CN1004364B - 连续制备均匀的高分子聚合物溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续制备高分子聚合物均匀溶液的方法，其中，使用一台装着交替混合和输送装置的压出机，使高分子聚合物的悬浮液真正转变为高分子聚合物溶液，以便通过挤压，制成凝胶纤丝、条带、管子和薄膜，而该压出机操作时，其机械剪切速度为３０－２０００秒－１，悬浮液在压出机内的停留时间比较短。
Description
本发明涉及一个连续制备均匀的高分子聚合物溶液和均匀的凝胶制品的新方法，该法是以存在于合适溶剂中的，细碎的高分子聚合物的悬浮液作原料，并在比较高的浓度范围内，在所要求的很短时间内实现的。
现在，由高分子聚合物溶液，特别是线型高分子聚乙烯溶液，生产具有高抗张强度和高模量的高聚物制品，特别是纤丝和丝条，这在许多专利中已有其生产方法的叙述。请看下列专利，例如，美国专利4，344，908;4，411，845;4，422，993;4，430，383;和4，436，689。还有美国专利4，137，394。
一般地说，在这些已知的方法中，是把浓度最高约为20%（重量）的高分子聚合物溶液，通过一个或者是园形的，或者是狭长的小孔，被拉长或挤压而成纤丝或丝条。随后，将该纤丝或丝条冷却到胶凝点以下的温度，就转变成凝胶状态的纤丝或丝条。此后，在高温下，在首先除去全部或部分溶剂，或没有除去全部或部分溶剂的情况下，再把凝胶纤丝或丝条伸展或拉伸。
人们还认为，对于这样的技术，采用均匀的高聚物溶液这一点是十分重要的，如果溶液不是高度均匀性的，则在制成材料的整个过程中，纤丝或丝条的质量，及其在凝胶状态时的拉伸性就会受到严重的有害影响，而实际上使产品的性能不稳定。
过去，制备这样的高聚物溶液的典型方法是，在一种合适的溶剂中，搅拌高分子聚合物，以便形成溶液。但是，人们认为，要形成这样的溶液是不容易的，而且相当费时间。这一情况部分是由于下述事实造成的，即当加工含有很高分子量的聚合物料时，（例如，其重量平均分子量至少为4×10＊，或特别是约在8×105以上的聚乙烯），所用的机械力在搅拌过程中往往会使正常的线团高聚物分子伸长，由于这一效应，分子本身就产生一个力图使自己重新收缩成线团分子的收缩力。通常，在进行搅拌时，所观察到的最终结果是，高分子聚合物的分子往往聚集在搅棒或其他装置的周围，并沿着搅棒或其他装置爬升，这种现象在文献中已有描述，即通常所说的韦森堡效应。
这一效应是正常搅拌高分子聚合物所固有的，因而它成为形成均匀溶液试验时的一个主要问题。当对溶液进行比较剧烈或快速搅拌时，当聚合物的浓度增加时，以及当聚合物的分子量增大时，就增强了韦森堡效应。人们懂得，在上述条件下，结果就形成不均匀的高聚物溶液，韦森堡效应对凝胶纤丝、丝条或薄膜的性能产生有害的影响。
实际上，只有采用很低的搅拌速度，和使用比较稀的高聚物溶液时，才能应用这一技术来制备均匀的溶液。人们知道，当溶液的浓度增加时，溶液具有极高的粘性，在这种情况下进行搅拌就比较费力，而且随后把高粘性溶液输送到喷丝头或常用的其他挤压设备，以便形成凝胶纤丝或丝条，这一操作也变得十分困难。
另一个缺点是，由于采用低速搅拌，就需要增加搅拌时间，因而产生如下的困难，即如果不采取极端措施以除去所存在的氧气，则高聚物分子将发生降解。
此外，由于随着高聚物分子的分子量的增加，其粘度影响也相应增大，实施这一方法也就十分困难。
上述这些问题在先有技术中有不同的看法，美国专利4，137，394对这些问题作了说明，关于制备方法，实际讨论了减低结晶速度，从而必须减低搅拌速度的问题。另外，美国专利4，413，110叙述了一个方法;即把高分子聚烯烃悬浮在石蜡油中，文中指出，在高温下，必须缓慢搅拌悬浮液几小时。如果没有采取特殊措施，则上述这些条件恰好正＊＊＊＊
Claims (12)
1、一种连续制备高分子聚合物均匀溶液的方法，其中包括：在合适的溶剂中形成细碎的高分子聚合物的悬浮液，而使用的溶剂在室温下是液体，在一定温度下，通过螺杆压出机将上述悬浮液加工，该温度需高过所述聚合物在所述溶剂中的溶解温度，而低于溶剂在通常的操作压力下的沸点，并且应用混合和捏和处理，以便使所述悬浮液在压出机中转变成均匀的溶液，其特征在于，高分子量聚合物通过装配有交替混合和输送部件的螺杆挤压机混合输送，该螺杆压出机的转速为30-300转/分，悬浮液在压出机内的停留时间（t）小于0.3D（单位：分钟），其中D为所述压出机的直径（单位：毫米），并且机械剪切速度为30-2000秒-1。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于使用了正旋转双螺杆压出机。
3、按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述悬浮液在压出机中所需的停留时间（t）小于（0.2×D）分钟。
4、按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的停留时间最多为30分钟。
5、按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚合物是一种其重量平均分子量至少是4×105的线型聚乙烯。
6、按照权利要求5所述的方法，其特征在于所述分子量至少为8×105。
7、按照权利要求1或5所述的方法，其特征在于所述压出机内悬浮液和溶液的温度应保持在140-220℃温度范围内。
8、按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述压出机的转速为150-300转/分。
9、按照权利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的悬浮液转变为至少含有50%（重量）溶剂的均匀溶液。
10、按照权利要求1或5所述的方法，其特征在于所述悬浮液中的高聚物含量为1-40%（重量）。
11、按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的机械剪切速度为100-300秒-1。
12、按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于用分开送进原料的方法，把细碎的聚合物和溶剂引入压出机内，而悬浮液和溶液都是在压出机内部形成的。
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