CN104558737A - 一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料。复合材料是以黏均分子量300-350万超高分子量聚乙烯与防盐腐材料经开炼机混炼，形成混合物，再加入适量的加工流动改性剂、增容剂、抗氧剂经双螺杆挤出机制备而得。其中超高分子量聚乙烯，80-90份；防盐腐材料，5-10份；加工流动改性剂，5-10份；增容剂，0.2-0.4份；抗氧剂，0.2-0.4份。按上述比例称取原料，先在开炼机上混炼，形成混合物再按上述比例称取原料在双螺杆挤出机挤出制得。复合材料可广泛用于船舶航海领域。本发明制备工艺控制容易、生产效率高、质量稳定。

Description

一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料
技术领域
本发明公开了一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料。具体涉及一种具有优良力学性能、耐磨性能、防海水腐蚀性能、抗老化性能，可广泛用于海洋船舶领域的复合材料。
背景技术
超高分子量聚乙烯材料具有优异的性能，被称之“令人惊异的塑料”。在一些领域有取代部分钢制材料的趋势。随着海洋船舶行业的深入发展，超高分子量聚乙烯材料在船舶领域应用新兴起来，而且要求也越来越高，不仅仅要求减轻自身船重，对于海水腐蚀、抗氧老化要求也越来越高。因此开发一种合适的防海水腐蚀，同时具有优良力学性能、耐磨性能的超高分子量聚乙烯复合材料是目前超高分子量聚乙烯如何应用到船舶领域上一个新热点。
发明内容
本发明为了解决目前传统的耐磨超高分子量聚乙烯材料产品中存在的力学性能不高，对海水抗腐蚀能力不高等问题，提出了一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料。超高分子量聚乙烯，80-90份；防盐腐材料，5-10份；加工流动改性剂，5-10份；增容剂，0.2-0.4份；抗氧剂，0.2-0.4份。
  本发明所选用的超高分子量聚乙烯，其分子量300-350万；选用的防盐腐材料为加入多种光稳定剂和多种热氧老化稳定剂可缓慢释放的聚丙烯载体母粒；选用的加工流动改性剂为无规共聚聚丙烯；选用的增容剂为马来酸酐接枝乙烯类橡胶共聚物；选用的抗氧剂是四【甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯】季戊四醇酯、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或三【2，4-二叔丁基苯基】亚磷酸酯。
  本发明所述的一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料，其特征在于：（1）首先超高分子量与防盐腐材料经开炼机进行充分的混炼，混炼好的组合物经粉碎机粉碎至直径1-3mm（2）将粉碎好的超高分子量聚乙烯组合物、加工流动改性剂、增容剂、抗氧剂经高速混合机混合均匀后加入到双螺杆挤出机中挤出，冷却切粒，得到圆柱状颗粒产品。
  本发明复合材料是采用防盐腐材料改姓超高分子量聚乙烯。防腐材料为加入多种光稳定剂和多种热氧老化稳定剂可缓慢释放聚丙烯载体母粒，与树脂有优良的相容性，较好的稳定性和耐油提性，提高材料在海水中的使用寿命，加入不影响超高分子量聚乙烯自身的耐磨性能。同时引用马来酸酐接枝的乙烯类橡胶共混物作增容剂，提高超高分子量聚乙烯的抗冲击性、耐寒性；同时保持一定的力学性能。所以本发明制备的复合材料具有优良的力学性能、耐磨性能、防海水腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于以下实施各例：
本实施方式均使用同向双螺杆挤出机、开炼机、注塑机；超高分子量聚乙烯产于北京助剂二厂，防盐腐材料产于广州合成材料研究院，其他助剂也均为国产。
本发明所述的一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料其制备工艺如下：
首先按照表1实例配比将超高分子量聚乙烯与防盐腐材料经开炼机，在温度210℃下，混炼30min，混炼好后的组合物经粉碎机粉碎成直径小于3mm。
  表1 实施例对应的配方
按照表2实例配比将组合物、增容剂、流动改性剂和抗氧剂经高速混合机混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，双螺杆转速200rad/min，各区温度设定在210℃，挤出、冷却、切粒，得圆柱颗粒产品。
表2各实施例对应的配方
本发明各实施例中所得的超高分子量聚乙烯复合材料，按以下注塑条件注塑成检测样条，注塑条件：注塑温度210℃，注塑压力40Ma，注塑速度：50mm/s。各实施例物理性能均按以下标准进行测试，具体检测标准如下：
简支梁冲击强度                        ISO179标准
拉伸强度                              ISO527标准
弯曲强度                              ISO178标准
摩擦系数/磨耗                        GBT3960-1983标准
大气曝露（春季3个月向南倾斜45°）  GBT3681-2000标准
湿热、水喷雾和盐雾曝露（168小时）   GBT12000-2003标准
海水腐蚀（模拟加速200天）          材料脆化（浸泡海水38个月以上）
表3实施例样品对应的性能
项目 例1 例2 例3 例4 例5 例6
冲击强度KJ/M2 22.2 27.2 28.3 29.5 30.1 27.9
拉伸强度Mpa 38.1 39.9 41.2 42.8 38.8 42.8
弯曲强度Mpa 31.2 30.7 30.1 30.5 31.5 30.8
摩擦系数 0.4 0.43 0.48 0.46 0.45 0.44
磨耗(200rpm)，cm3 8.5*10-4 9.8*10-4 9.1*10-4 8.7*10-4 1.2*10-3 9.8*10-4
大气曝露 颜色无变化 颜色无变化 颜色无变化 颜色无变化 颜色无变化 颜色无变化
湿热、水喷雾、盐雾 表面降解 表面降解 光泽暗淡 光泽暗淡 翘曲明显 翘曲明显
海水腐蚀 无脆化 无脆化 无脆化 无脆化 无脆化 无脆化

Claims (5)

1.本发明公开了一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料，其特征在于耐磨、防海水腐蚀，其组份及重量分比如下：超高分子量聚乙烯，80-90份；防盐腐材料，5-10份；加工流动改性剂，5-10份；增容剂，0.2-0.4份；抗氧剂，0.2-0.4份。
2.根据权利要求1所述的一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料，其特征在于所述的超高分子量聚乙烯，分子量300万-350万。
3.根据权利要求1所述的一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料，其特征在于所述的防盐腐材料为加入多种光稳定剂和多种热氧老化稳定剂可缓慢释放的聚丙烯载体母粒。
4.根据权利要求1所述的一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料，其特征在于所述的加工流动改性剂为无规共聚聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的一种海洋用耐磨超高分子量聚乙烯复合材料，其特征在于（1）首先超高分子量与防盐腐材料经开炼机进行充分的混炼，混炼好的组合物经粉碎机粉碎至直径1-3mm（2）将粉碎好的超高分子量聚乙烯组合物、加工流动改性剂、增容剂、抗氧剂经高速混合机混合均匀后加入到双螺杆挤出机中挤出，冷却切粒，得到圆柱状颗粒产品。
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