CN102399386A - 一种含硅聚乙烯高润滑复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含硅聚乙烯高润滑复合材料的制备方法;采用电子束或γ-射线对全部聚乙烯进行辐照处理,将乙烯基硅油与辐照后的聚乙烯树脂共混后进行反应挤出,挤出温度为130-200℃,得到含硅聚乙烯高润滑复合材料;这种方法改性的聚乙烯具有极高的润滑性,且工艺简单、原料易得,是制造硅芯管硅芯层的良好材料。
Description
技术领域:
本发明涉及一种含硅聚乙烯高润滑(摩擦系数为0.16-0.23)复合材料的制备方法。
背景技术:
HDPE硅芯管是一种内壁带有硅胶质固体润滑剂的新型复合管道,简称硅管。它以高密度聚乙烯、硅芯层母料和色母粒料为原料,通过三台挤出机同步挤压复合而成,具有强度高、密封性优良、自润滑性好、内壁摩擦系数小和施工便捷等特点,目前已在公共信息网、铁路信号系统和有线电视网络等领域得到广泛应用。
硅芯管的外部为提供支撑的聚乙烯层,采用的是耐环境应力开裂性能和流动性能兼备的管材级聚乙烯;内部为硅芯层,用含硅物质降低聚乙烯基体树脂的摩擦系数,达到润滑效果。
硅芯层的制备方法大体上有两种,一是将含硅母料和聚乙烯树脂物理共混;二是通过反应接枝的方法在聚乙烯分子链中引入含硅集团,主要通过自由基引发剂、辐照或力化学引发等方法实现。
中国专利CN1392198提出了一种低成本,动摩擦系数低的硅酮树脂固体自润滑复合材料的制备方法,以硅酮树脂为主要原料与高密度聚乙烯共混,经造粒成型方式制备而成。该方法属于物理共混,机理简单,便于实施,但存在分散不均匀和局部积聚现象,造成部分区域摩擦系数偏高,影响硅芯管的质量。
中国专利CN1380344公开了聚烯烃塑料熔融接技烯类单体的力化学法,其特点是将起始原料(按重量计)聚烯烃塑料溶于溶剂,并与聚烯烃粉料混合均匀,放置、待溶剂挥发后,与润滑剂一并加入带有超声波发生器和超声波传感器的挤出机内,进行挤出接枝反应,获得聚烯烃接枝聚合物或共聚物,这种方法对设备要求较高,不易操作。
中国专利CN101115605公开了一种通过添加自由基引发剂实现反应接枝的方法及设备,这种方法在文献报道中也较多见,它的缺点是易发生严重的交联副反应,不利于材料的二次加工。
中国专利CN1482151公开了一种功能化聚烯烃树脂的制备方法,用电子束或γ-射线对聚烯烃树脂进行预辐照处理,将预辐照的聚烯烃树脂与功能单体及给电子试剂进行机械混合,用反应挤出方法使聚烯烃树脂在熔融态与功能单体发生接枝反应,引入功能基团,这种方法易控、易实施,但引入的乙烯基硅烷对聚乙烯摩擦系数改善甚微。
如何在保证聚乙烯熔体流动性、相容性的前提下,减少聚乙烯的摩擦系数,使其达到硅芯管硅芯层的使用要求,是本专利解决的问题所在。
发明内容:
本发明的目的是提供一种含硅聚乙烯高润滑复合材料的制备方法,在保证聚乙烯熔体流动性、相容性的前提下,减少聚乙烯的摩擦系数,同时保证加工性能,以达到硅芯管硅芯层的使用要求。
本发明所述的实施方法如下:
1)采用电子束或γ-射线对全部聚乙烯进行辐照处理,将乙烯基硅油与辐照后的聚乙烯树脂共混后进行反应挤出,挤出温度为130-200℃,得到含硅聚乙烯高润滑复合材料。
2)上述所用电子束以电子加速器为辐照源,其辐照剂量为5-200Kgy,辐照环境为氧气。上述所用γ-射线以Co-60为辐照源,辐照剂量为5-200Kgy,辐照环境为氧气。
3)按重量份计,聚乙烯以100重量份,乙烯基硅油加入量为0.1-20重量份,其粘度为50~50000mpa.s。
上述所用聚乙烯包括:高密度聚乙烯:密度0.941-0.965g/cm3;中密度聚乙烯:密度0.925-0.940g/cm3;线性低密度聚乙烯:密度0.918-0.939g/cm3。所用的聚乙烯为以上三种中的任何一种或二种。
具体实施方式:
实施例1:
将100份的线性低密度聚乙烯,熔体流动速率为2.0g/10min,密度为0.925g/cm3,在Co-60辐照源下进行辐照,辐照剂量为10Kgy。将辐照后的聚乙烯与15份的乙烯基硅油在高速搅拌机中混合10min,乙烯基硅油的粘度为40150mpa.s。将混合后的物料加入到双螺杆挤出机中,挤出机螺杆直径为φ30,长径为44,挤出机各段温度设置在130-200℃(共9段,温度分别为130℃,140℃,150℃,160℃,170℃,170℃,180℃,190℃,200℃),挤出物料经牵引、冷却、造粒后得到成品,经测试,接枝率为0.2%,熔体流动速率为2.5g/10min,摩擦系数(GB/T10006)为0.23。
实施例2:
将100份的高密度聚乙烯,熔体流动速率为0.3g/10min,密度为0.952g/cm3,在Co-60辐照源下进行辐照,辐照剂量为150Kgy。将辐照后的聚乙烯与18份的乙烯基硅油在高速搅拌机中混合10min,乙烯基硅油的粘度为150mpa.s。将混合后的物料加入到双螺杆挤出机中,挤出机螺杆直径为φ48,长径为44,挤出机各段温度设置在130-200℃(11段加热,温度分别为130℃,140℃,150℃,160℃,170℃,170℃,180℃,180℃,190℃,190℃,200℃)挤出物料经牵引、冷却、造粒后得到成品,经测试,接枝率为12.2%,熔体流动速率为8.9g/10min,摩擦系数(GB/T10006)为0.16。
实施例3:
将50份的线性低密度聚乙烯与50份的高密度聚乙烯混合均匀,高密度聚乙烯熔体流动速率为0.3g/10min,密度为0.952g/cm3,线性低密度聚乙烯熔体流动速率为2.0g/10min,密度为0.925g/cm3,在电子加速器装置上用β射线进行辐照,辐照剂量为200Kgy。将辐照后的聚乙烯与15份的乙烯基硅油在高速搅拌机中混合10min,乙烯基硅油的粘度为22000mpa.s。将混合后的物料加入到双螺杆挤出机中,挤出机螺杆直径为φ30,长径为44,挤出机各段温度设置在130-200℃(共9段,温度分别为130℃,140℃,150℃,160℃,170℃,170℃,180℃,190℃,200℃),挤出物料经牵引、冷却、造粒后得到成品,经测试,接枝率为5.8%,熔体流动速率为4.9g/10min,摩擦系数(GB/T10006)为0.19。
实施例4:
将50份的线性低密度聚乙烯与50份的中密度聚乙烯混合,线性低密度聚乙烯熔体流动速率为2.0g/10min,密度为0.925g/cm3,中密度聚乙烯熔体流动速率为1.8g/10min,密度为0.930g/cm3,在电子加速器装置上用β射线进行辐照,辐照剂量为50Kgy。将辐照后的聚乙烯与10份的乙烯基硅油在高速搅拌机中混合10min,乙烯基硅油的粘度为9960mpa.s。将混合后的物料加入到双螺杆挤出机中,挤出机螺杆直径为φ48,长径为44,挤出机各段温度设置在130-200℃,(11段温控,分别为130℃,140℃,150℃,160℃,170℃,170℃,180℃,180℃,190℃,190℃,200℃)挤出物料经牵引、冷却、造粒后得到成品,经测试,接枝率为0.6%,熔体流动速率为2.2g/10min,摩擦系数(GB/T10006)为021。
Claims (4)
1.一种含硅聚乙烯高润滑复合材料的制备方法,摩擦系数为0.16-0.23;其特征在于:采用电子束或γ-射线对全部聚乙烯进行辐照处理,将乙烯基硅油与辐照后的聚乙烯树脂共混后进行反应挤出,挤出温度为130-200℃,得到含硅聚乙烯高润滑复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种含硅聚乙烯高润滑复合材料的制备方法,其特征在于:所用电子束以电子加速器为辐照源,其辐照剂量为5-200Kgy,辐照环境为氧气;所用γ-射线以Co-60为辐照源,辐照剂量为5-200Kgy,辐照环境为氧气。
3.根据权利要求1所述的一种含硅聚乙烯高润滑复合材料的制备方法,其特征在于:聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的任何一种或二种。
4.根据权利要求1所述的一种含硅聚乙烯高润滑复合材料的制备方法,其特征在于:按重量份计,聚乙烯以100重量份,乙烯基硅油加入量0.1-20重量份,其粘度为50~50000mpa.s。
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