[发明专利]用于从超高分子量聚乙烯生产多孔制品的方法

说明书

提供了平均分子量为至少500,000g/mol且焓为至少190J/g的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)聚合物。UHMWPE聚合物可包含至少一种共聚单体。使用UHMWPE聚合物来形成膜，其在延展时具有节点和原纤维结构。UHMWPE膜具有与膜中原纤维相关的约150℃的吸热。膜的孔隙率百分比为至少25％，并且在示例性实施方式中，孔隙率百分比为至少60％。另外，UHMWPE膜的厚度低于1mm。可通过润滑UHMWPE聚合物、将经润滑的聚合物在低于UHMWPE聚合物熔点的温度下压制形成带状物、并且在低于UHMWPE聚合物的熔融温度的温度下延展带状物来形成UHMWPE膜。

技术领域

本发明一般涉及超高分子量聚乙烯(UHMWPE)聚合物，并且更具体地，涉及用于从高度结晶的超高分子量聚乙烯聚合物形成多孔制品的方法。

发明背景

超高分子量聚乙烯是本领域已知的。由超高分子量聚乙烯制成的制品具有以下性质，如韧性、冲击强度、耐磨性、低摩擦系数、伽马电阻、和对溶剂和腐蚀性化学物质侵蚀的抗性。因为与超高分子量聚乙烯相关的有利性质，已经在多种应用中使用超高分子量聚乙烯，如接合关节假体的承重组件，减震器盘，液压缸，运动设备，包括但不限于，滑雪板、滑雪杆、眼镜架、保护头盔、攀爬设备，以及航天中的专门应用。

可通过压塑、柱塞式挤出、凝胶纺丝和烧结来对UHMWPE聚合物进行加工。然而，这些常规工艺具有一种或多种不希望的特征或性质，如需要高溶剂水平、在超过UHMWPE聚合物的熔融温度下进行加工，产生无孔结构，和/或加工是高成本和/或缓慢的。因此，现有技术中存在对制备在低于熔点下加工、具有高强度、具有节点和原纤维的微结构并且是高度多孔的UHMWPE制品的工艺的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备多孔超高分子量聚乙烯(UHMWPE)膜的方法，该方法包括：(1)使具有至少500000g/mol的分子量的超高分子量聚乙烯聚合物润滑形成经润滑的聚合物，(2)使经润滑的聚合物在低于超高分子量聚乙烯聚合物的熔点的温度下压制形成带状物，并且(3)使该带状物在低于超高分子量聚乙烯聚合物的熔化温度的温度下延展成膜。UHMWPE膜具有通过原纤维互相连接的节点结构。另外，UHMWPE膜具有约145℃至约155℃的吸热，其与膜中的原纤维相关。在至少一个实施方式中，经润滑的UHMWPE聚合物经柱塞式挤出。任选地，可以在低于UHMWPE聚合物的熔化温度的温度下对带状物进行压延。压延温度可以是约120℃至约135℃。另外，可在延展之前从带状物中去除润滑剂。UHMWPE聚合物的熔化温度(吸热)是约139℃至约143℃。

本发明的另一个目标是提供制备多孔超高分子量聚乙烯(UHMWPE)膜的方法，所述方法包括：(1)使经润滑的分子量为至少500000g/mol且熔融焓为至少190J/g的UHMWPE聚合物经压制并在低于UHMWPE聚合物的熔化温度的温度下加热形成带状物，并且(2)在低于UHMWPE聚合物的熔化温度下延展该带状物以形成多孔UHMWPE膜。处理步骤可包括柱塞式挤出经润滑的UHMWPE聚合物。而且，该带状物可任选地在约120℃至约135℃的温度下压延。在示例性实施方式中，UHMWPE聚合物的分子量为约2,000,000g/mol至约4,000,000g/mol。另外，UHMWPE可包含至少一种共聚单体。

在本发明的另一个实施方式中，提供了由具有至少500,000g/mol的分子量和至少190J/g的熔融焓的UHMWPE聚合物形成的多孔膜。UHMWPE膜具有节点和原纤维结构。另外，UHMWPE膜展示出与UHMWPE聚合物相关的第一吸热和与膜中的原纤维相关的第二吸热。UHMWPE膜是薄的，具有低于约1mm的厚度，并且在一些实施方式中，厚度为约0.08mm至约0.5mm。另外，UHMWPE膜可具有至少60％的孔隙率百分比。

本发明的优势在于UHMWPE膜具有最高达90％的孔隙率百分比。

本发明的优势在于延展的UHMWPE聚合物膜是多孔的且具有高强度。