CN101463156B

CN101463156B - 一种超高分子量聚乙烯材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101463156B
Application number: CN2007101725380A
Authority: CN
Inventors: 洪尉; 吴向阳; 张炜; 张玉梅; 孟赟; 赵春保
Original assignee: SHANGHAI LIANLE CHEMICAL INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; SHANGHAI CHEMICAL INSTITUTE TIANDI TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Current assignee: Shanghai Chemical Institute Tiandi Technology Development Co., Ltd.; Shanghai Lianle Chemical Industry Science and Technology Co., Ltd.; Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: CN101463156A

Abstract

本发明提供一种可硅烷交联的超高分子量聚乙烯组合物，所述组合物包括：(a)超高分子量聚乙烯树脂，占组合物60～83重量％；(b)聚丙烯聚合物或共聚物，占组合物5～20重量％；(c)无机纳米改性剂，占组合物2～15重量％；(d)增容剂，占组合物0～5重量％。所述组合物可以挤出成型制得超高分子量聚乙烯交联制品，其具有良好的耐磨性、耐热性。

Description

一种超高分子量聚乙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种具体地涉及一种超高分子量聚合物材料及其制备方法，具体地涉及一种超高分子量聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯是一种性能优异的热塑性工程塑料，由于它的线性大分子结构，分子链较长，所以冲击强度极高，力学性能优异。但是，它的缺点是对热剪切极不敏感，容易发生剪切断裂，或受热发生降解，而且由于它的分子链互相缠结，熔体粘度极高，所以难以用普通的塑料加工设备和技术进行加工成型。

为了达到改善其不足之处，在生产超高分子量聚乙烯的后期需要进行交联处理。国内外聚烯烃交联方法主要有辐射交联、过氧物交联、硅烷接枝交联等。但是对于超高分子量聚乙烯的交联后处理通常只能采用过氧物交联。然而采用过氧物交联的不足之处在于，传统的模压成型用过氧化交联超高分子量聚乙烯虽能提高超高分子量聚乙烯材料的耐磨性，但会引起材料力学性能下降，更加限制其应用范围，生产效率低，成本高，大大制约材料的发展。

综上所述，目前对超高分子量聚乙烯材料进行加工成型得到超高分子量聚乙烯交联板材及异型材制品的成型方法主要还是依赖于模压成型，极大的限制了其应用领域。并且由于超高分子量聚乙烯基材本身存在热变形温度低，硬度不足，尺寸收缩率大等缺点，对特殊的一些工程应用无法达到。

为了克服上述缺陷，有人尝试采用硅烷交联法进行聚烯烃交联。然而，尽管通过硅烷交联的方法能使聚乙烯的分子链段从线形结构变成网状结构，使材料的耐热性等性能得到提高，但该方法同时使材料的流动性大幅度降低，所以用一步法交联超高分子量聚乙烯并使其挤出成型的难度很高。

目前硅烷交联法用于制备超高分子量聚乙烯材料有了一些进展。我们知道已公开了一篇涉及超高分子量的聚乙烯加工成型的专利：三井石油化学公司CN1033048C，超高分子量聚乙烯在游离基引发剂存在下用硅醇缩合催化剂对聚烯烃类聚合物进行改性，以制造超高分子量聚乙烯长丝，提高材料的粘合性和耐蠕变性。但是其不足之处在于原料需要溶解于溶剂中，应用局限于拉丝，不能挤出板材及各种异型材成型，对材料的耐磨性、耐热性没有改善。

因此，本领域缺乏一种可以挤出成型的超高分子量聚乙烯交联制品，并且具有良好的耐磨性、耐热性。因此，本领域迫切需要一种可以挤出成型的超高分子量聚乙烯交联制品，具有良好的耐磨性、耐热性，且抗冲击性及各项力学性能也达到国家标准。

发明内容

本发明的一个目的在于获得一种可以挤出成型的超高分子量聚乙烯组合物，其制得的超高分子聚乙烯材料具有良好的耐磨性、耐热性。

本发明另一目的在于获得一种超高分子量聚乙烯挤出料，其制得的超高分子聚乙烯材料具有良好的耐磨性、耐热性。

本发明还有一目的在于获得一种超高分子量聚乙烯材料，其具有良好的耐磨性、耐热性。

本发明另一目的在于获得一种超高分子量聚乙烯材料的制备方法。

本发明提供一种可硅烷交联的超高分子量聚乙烯组合物，所述组合物包括：

(a)超高分子量聚乙烯树脂，占组合物60～83重量％；

(b)聚丙烯聚合物或共聚物，占组合物5～20重量％；

(c)无机纳米改性剂，占组合物2～15重量％；和

(d)增容剂，占组合物0～5重量％。

在本发明的一个具体实施方式中，所述(a)组分的超高分子量聚乙烯树脂的数均分子量在150万～500万之间，密度为0.94～0.97g/cm³之间。

在本发明的一个具体实施方式中，所述(b)组分的聚丙烯共聚物选自丙烯单体与其它C₂～C₈烯烃单体共聚聚合得到的共聚物，优选地，所述其它烯烃单体选自乙烯、辛烯、戊烯、己烯或其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述(c)组分的无机纳米改性剂的平均粒径为2～20nm；

优选地，选自平均粒径为2～20nm的层状硅酸盐、超细碳酸钙、蒙脱土、二氧化钛或其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述(d)组分的增容剂选自线性低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物、超低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物或其组合。

本发明再一方面提供一种超高分子量聚乙烯挤出料，所述挤出料包括以下原料：

本发明所述的超高分子量聚乙烯组合物；

与所述超高分子量聚乙烯组合物的重量比为3∶1～45∶1的硅烷交联剂；以及

可任选的高分子学上可接受的助剂。

优选地，所述高分子学上可接受的助剂占所述超高分子量聚乙烯组合物总重量的0.5～2重量％；

优选地，所述硅烷交联剂采用稀释剂进行稀释；更优选地，所述稀释剂选自丙酮、甲苯、二甲苯或其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，

所述(B)硅烷交联剂选自乙烯基三烷氧基硅烷；

优选地，所述烷基选自甲基、乙基或其组合；

所述(C)高分子学上可接受的助剂选自抗氧剂；优选地，所述抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸)]季戊四醇、汽巴1076、PS802或其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述(B)硅烷交联剂中含有硅烷化合物和交联催化剂，所述交联催化剂占所述硅烷交联剂总重量的2～10％；

优选地，所述交联催化剂选自半衰期温度在120℃至200℃之间的催化剂；

更优选地，所述交联催化剂选自二月桂酸二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、十二烷基苯磺酸或其组合。

本发明还有一个方面提供一种超高分子量聚乙烯挤出料制得的材料；

更优选地；所述材料由包括如下步骤的方法制得：

将所述超高分子量聚乙烯组合物与所述可任选的高分子学上可接受的助剂进行混合，得到的混合物接触所述硅烷交联剂，获得所述材料。

本发明另一方面提供一种超高分子量聚乙烯材料的制备方法，由包括如下步骤的方法制得：

(1)提供如上述的超高分子量聚乙烯组合物、硅烷交联剂、任选的高分子学上可接受的助剂的混合物；

(2)所述步骤(1)的混合物挤出成型得到所述超高分子量聚乙烯材料。

优选地，所述步骤(2)的挤出成型采用如下挤出成型设备：所述挤出成型设备含有捏合段、料筒开倒罗纹槽、螺杆推进段或其组合。

优选地，所述步骤(2)的挤出成型的工艺条件：机头温度180℃～200℃，压力15MPa～20MPa，螺杆转速220转/分钟～300转/分钟。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，获得了可硅烷交联的超高分子量聚乙烯组合物，并意外地发现其可用于挤出成型法制备超高分子量聚乙烯材料，而且其物理性能特别优异。在此基础上完成了本发明。

如本文所用，所述的术语“烷基”，除非另有说明，指的是含有1-8个碳原子的直链或支链烷烃基团。所述烷基包括但不限于甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，异丁基，叔丁基。优选地，所述烷基为C₁～C₂烷基。

以下对本发明的各个方面进行详述：

超高分子量聚乙烯材料

本发明的一种超高分子量聚乙烯挤出料，所述挤出料由以下原料进行挤出成型制得：

本发明的超高分子量聚乙烯组合物；

与所述超高分子量聚乙烯组合物的重量比为3∶1～45∶1的硅烷交联剂；以及可任选的高分子学上可接受的助剂。

所述“挤出料”的含义是指，本发明的原料可以用于进行挤出成型而制得所需制品。该定义是相对于现有技术而言，通常现有技术的超高分子量聚乙烯材料需要进行压制成型(或模压成型)。

所述超高分子量聚乙烯组合物的成分包括：

(a)超高分子量聚乙烯树脂，占组合物60～83重量％；

(b)聚丙烯聚合物或共聚物，占组合物5～20重量％；

(c)无机纳米改性剂，占组合物2～15重量％；

(d)增容剂，占组合物0～5重量％。

所述(a)组分的超高分子量聚乙烯树脂的数均分子量在150万～500万之间，密度为0.94～0.97g/cm³。更优选地，密度为0.97g/cm³。

所述超高分子量聚乙烯树脂的分子量分布没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。

由于所述超高分子量聚乙烯树脂用于进行硅烷交联反应，因此本发明的超高分子量聚乙烯树脂的含水量应该不至于影响该反应。具体地例子包括但不限于，将所述超高分子量聚乙烯树脂的含水量控制在300ppm以下。当然，可以选用含水量高于300ppm的超高分子量聚乙烯树脂，只要在交联之前控制含水量即可，例如将所述超高分子量聚乙烯树脂在烘箱中进行预处理，使得水份低于300ppm。

所述超高分子量聚乙烯树脂的用量优选为超高分子量聚乙烯组合物的60～83重量％，更优选65-80％。

本发明采用(b)组分的聚丙烯聚合物或共聚物作为超高分子量聚乙烯树脂的流动改性剂，使得超高分子量聚乙烯树脂的流动性得到改善，以便可以更好地挤出成型。

本发明的聚丙烯聚合物的分子量没有具体限制，只要可以使得超高分子量聚乙烯树脂的流动性达到所需要求即可。

本发明的聚丙烯聚合物的分子量分布没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。

本发明的聚丙烯共聚物的共聚组分没有具体限制，只要可以使得超高分子量聚乙烯树脂的流动性达到所需要求即可。优选地，本发明的聚丙烯共聚物选自丙烯与其它C₂～C₈烯烃单体共聚聚合得到的共聚物，更优选地，所述其它烯烃单体选自乙烯、辛烯、戊烯、己烯或其组合。

所述聚丙烯聚合物或共聚物的用量优选为超高分子量聚乙烯组合物的5～20重量％，更优选10～20重量％。

本发明采用(c)无机纳米改性剂作为纳米分散相，对超高分子量聚乙烯树脂进行改性，改善了超高分子量聚乙烯树脂的流动加工性，使其可以进行挤出成型，而且提高其热稳定性、尺寸稳定性、刚性和硬度。

所述无机纳米改性剂选用纳米级的无机改性剂。通常，本发明的无机纳米改性剂的颗粒大小通常在2～20nm之间。优选地，所述(c)组分的无机纳米改性剂选自层状硅酸盐、超细碳酸钙、蒙脱土、二氧化钛或其组合(颗粒大小均在2～20nm之间)。

本发明的无机纳米改性剂的分散方式可以是均匀分散在所述超高分子量聚乙烯树脂中；也可以是与超高分子量聚乙烯树脂互相形成分散相和连续相，所述分散性与连续相交替地分布在所得到的超高分子量聚乙烯材料中。

本发明的无机纳米改性剂可以采用熔融插层等方式分散到所述超高分子量聚乙烯树脂中。所述“熔融插层”的方法具体地例如：在挤出机强剪切应力下，蒙脱土单元片层剥离分散，使超高分子量聚乙烯分子链能够插入蒙脱土的片层间。所述强剪切应力的强度使得所述无机纳米改性剂进行分散即可；具体地，例如在螺杆螺杆转速：220～300转/分钟。

所述无机纳米改性剂的用量通常为超高分子量聚乙烯组合物的2～15重量％。

进一步地，本发明的组合物添加增容剂，使得组分(a)的超高分子量树脂和(b)聚丙烯聚合物或共聚物更好地进行共混。

优选地，所述(d)组分的增容剂选自线性低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物、超低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物或其组合。

所述“线性低密度聚乙烯”的含义是：由乙烯和丁烯、己烯或辛烯共聚合的低密度聚乙烯，密度在0.915-0.94g/cm³之间。

所述“超低密度聚乙烯”的含义是：由乙烯与α-烯烃共聚合而成乙烯共聚物。密度在0.88～0.91g/cm³之间。

所述“极性基团”的含义是在聚合物分子结构上带强极性的基团，如磺酸基、羧酸基、羟基、胺基、腈基。

所述接枝共聚物的接枝率没有具体限制，通常在5～30％之间。

例如，当所述(b)组分为聚丙烯聚合物时，也即在超高分子量聚乙烯/聚丙烯共混体系中，聚丙烯能有效地改善流动性，但是与超高分子量聚乙烯为不相容体系，需加入增容剂增容。此时超低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯本身具有很好的韧性以及流动性，其分子量以及流动性接近聚丙烯，与聚丙烯具有良好的相容性。并且超低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯与超高分子量聚乙烯具有同样的链段结构，能够深入链段之中，起到增容聚丙烯与超高分子量聚乙烯的桥梁作用。

所述增容剂的用量通常为超高分子量聚乙烯组合物的0～5重量％；优选1-5重量％。

本发明的(B)硅烷交链剂的作用是在超高分子量聚乙烯表面上形成交联网状结构。

所述硅烷交链剂没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。

优选地，所述(B)硅烷交联剂中含有硅烷化合物和交联催化剂，所述交联催化剂占所述硅烷交联剂总重量的2～10％；

通常，所述硅烷化合物具有RSiX₃通式，式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基、卤素、甲基丙烯酰氧基基团或上述任一基团取代的烷基基团，所述烷基包括C₁-C₈，优选C₁-C₄，X代表能够水解的烷氧基，包括甲氧基、乙氧基。

优选地，所述(B)硅烷交联剂选自乙烯基三烷氧基硅烷；优选地，所述烷氧基选自甲氧基、乙氧基或其组合。

所述交联催化剂没有具体限制，只要能加快交联速度并且不对本发明的发明目的产生限制即可。

优选地，所述交联催化剂选自半衰期温度在120℃至200℃之间的催化剂。

所述交联催化剂的具体例子包括但不限于二月桂酸二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、十二烷基苯磺酸或其组合。

优选地，所述交联催化剂的用量如下：所述硅烷化合物与所述交联催化剂的重量比例为10∶1～50∶1。

为了更加均匀地对超高分子量聚乙烯组合物进行交联，所述硅烷交联剂可以采用稀释剂进行稀释。

所述稀释剂选用能溶解交联体系且对超高分子量聚乙烯界面浸渍性达到所需要求的溶剂。所述稀释剂的例子包括但不限于：丙酮、甲苯、二甲苯或其组合。

所述稀释剂的用量没有具体限制，只要不对交联反应产生限制即可。

本发明的超高分子聚乙烯材料的原料还可以包括：(C)高分子学上可接受的助剂。所述助剂没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。

所述助剂的例子包括但不限于抗氧剂。例如，所述助剂还可以包括脱模剂、稳定剂等组分。

所述抗氧剂的例子包括但不限于：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸)]季戊四醇、汽巴1076、PS802或其组合。

本发明的高分子学上可接受的助剂的用量为能够溶解于交联体系且不对交联产物产生负面影响即可。

本发明的超高分子量聚乙烯材料可以按照要求制备成各种所需的制品。

所述制品的例子包括但不限于：管材、板材、型材等。

超高分子量聚乙烯材料的制备方法

本发明的一种超高分子量聚乙烯材料的制备方法，由包括如下步骤的方法制得：

(1)提供上述的超高分子量聚乙烯组合物、硅烷交联剂、任选的高分子学上可接受的助剂的混合物；

所述超高分子量聚乙烯组合物、硅烷交联剂、任选的高分子学上可接受的助剂的含义如前所述。

步骤(1)中，所述超高分子量聚乙烯组合物、硅烷交联剂、任选的高分子学上可接受的助剂的混合顺序没有具体限制，可根据工艺需要而定。

具体的例子包括但不限于，将硅烷交联剂与任选的高分子学上可接受的助剂(例如抗氧剂)混合获得第一混合物，将超高分子量聚乙烯组合物的各个组分混合获得第二混合物，然后将第一混合物分散到第二混合物中，获得所述混合物，用于挤出成型。

所述第一混合物分散到第二混合物中的时候，采用的分散方式没有特殊限制，只要使得第一混合物均匀分散到第二混合物中即可。例如，将第一混合物置于喷雾器中，采用喷雾器对第二混合物进行喷淋，从而使得第一混合物均匀分散到第二混合物体系。

优选地，本发明采用一步反应直接成型的方法，对现有的单螺杆型材挤出机和模具进行改造，使其更加适合高粘度熔体的挤出成型的需要。具体地，例如对现有的单螺杆型材挤出机和模具增加捏合段、料筒开倒罗纹槽、螺杆推进段的一种或多种装置，以增加料筒的剪切力及来适合高粘度熔体的挤出成型的需要。

具体地制备方法的例子包括但不局限于：

(a)交联体系溶液的配制

将硅烷化合物、催化剂在玻璃容器中按10∶1～50∶1的质量百分比混合，再加入稀释剂250ml，充分搅拌后加入喷雾器中，待用。

(b)交联体系挤塑型材原料的配制

将流动改性体系原料(也即超高分子量聚乙烯组合物)、抗氧剂依次加入高速搅拌器中，预先高速搅拌1-2min后，调整为低速搅拌，同时，通过高速搅拌器的观察孔用喷雾器缓慢地进行喷淋，持续时间为5-10min后，停止。其中，流动改性体系原料、抗氧剂的质量百分比配比为100∶0.5至100∶2。

(3)挤塑成型工艺

本发明采用一步反应直接成型的方法，可以对现有的单螺杆型材挤出机和模具进行适当的调整，可选用增加捏合段、料筒开倒罗纹槽、螺杆推进段的组合的一种或几种方法，以增加料筒的剪切力及来适合高粘度熔体的挤出成型的需要。

挤塑工艺控制为机头温度、一区、二区、三区、四区、五区分别为：229℃，230℃，225℃，220℃，196℃，175℃，模具温度为200℃，挤出机压力：10.02MPa，螺杆转速：250转/分钟。

使用时将交联体系挤塑型材的原料，用强制喂料机喂入挤出机中，可制成各种规格的型材产品，在温水(60-80℃)水槽中缓慢拉伸，完成超高分子量聚乙烯交联聚合的过程。

优点

本发明的优点在于：

(1)本发明是关于硅烷交联及流动改性管材、板材、异型材等各种型材的工艺制备方法，并涉及型材制品所固有的性能、强度，使其耐热性、耐磨性等性能比纯超高分子量聚乙烯有显著提高。

(2)本发明的材料是采用硅烷交联化的方法来提高其耐热性、耐磨性、表面自润滑性，并通过纳米复合流动改性的方法来挤出型材，可提高其硬度，控制其尺寸收缩率的优点。

(3)本发明利用硅烷热交联与纳米复合技术对超高分子量聚乙烯进行流动改性，是一种行之有效的方法，在保持材料原有优异性能的基础上，来改善耐热性、耐磨性等性能，达到工程特殊应用的要求，并能提高硬度、表面自润滑性，控制尺寸收缩率大的特点。

上述合成方法只是本发明部分工艺路线，根据上述例子，本领域技术人员可以通过调整不同的方法来合成本发明的其他化合物，或者本领域技术人员根据现有公知技术可以合成本发明的化合物。

本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例1

将超高分子量聚乙烯树脂在烘箱中预处理，使其水分的含量在300ppm以下，将下表中的四种原料按比例投入高速搅拌器中，高速搅拌5-10分钟，出料备用，得到流动改性体系原料。

将硅烷化合物(乙烯基三烷氧基硅烷)、催化剂(二月桂酸二丁基锡，占硅烷化合物的质量百分比为2-10％)在玻璃容器中混合，再加入稀释剂250ml，充分搅拌后加入喷雾器中，待用。

将流动改性体系原料(也即超高分子量聚乙烯组合物)、抗氧剂以质量百分比配比为100∶1依次加入高速搅拌器中，预先高速搅拌(500转/分钟)1min后，调整为低速搅拌，同时，通过高速搅拌器的观察孔用喷雾器缓慢地进行喷淋(流动改性体系原料与硅烷化合物的重量比控制在3∶1)，持续时间为10min后，出料备用，得到交联体系挤塑材料的原料。

表一

流动改性体系原料组分质量百分比

超高分子量聚乙烯① 60

聚丙烯(共聚)② 20

增容剂③ 5

无机纳米改性剂(纳米级蒙脱土、针状硅灰石)④ 15

备注：

①所述超高分子量聚乙烯的分子量为350万，上海化工研究院联乐公司生产，相对密度为0.96g/cm³

②聚丙烯(共聚)为聚丙烯与乙烯的共聚物，采用扬子石化K8003型

③增容剂：上海化工研究院联乐公司生产。所述增容剂是超低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物或其组合。

④无机纳米改性剂：颗粒粒径20nm-60nm，上海化工研究院联乐公司生产。所述无机纳米改性剂是纳米级蒙脱土与针状硅灰石的1∶1重量比的混合物。

将上述原料用强制喂料机喂入挤出机中，可制成各种规格的型材产品，在温水(60-80℃)水槽中缓慢拉伸，完成超高分子量聚乙烯交联聚合的过程。

加工条件：挤塑工艺控制为机头温度、一区、二区、三区、四区、五区分别为：229℃，230℃，225℃，220℃，196℃，175℃，模具温度为200℃，挤出机压力：10.02MPa，螺杆转速：249转/分钟。

实施例2

将超高分子量聚乙烯树脂在烘箱中预处理，使其水分的含量在300ppm以下，将下表中的四种原料按比例按次序投入高速搅拌器中，高速搅拌5-10分钟，出料备用。

将流动改性体系原料、抗氧剂依次加入高速搅拌器中，预先高速搅拌1min后，调整为低速搅拌，同时，通过高速搅拌器的观察孔用喷雾器缓慢地进行喷淋(流动改性体系原料与硅烷化合物的重量比控制在45∶1)，持续时间为10min后，出料备用，得到交联体系挤塑型材的原料。其中，流动改性体系原料、抗氧剂的质量百分比配比为100∶1。

表二

流动改性体系原料组分质量百分比

超高分子量聚乙烯 83

聚丙烯(共聚) 20

增容剂 15

无机纳米改性剂 5

①所述超高分子量聚乙烯的分子量为300万，上海化工研究院联乐公司，密度为0.97g/cm³

②聚丙烯(共聚)为聚丙烯与乙烯的共聚物，扬子石化的K8003型号

③增容剂：上海化工研究院联乐公司生产。所述增容剂是线性低密度聚乙烯与羧酸基团的接枝共聚物。

④无机纳米改性剂：颗粒粒径20nm-60nm，上海化工研究院联乐公司生产。所述无机纳米改性剂的组成是针状硅灰石。

将交联体系挤塑型材的原料，用强制喂料机喂入挤出机中，可制成各种规格的型材产品，在温水(60-80℃)水槽中缓慢拉伸，完成超高分子量聚乙烯交联聚合的过程。

实施例3

将流动改性体系原料、抗氧剂依次加入高速搅拌器中，预先高速搅拌1min后，调整为低速搅拌，同时，通过高速搅拌器的观察孔用喷雾器缓慢地进行喷淋(流动改性体系原料与硅烷化合物的重量比控制在30∶1)，持续时间为10min后，出料备用，得到交联体系挤塑型材的原料。其中，流动改性体系原料、抗氧剂的质量百分比配比为100∶1。

表三

流动改性体系原料组分质量百分比

超高分子量聚乙烯 76

聚丙烯(共聚) 15

增容剂 2

无机纳米改性剂 7

①所述超高分子量聚乙烯的分子量为500万，上海化工研究院，密度为0.94g/cm³

③增容剂：上海化工研究院联乐公司生产。所述增容剂是线性低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物。

④无机纳米改性剂：颗粒粒径20nm-60nm，上海化工研究院联乐公司生产。所述无机纳米改性剂是纳米级蒙脱土。

实施例4

将流动改性体系原料、抗氧剂依次加入高速搅拌器中，预先高速搅拌1min后，调整为低速搅拌，同时，通过高速搅拌器的观察孔用喷雾器缓慢地进行喷淋(流动改性体系原料与硅烷化合物的重量比控制在15∶1)，持续时间为10min后，出料备用，得到交联体系挤塑型材的原料。其中，流动改性体系原料、抗氧剂的质量百分比配比为100∶1。

表四

流动改性体系原料组分质量百分比

超高分子量聚乙烯 76

聚丙烯(共聚) 10

增容剂 4

无机纳米改性剂 10

①所述超高分子量聚乙烯的分子量为400，上海化工研究院，密度为0.96g/cm³

②聚丙烯(共聚)为聚丙烯与乙烯的共聚物，采用扬子石化的K8003型号

③增容剂：上海化工研究院联乐公司生产。所述增容剂是超低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物。

对比例

采用的测试方法：

拉伸强度： GB/T 1040-92

断裂伸长率：GB/T 1040-92

交联度：GB/T 18474-01

IZOD缺口冲击强度：GB/T 1843-80

热变形温度：GB/T 1634-79

磨损量：GB/T 3960-83

将超高分子量聚乙烯树脂在烘箱中预处理，使其水分的含量在300ppm以下，将下表中的四种原料按比例按次序投入高速搅拌器中，高速搅拌5-10分钟，出料备用。超高分子量聚乙烯流动体系未采用硅烷交联处理。

表五

流动改性体系原料组分质量百分比

超高分子量聚乙烯 80

聚丙烯(共聚) 10

增容剂 3

①所述超高分子量聚乙烯的分子量为500万，为0.97g/cm³

②聚丙烯(共聚)为聚丙烯与乙烯的共聚物，例如扬子石化，K8003

③增容剂：上海化工研究院联乐公司生产。所述增容剂是线性低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物、超低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物的1∶1重量比的混合物。

将流动改性体系挤塑型材的原料，用强制喂料机喂入挤出机中，可制成各种规格的型材产品，在温水(60-80℃)水槽中缓慢拉伸，完成超高分子量聚乙烯交联聚合的过程。

实施例性能：例一例二例三例四对比例

拉伸强度(MPa) 47 45 48 51 47

断裂伸长率(％) 370 362 351 356 380

交联度(％) 48 46 72 83 0

IZOD缺口冲击强度(KJ/m²) 不断裂不断裂不断裂不断裂不断裂

热变形温度(℃) 86 85 92 95 83

磨损量(g/2000转) 0.031 0.035 0.023 0.02 0.045

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种超高分子量聚乙烯挤出料，所述挤出料包括以下原料：

超高分子量聚乙烯组合物；所述组合物包括：(a)超高分子量聚乙烯树脂，占组合物60～83重量％；(b)聚丙烯聚合物，占组合物5～20重量％；(c)无机纳米改性剂，占组合物2～15重量％；和(d)增容剂，占组合物0～5重量％，增容剂不为0；

硅烷交联剂，且所述超高分子量聚乙烯组合物与所述硅烷交联剂的重量比为3∶1～45∶1；以及可任选的高分子学上可接受的助剂；

所述硅烷交联剂中含有硅烷化合物和交联催化剂，所述交联催化剂占所述硅烷交联剂总重量的2～10％。

2.根据权利要求1所述的挤出料，其特征在于，

所述(a)组分的超高分子量聚乙烯树脂的数均分子量在150万～500万之间，密度为0.94～0.97g/cm³之间。

3.根据权利要求1所述的挤出料，其特征在于，

所述(c)组分的无机纳米改性剂的平均粒径为2～20nm。

4.根据权利要求3所述的挤出料，其特征在于，所述(c)组分的无机纳米改性剂选自平均粒径为2～20nm的层状硅酸盐、超细碳酸钙、二氧化钛或其组合。

5.根据权利要求1所述的挤出料，其特征在于，

所述(d)组分的增容剂选自线性低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物、超低密度聚乙烯与极性基团的接枝共聚物或其组合。

6.根据权利要求1所述的挤出料，其特征在于，所述交联催化剂选自半衰期温度在120℃至200℃之间的催化剂。

7.根据权利要求6所述的挤出料，其特征在于，所述交联催化剂选自二月桂酸二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、十二烷基苯磺酸或其组合。

8.一种根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯挤出料制得的材料。

9.根据权利要求8所述的材料，其特征在于，所述材料由包括如下步骤的方法制得：

10.一种超高分子量聚乙烯材料的制备方法，由包括如下步骤的方法制得：

提供如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯挤出料的混合物；

所述混合物挤出成型得到所述超高分子量聚乙烯材料。