CN104262541A - 一种增韧剂以及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增韧剂及其制备方法。将超高分子量聚乙烯微米颗粒放于聚乙烯密封袋中，充氮气把所述密封袋中的空气赶出后密封防止氧化，在电子加速器下传动辐照80kGy,5kGy/次，并使用所述电子加速器的传动辐照车的高速风机对所述密封袋中的所述超高分子量聚乙烯微米颗粒进行冷却；把辐照后的所述高分子量聚乙烯微米颗粒浸润到含有5%质量分数的马来酸酐溶液中，加热回流5个小时，直到马来酸酐双键打开并接枝到所述超高分子量聚乙烯颗粒上，最终得到辐照交联和接枝改性的超高分子量聚乙烯增韧剂。本发明可以应用于热固性环氧树脂、热塑性聚烯烃高分子材料、以及具有极性官能团的尼龙材料的抗冲改性。
Description
本发明是申请日为2013年4月3日，申请号为‘2013101137280’，名称为‘一种高抗冲固体浮力材料的制备方法’的授权专利发明的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种增韧剂，以及其制备方法，适用于热固性环氧树脂、热塑性聚烯烃高分子材料、以及具有极性官能团的尼龙材料的抗冲改性。
背景技术
固体浮力材料技术是将材料的低密度和高强度特性有机地结合在一起，使其在海洋开发技术领域中得到无可比拟的优越性。固体浮力材料以其优越的性能已经被应用于（1）深海运载和作业用装备如中国“蛟龙号” 7000m深潜器、中国“CR-02”自制水下机器人，（2）海洋石油开采系统如隔水管、输油管线，(3)海洋调查检测系统如潜标系统，（4）海洋采矿系统如海底采矿机等领域。固体浮力材料主要是为水下作业用海洋开发设备提供浮力，所以密度必须足够低而且吸水率也要低，另外在深海作业材料必须具有足够的抗静水压能力，即美国军标MIL-S-24154A。Trelleborg Offshore公司、Emerson& Cuming公司等制造的固体浮力材料均符合上述标准。国内的公司也有达到上述标准的厂家。但是固体浮力材料生产后在搬运、安装、使用的过程中很容易受到碰撞和冲击，因此材料的抗冲性能需要得到改善。发明专利CN02135509.6“用于固体浮力材料的喷涂聚脲包敷层”使用喷涂聚脲包敷层的方法提高材料的抗冲击性能，这种方法虽然简单，但是需增加施工工艺，最重要的是本体仍然有被破坏的危险。发明专利CN200610043524.4“深海用可加工固体浮力材料及其制备方法”采取添加增韧改性剂如聚硫橡胶液体丁腈橡胶的方法改善材料的抗冲击性能，但是添加的橡胶材料有可能降低材料的抗压缩性能。本发明采用添加超高分子量聚乙烯的方法来改善环氧/玻璃微珠复合材料的抗冲击性能，添加的超高分子量聚乙烯颗粒经过辐照交联和表面接枝活性反应基团的方法来进行改性，获得的浮力材料的抗冲击性能提高了50%。目前尚没有关于这方面的报道。
发明内容
本发明提供了一种增韧剂，以及其制备方法，适用于热固性环氧树脂、热塑性聚烯烃高分子材料、以及具有极性官能团的尼龙材料的抗冲改性。
一种增韧剂，其制备方法如下：将超高分子量聚乙烯微米颗粒放于聚乙烯密封袋中，充氮气把袋中的空气赶出后密封防止氧化；在电子加速器下传动辐照80 kGy,5kGy/次，传动辐照车下有高速风机对材料进行冷却，辐照使超高分子量聚乙烯颗粒本身交联可以使材料在高温条件下保持颗粒状态，同时颗粒内部又会残存一定的自由基；把辐照后的样品浸润到含有5%质量分数的马来酸酐溶液中，加热回流5个小时，马来酸酐双键就会打开，然后接枝到超高分子量聚乙烯颗粒上，最终得到辐照交联和接枝改性的超高分子量聚乙烯增韧剂。这种增韧剂因为表面接枝马来酸酐，具有酸酐结构所以可以和环氧树脂在催化剂的作用下进行反应，因而可以很好的相容性。
本发明还提供了一种增韧剂的制备方法，其制备方法如下：将超高分子量聚乙烯微米颗粒放于聚乙烯密封袋中，充氮气把袋中的空气赶出后密封防止氧化；在电子加速器下传动辐照80 kGy,5kGy/次，传动辐照车下有高速风机对材料进行冷却，辐照使超高分子量聚乙烯颗粒本身交联可以使材料在高温条件下保持颗粒状态，同时颗粒内部又会残存一定的自由基；把辐照后的样品浸润到含有5%质量分数的马来酸酐溶液中，加热回流5个小时，马来酸酐双键就会打开，然后接枝到超高分子量聚乙烯颗粒上，最终得到辐照交联和接枝改性的超高分子量聚乙烯增韧剂。这种增韧剂因为表面接枝马来酸酐，具有酸酐结构所以可以和环氧树脂在催化剂的作用下进行反应，因而可以很好的相容性。
具体实施方式]
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下实施例均为质量份数。
实施例1
取双酚A型环氧树脂E51-100份，空心玻璃微珠K37-80份，偶联剂KH550-1份，增韧剂-辐照交联接枝改性超高分子量聚乙烯10份，放入真空搅拌机中，在80℃下真空搅拌10分钟；固化剂甲基四氢苯酐80份和催化剂N,N-二甲基苄胺在在60℃下真空搅拌10分钟；然后前两者在真空搅拌机中在搅拌10分钟。混合料注入阴阳模具在20MPa的压力下成型，固化制度为 110℃/2h+140℃/6h+160℃/4h。脱模即可得固体浮力材料，材料可以经过车加工成为各种形状的器件。得到的材料通过美国军标MIL-S-24154A进行测试得到密度为0.45g/cm3，抗静水压25MPa，除以1.5系数为16.7MPa，材料可以在1600米以内水深使用。抗冲击强度按照IS0179标准测试为10 kJ/m2，比为加抗充改性剂的配方的抗冲击强度6 kJ/m2提高了67%。
实施例2
取双酚A型环氧树脂E51-100份，空心玻璃微珠K46-100份，偶联剂KH550-0.5份，增韧剂-辐照交联接枝改性超高分子量聚乙烯15份，放入真空搅拌机中，在80℃下真空搅拌10分钟；固化剂甲基四氢苯酐80份和催化剂N,N-二甲基苄胺在在60℃下真空搅拌10分钟；然后前两者在真空搅拌机中在搅拌10分钟。混合料注入阴阳模具在20MPa的压力下成型，固化制度为 110℃/2h+140℃/6h+160℃/4h。脱模即可得固体浮力材料，材料可以经过车加工成为各种形状的器件。得到的材料通过美国军标MIL-S-24154A进行测试得到密度为0.56g/cm3，抗静水压46MPa，除以1.5系数为30.7MPa，材料可以在3000米以内水深使用。抗冲击强度按照IS0179标准测试为8.5 kJ/m2，比为加抗充改性剂的配方的抗冲击强度5 kJ/m2提高了70%。
Claims (2)
1.一种增韧剂，其特征是：
其制备方法如下：将超高分子量聚乙烯微米颗粒放于聚乙烯密封袋中，充氮气把所述密封袋中的空气赶出后密封防止氧化，在电子加速器下传动辐照80 kGy,5kGy/ 次，并使用所述电子加速器的传动辐照车的高速风机对所述密封袋中的所述超高分子量聚乙烯微米颗粒进行冷却；把辐照后的所述高分子量聚乙烯微米颗粒浸润到含有5% 质量分数的马来酸酐溶液中，加热回流5 个小时，直到马来酸酐双键打开并接枝到所述超高分子量聚乙烯颗粒上，最终得到辐照交联和接枝改性的超高分子量聚乙烯增韧剂。
2. 一种根据权利要求1 所述的增韧剂的制备方法，其特征是：
制备方法如下：将超高分子量聚乙烯微米颗粒放于聚乙烯密封袋中，充氮气把所述密封袋中的空气赶出后密封防止氧化，在电子加速器下传动辐照80 kGy,5kGy/ 次，并使用所述电子加速器的传动辐照车的高速风机对所述密封袋中的所述超高分子量聚乙烯微米颗粒进行冷却；把辐照后的所述高分子量聚乙烯微米颗粒浸润到含有5% 质量分数的马来酸酐溶液中，加热回流5 个小时，直到马来酸酐双键打开并接枝到所述超高分子量聚乙烯颗粒上，最终得到辐照交联和接枝改性的超高分子量聚乙烯增韧剂。
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