超高分子量聚乙烯膜的尺寸稳定性及结构研究

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为改善膜收缩性能,提高膜产品的尺寸稳定性,本文以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为原料,矿物油为稀释剂,二氧化硅(SiO2)为添加剂,铜丝与涤纶纱作为支撑材料,采用热致相分离(TIPS)法制备增强型UHMWPE/SiO2中空复合膜,通过扫描电子显微镜、声速取向、通量、强力等测试,对其收缩性能、渗透性能、力学性能、抗菌性能、防污染性能等进行研究。
  首先,探讨了SiO2添加量对于共混膜的结构与性能的影响。为了研究SiO2对共混膜的收缩性能的影响,通过测量萃取过程中长度与直径变化表征共混膜的收缩性能,发现SiO2的添加可以改善膜收缩性能。SiO2增加了体系的结晶成核点,结晶聚集体与UHMWPE原纤形成了网络结构。另外,通过声速取向法以及X射线衍射对共混膜的取向与结晶性能进行测试,发现膜的取向与结晶影响共混膜收缩性能,通过扫描电镜对膜微观形貌进行观察,并对孔隙率、通量、接触角以及力学性能进行测试,发现SiO2/UHMWPE的比值为2wt%:20wt%时,接触角达128.72°,孔隙率达65.86%,水通量达501.48L?m-2?h-1,气通量达3761.2L?m-2?h-1,填加SiO2后使拉伸强度提高了53.25%。
  在此基础上,通过改变支撑材料制备出了增强型UHMWPE/SiO2中空复合膜,并探究不同支撑材料对膜结构和性能的影响。研究发现,铜丝和涤纶纱均可使UHMWPE/SiO2中空复合膜收缩性能显著改善,Cu/UHMWPE/SiO2中空复合膜长度收缩率下降80%,直径收缩率下降50%,尺寸稳定性大幅度提高。收缩率减小使膜孔结构稳定,膜孔不易收缩有利于提高膜的渗透性能。同时,Cu/UHMWPE/SiO2复合膜具有优异的抗菌性能和抗污染性能。
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