模塊的長度方向的夾角<^為20°-35°，第一底面的上端至第一模板的連接端設置第一直面，第二底面的下端面與第二模具的長度方向的夾角<^為20°-35°，第二底面的上端與第二模板的連接端設置第二直面，第一模板上開設第一凹槽，第一凹槽靠近第一擠出槽一端與第一擠出槽相通，第一凹槽靠近第一擠出槽一端設置寬度和高度均與第一擠出槽相同的第三出料槽，第一凹槽的最大寬度為D9，第一凹槽靠近第一進料板一端的寬度與第一直面的寬度相同，第一凹槽的寬度自靠近第一進料板上端始逐漸增大至最大寬度，然后逐漸收縮并與第三出料槽上端連接，第一凹槽底面自靠近第一進料板上端起至靠近第三出料槽下端依次設置第一平面、第一斜面和第一弧面，自第一弧面靠近第一斜面的一端始至靠近第三出料槽下端止依次設置第二斜面、第三斜面、第四斜面、第五斜面和第六斜面，第二模板的結構與第一模板的結構相同；
②將坯板導入第一壓延機內進行壓延，得到預坯板，第一壓延機輥筒的溫度為120°C-130°C，第一壓延機的速度為0.2-0.5米/分鐘；
③將預坯板導入第一熱甬道加熱，第一熱甬道的溫度為115°C，第一熱甬道的長度為1.5米，經過加熱的預坯板導入第二壓延機內進行壓延，得到預薄板，第二壓延機的速度為
0.8-2米/分鐘，第二壓延機輥筒的溫度為125°C ；
④將預薄板導入第二熱甬道加熱，第二熱甬道的長度為1.5米，第二熱甬道的溫度為120°C，加熱后的預薄板導入第三壓延機進行壓延，得到成品薄板，第三壓延機輥筒的溫度為110°C，第三壓延機的速度為為2-5米/分鐘；
⑤將成型薄板置入熱定型機上熱定型，熱定型機的壓板溫度為130°C_140°C，行進中定型2-3分鐘后，導入冷卻定型機定型，得到高倍熱拉伸高分子量聚乙烯片材。步驟①所述的第二斜面與第三斜面相交處的第一深度為L3、第一寬度為D3，第二斜面與第四斜面相交處的第二深度為L4、第二寬度為D4，第四斜面與第五斜面相交處的第三深度為L5、第三寬度為D5，第五斜面與第六斜面相交處的第四深度為L6、第四寬度為D6，第一斜面與第二斜面相交處的第五深度為L2、第五寬度為D2，第一斜面與第一平面相交處的第六深度為U、第六寬度為Di，第六斜面與第三出料槽相交處的第七深度為L7、第七寬度為D7。所述第六深度1^是15-20_、第八寬度Di是30-40mm;第五深度L2是50-60mm、第五寬度D2是250-280mm;第一深度L3是40_45mm、第一寬度D3是300-350mm;第一■深度L4是30-3 5mm、第一■寬度D4是360-400mm;第二深度L5是25-28mm、第三寬度05是420-450111111;第四深度L6是17-22mm、第四寬度D6是460-500mm;第七深度L7是10-15mm、第七寬度D7是520-600mm。所述第六深度Li是20mm、第六寬度Di是40mm、第五深度L2是50mm、第五寬度D2是250mm、第一深度L3是45mm、第一寬度D3是300mm、第二深度L4是35mm、第一■寬度D4是400mm、第二深度Ls是25mm、第二寬度Ds是450mm、第四深度L6是20mm、第四寬度D6是500mm、第七深度L7是15mm、第七寬度D7是550mm。所述超高分子量聚乙烯樹脂的分子量為50-99萬單位，聚乙烯蠟的分子量為3000單位。步驟①所述的單螺桿擠壓機的轉速為13-18轉/分鐘。步驟①所述的單螺桿擠壓機的輥筒承壓力為20-30Mpa。第一模板的厚度為90mm、長度為900mm。
[0005]本發(fā)明將高分子量聚乙烯坯料進行高倍熱拉伸，拉伸倍數(shù)在5-10倍，使所得板材的拉伸強度大大增加，從25MPa增加到lOOMPa以上，彈性模量和硬度也增加2_3倍，機械性能優(yōu)異，從而可在工業(yè)領域獲得廣泛的應用。本發(fā)明直接采用擠出機板材成型模具制出型坯，消除了其內部應力，再經高倍熱拉伸制出片材，產品平滑規(guī)整，品相極佳，大大拓展了其應用領域。本發(fā)明的優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面:模具的厚度是普通聚乙烯模具的3倍，長度也是普通聚乙烯模具的3倍；由于模具流道變得很長，內部壓力又很高，所以僅靠普通聚乙烯模具入口處一排橫向小螺栓連接固定上下模板是絕對不行的，還要在模具縱向兩邊設置兩排直徑60mm左右的大螺栓;為了將流動性極差的原料在模具內展開，一方面模具入口的尺寸要加大3倍以上，并由圓變扁，另一方面模具內的分流和阻尼臺階變成多個，每一個臺階都要加高，加長，同時流道的兩邊各設置了一個又寬又深的槽溝，提高流道兩邊的流通能力;模具流道拋光后鍍硬鉻;模具出口流道涂聚四氟。
[0006]用本發(fā)明方法制備的片材厚度最薄可達到0.5毫米，表面無任何氣泡，萬米長度氣泡檢測為零，可以應用于工業(yè)、國防等多個領域。經檢驗，縱向伸長率為60%-100%；縱向抗拉強度為40-600MPa;橫向抗拉強度為40-50MPa，橫向伸長率為100%-600%，抗沖擊強度是PE100聚乙烯型材的2-3倍，抗環(huán)境應力開裂能力是PE100聚乙烯型材的2，5倍，耐磨性能是PE100聚乙烯型材的2倍，是鋼板的3-4倍，耐疲勞性是PE100聚乙烯型材的40-60倍。用本發(fā)明方法制備的片材具有自潤性好，不粘著性好的特點，不與任何物質發(fā)生化學反應，與任何物質無親和力，不結垢，不被海洋生物所附著。用本發(fā)明方法制備的片材密度為0.95g/cm3，具有較好的斷裂伸長率、柔韌性及輕質性，用本發(fā)明方法制備的片材由于表面極其光滑，還可廣泛應用于易結垢、易腐蝕的各種物體及場所。
[0007]用本發(fā)明方法制備的片材由于重量輕、厚度小，可廣泛應用于船體、潛艇等各類物體的表面粘附。
【附圖說明】
[0008]附圖1是本發(fā)明安裝在單螺桿擠壓機上使用的模具結構示意圖；附圖2是附圖1中A-A剖視結構示意圖；附圖3是附圖1中B-B剖視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明所述的高倍熱拉伸高分子量聚乙烯片材的制備方法，包括下述步驟:
①按重量份計取超高分子量聚乙烯樹脂95份、聚乙烯蠟4.5份、炭黑0.5份，將上述原料混合后置入單螺桿擠壓機內，擠出坯板，單螺桿擠壓機的出口安裝薄板擠出模具，薄板擠出模具設置第一進料板7和第二進料板8，第一進料板7和第二進料板8分別與單螺桿擠壓機出口相接，第一進料板7與第一模板1 一端連接，第一模板1的另一端與第一擠出板3連接，第二進料板8與第二模板2—端連接，第二模板2另一端與第二擠出板4連接，第一擠出板3上開設第一出料槽5，第二擠出板4上開設第二出料槽6，第一進料板7上開設第一進料槽9，第二進料板8上開設第二進料槽10，第一進料槽9的第一底面Ai為斜面，第二進料槽10的第二底面A2為斜面，第一底面Ai的下端面與第一模塊1的長度方向的夾角01為20°-35°，第一底面^的上端至第一模板1的連接端設置第一直面A3，第二底面如的下端面與第二模具26的長度方向的夾角<^為20°-35°，第二底面如的上端與第二模板2的連接端設置第二直面A4，第一模板1上開設第一凹槽11，第一凹槽11靠近第一擠出槽5—端與第一擠出槽5相通，第一凹槽11靠近第一擠出槽5—端設置寬度和高度均與第一擠出槽5相同的第三出料槽19，第一凹槽11的最大寬度為D9，第一凹槽11靠近第一進料板7—端的寬度與第一直面A3的寬度相同，第一凹槽11的寬度自靠近第一進料板7上端始逐漸增大至最大寬度，然后逐漸收縮并與第三出料槽19上端連接，第一凹槽11底面自靠近第一進料板7上端起至靠近第三出料槽19下端依次設置第一平面m、第一斜面B2和第一弧面B3，自第一弧面B3靠近第一斜面B2的一端始至靠近第三出料槽19下端止依次設置第二斜面B4、第三斜面況、第四斜面B6、第五斜面和第六斜面B 8，第二模板2的結構與第一模板1的結構相同；
②將坯板導入第一壓延機內進行壓延，得到預坯板，第一壓延機輥筒的溫度為120°C_130°C，第一壓延機的速度為0.2-0.5米/分鐘；
③將預坯板導入第一熱甬道加熱，第一熱甬道的溫度為115°C，第一熱甬道的長度為1.5米，經過加熱的預坯板導入第二壓延機內進行壓延，得到預薄板，第二壓延機的速度為0.8-2米/分鐘，第二壓延機輥筒的溫度為125°C ；
④將預薄板導入第二熱甬道加熱，第二熱甬道的長度為1.5米，第二熱甬道的溫度為120°C，加熱后的預薄板導入第三壓延機進行壓延，得到成品薄板，第三壓延