[发明专利]用于生产凝胶挤出制品的聚合物组合物以及由其制造的聚合物制品

说明书

描述了一种用于生产凝胶挤出制品的聚合物组合物。该聚合物组合物含有与增塑剂组合的聚乙烯颗粒。特定的选择聚乙烯颗粒以使得该颗粒在凝胶加工期间与增塑剂组合时，快速形成均匀的凝胶状材料。在一种实施方案中，用于生产该颗粒的聚乙烯具有相对低的堆密度。可替代地或另外，该颗粒可以具有仔细控制的粒度分布。可以生产具有很少缺陷至没有缺陷的聚合物制品如纤维和薄层。

相关申请

本申请基于并且要求提交日为2017年8月17日的美国临时申请系列号62/546857的优先权，其以其全部通过引用结合至本文。

背景

聚乙烯聚合物有众多和多样的用途和应用。例如，高密度聚乙烯是有价值的工程塑料，具有独特的耐磨性、表面润滑性、耐化学性和冲击强度的组合。它们在用于绳索和防弹成形制品的高强度纤维的生产中和在其他细长制品(如用于锂电池组的隔膜)的生产中获得应用。然而，由于这些材料在熔融状态下的流动性随着分子量增加而降低，因此通过常规技术如熔体挤出来加工并不总是可行的。

一种由聚乙烯聚合物生产纤维和其他伸长部件的可替代方法是通过其中将聚合物与溶剂组合的凝胶加工进行。所形成的凝胶被挤出成纤维或膜，并且可以在一个或两个方向上拉伸。同样，溶剂的部分或全部可从产品中除去。

然而，在过去，在凝胶加工聚乙烯聚合物中遇到一些问题。例如，在聚乙烯聚合物凝胶挤出期间，凝胶斑点的出现可危及所形成的产品的物理性能。凝胶斑点通常指的是在挤出过程期间，没有完全溶解或与溶剂紧密结合的聚乙烯聚合物。例如，当形成膜时，这些凝胶斑点可使得产品不能用于一些应用如电池组分隔体应用。在过去，为了除去凝胶斑点，凝胶加工用低分子量的聚合物进行，这可降低所形成的产品的强度。可替代的，可以增加加工时间，以便希望在挤出前消除凝胶斑点。然而，增加加工时间降低了生产量和增加了加工成本。

鉴于以上，存在对于改进的聚乙烯组合物的需求，该组合物能够以相对快的速度进行凝胶纺丝或凝胶挤出，而不会形成凝胶斑点或其他杂质。还存在对于使用凝胶加工由聚乙烯聚合物生产挤出制品的改进的方法的需求。

概述

一般而言，本公开内容涉及非常适合于凝胶加工应用的聚乙烯组合物。例如该聚乙烯组合物可用于生产伸长制品如薄层、膜、纤维等。根据本公开内容，聚乙烯如高密度聚乙烯树脂与增塑剂组合以形成凝胶状材料。根据本公开内容，特定的选择聚乙烯树脂以便具有仔细控制的堆密度和/或仔细控制的粒度分布。已经发现聚乙烯树脂特性明显改善了凝胶状材料的快速形成，而没有任何残留的凝胶斑点或杂质，该凝胶斑点或杂质可导致在组合物被挤出时产品的缺陷。

例如，在一种实施方案中，本公开内容涉及一种用于生产凝胶挤出制品的聚合物组合物。该聚合物组合物包含与聚乙烯树脂共混的增塑剂。聚乙烯树脂可由高密度聚乙烯如高分子量聚乙烯制成。例如在一种实施方案中，树脂由超高分子量聚乙烯制成。该聚乙烯树脂与增塑剂组合，以产生能够被挤出的凝胶状组合物。根据本公开内容，聚乙烯树脂具有以下特性中的至少之一：

(1)小于约0.35g/cm³的堆密度；和/或

(2)小于125微米的中值粒度(d50)和其中90％的所述颗粒具有小于约180微米的粒度。

在一种实施方案中，聚乙烯树脂颗粒包括上述特性二者。已经发现上述聚乙烯颗粒明显改善了聚乙烯聚合物的凝胶加工。例如，已经发现具有以上特性中的至少之一的聚乙烯颗粒与增塑剂快速组合，产生均匀的凝胶状材料。因此，可以将以上的组合物放入挤出机中，以便在非常短的时间量内产生凝胶状组合物，而不会形成未溶解或未与增塑剂均匀共混的凝胶斑点或其他小颗粒。