[發(fā)明專利]具有梯度結(jié)構(gòu)的超純試劑包裝用桶的滾塑制備方法

有效

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• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN108407165B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊虎;許振良;鄭鶴立;宋振;魏永明;馬曉華;莊黎偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西隴科學(xué)股份有限公司
• 主分類號(hào): B29C41/04
• 分類號(hào): B29C41/04;B29C41/46;B29K23/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31230
• 代理人: 任艷霞

本發(fā)明提供了具有梯度結(jié)構(gòu)的超純試劑包裝用桶的滾塑制備方法，可作為超純試劑包裝用桶的滾塑制備過程，涉及生產(chǎn)配方和設(shè)備裝置改進(jìn)。采用超高分子量的聚乙烯粉與普通聚乙烯粉末共混，比例在1：99到50：50之間，利用常規(guī)的滾塑設(shè)備，在設(shè)備的中心軸處引入供熱裝置，實(shí)現(xiàn)滾塑過程中的塑料桶壁溫度的梯度控制。最終獲得內(nèi)部由超高分子量聚乙烯構(gòu)成，具有梯度組成的塑料桶結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在超純以及超高醇試劑的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的儲(chǔ)存和分包涉及一些存儲(chǔ)容器。

背景技術(shù)

超凈高純化學(xué)試劑是半導(dǎo)體分立器件和集成電路制造所需的關(guān)鍵材料之一，主要作用是清洗、氧化、腐蝕，其質(zhì)量的優(yōu)劣對半導(dǎo)體元器件和集成電路的成品率、電性能和可靠性等起著舉足輕重的作用，主要品種有：過氧化氫、硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氟酸、氟化銨、氨水、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮等二十多個(gè)品種。隨著線路板集成度的不斷提高，對超凈高純試劑中的可溶性雜質(zhì)和固體顆粒的控制越來越嚴(yán)，同時(shí)對生產(chǎn)環(huán)境、包裝方式及包裝材質(zhì)等提出更高的要求。

目前國際上6英寸、5英寸以下生產(chǎn)線發(fā)計(jì)安裝使用1加侖(美制：3.785L)、20L和200LHDPE瓶/桶，通過供藥分配裝置輸送高純化學(xué)品。其生產(chǎn)要求：單項(xiàng)金屬雜質(zhì)10ppb，甚至達(dá)到ppq級(jí)別。但是針對于超純試劑的生產(chǎn)型企業(yè)，需要特定規(guī)格的儲(chǔ)罐作為中間儲(chǔ)罐，由于需求量相對很少這個(gè)市場上很難滿足要求。同時(shí)國內(nèi)普通的塑料加工企業(yè)沒有能力制備以聚乙烯為基材的高性能包裝材料。采用含氟材料作為大型存儲(chǔ)設(shè)備價(jià)格昂貴，而且因?yàn)樾枨蟛欢啵瑢?dǎo)致加工價(jià)格更加難以承受。

目前導(dǎo)致塑料加工企業(yè)無法生產(chǎn)高性能，低溶出率的包裝材料的根源在于，市場上采用的原料含有很多許多不知名成分的添加劑，它是上游塑料生產(chǎn)廠家為提高產(chǎn)品穩(wěn)定性而引入的，其目的與作為高純試劑包材用的目標(biāo)不一致。其次在傳統(tǒng)的擠出加工成型過程中，引入很多助劑，以及在加工過程中塑料的氧化分解產(chǎn)生新的可溶出雜質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)品的合格程度很低。

滾塑成型是一種利用旋轉(zhuǎn)加熱模具的方式生產(chǎn)高分子中空制品的方法。其原理就是將塑料粉末，顆粒或者粘性液體塑料成型為中空制品。把定量的塑料原料(通常是微粉末或者塑料溶膠)加入模具里面。閉合好模具，開始加熱至足以使塑料熔化的溫度。加熱同時(shí)，通過雙軸使模具在相對的低速下旋轉(zhuǎn)或者搖擺，使物料在模具內(nèi)表面均勻地粘附，得到具有預(yù)定厚度的聚合物層，厚度一般為2--9mm，見圖1。滾塑成型適合大型中空制品。滾塑成型對原材料具有較高的要求，要求原料樹脂具有較好的流動(dòng)性、傳熱性、熱穩(wěn)定性。聚乙烯具有易滾塑成型、良好的熱穩(wěn)定性和成本低等綜合優(yōu)勢，因此聚乙烯一直主導(dǎo)和控制著滾塑制品市場，占絕對主導(dǎo)地位。

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。分子量高達(dá)150萬以上。密度小，具有很好的耐磨性、自潤滑性、抗沖擊性、耐腐蝕性。UHMWPE具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性，除強(qiáng)氧化性酸液外，在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)(酸、堿、鹽)及有機(jī)介質(zhì)中，其在20℃和80℃的80種有機(jī)溶劑中浸漬30d，外表無任何反常現(xiàn)象，其它物理性能也幾乎沒有變化。可以作為超純試劑的包裝材料。但是其熔融狀態(tài)的粘度高達(dá)108Pa*s，流動(dòng)性極差，其熔體指數(shù)幾乎為零。主要采用壓制-燒結(jié)成型。但是壓制燒結(jié)很難形成大孔徑中空性容器，只能制備板，蓋，管等實(shí)心材料。

為此我們提出采用滾塑成型制備內(nèi)層結(jié)構(gòu)為超高分子量聚乙烯的中空包裝材料，用于超純試劑的儲(chǔ)罐。

由于單純的采用超高分子量聚乙烯粉末直接滾塑成型無法制備厚壁材料，一方面是因?yàn)樯郎睾捅剡^程長，導(dǎo)致能耗高，且易導(dǎo)致原料氧化，雖然可以加入氮?dú)獗Ｗo(hù)來防止原料氧化，另一方面但是由于在沒有外界壓力的條件下，超高分子量聚乙烯要完全熔融形成很厚的致密層非常困難。因此導(dǎo)致因?yàn)轭w粒直接的粘結(jié)強(qiáng)度不夠，使得容器的抗壓性能很差。

發(fā)明內(nèi)容