CN106750724A - 一种用于制备超高分子量聚乙烯管材的组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备超高分子量聚乙烯管材的组合物。其由以下质量比例的原料加工制成：超高分子量聚乙烯∶含氟聚合物加工助剂∶聚乙烯蜡∶硬脂酸钙/硬脂酸锌复合物∶复合抗氧剂∶碳黑=100份∶0.01～0.05∶2～6∶0.1～1.0∶0.2～0.4∶1～3；超高分子量聚乙烯的粘均分子量范围为200×104～300×104；含氟聚合物加工助剂为偏二氟乙烯的氟化共聚物；硬脂酸钙/硬脂酸锌复合物的质量比例为1～3∶1；复合抗氧剂为A受阻酚类抗氧剂和B亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，质量比例为A∶B=1∶1～3；通过以上方法制备的超高分子量聚乙烯管材组合物具有优良的耐热氧老化性能，200℃氧化诱导期大于4530分钟，同时具有优良的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性、耐热氧老化性能和挤出加工性能。

Description

一种用于制备超高分子量聚乙烯管材的组合物
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于制备超高分子量聚乙烯管材的组合物。
背景技术
超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight Polyethylene，简称UHMWPE)一般指相对分子质量超过150万的聚乙烯(PE)，而普通PE的相对分子质量一般仅为2万～30万，国产UHMWPE的相对分子质量可达400万～500万，而德国生产的UHMWPE的相对分子质量高达1000万。
UHMWPE极高的相对分子质量赋予它极其优异的性能：
①极好的耐环境应力开裂性，是普通高密度聚乙烯(HDPE)的200倍、普通塑料的5～10倍；②极强的耐磨性，居塑料首位，是普通塑料的5-7倍、钢管的7-10倍；
③极高的耐冲击性，冲击强度在现有塑料中最高，即使在-70℃条件下仍保持相当高的冲
击强度；
④优异的自润滑性，与聚四氟乙烯(PTFE)相当；
⑤优良的化学稳定性、电绝缘性、耐疲劳性和耐候性；
⑥无毒、不吸水、密度小、不粘附、抗静电、吸噪音，并且易于机械加工，可着色。
UHMWPE是现有的优质工程塑料,用其制成的管材与其它塑料管材和金属管材相比，在许多方面都具有明显的优势。
虽然UHMWPE具有上述优异的性能，但正是由于其超高的相对分子质量导致了其熔体粘度极高(达1×108Pa·s)，流动性极差，临界剪切速率极低，加工时极易产生熔体破裂，很难用常规的塑料成型设备和工艺加工。要想用普通挤出设备挤出UHMWPE管材，必须对其进行改性，即通过各种手段改善UHMWPE的流动性，或者对成型设备进行改进，或者采用新的成型加工技术。
中国专利CN101134827和CN1807062采用液晶聚合物改性UHMWPE， 液晶聚合物具有优异的力学性能、耐磨性和流动性，将液晶聚合物与UHMWPE进行复合，可使UHMWPE的加工性能得到明显的改善，并使其力学性能和耐磨性能得到提高，不足之处是加工温度高达250-300℃，能耗较高，且专利中没有提及耐热氧老化性能，对于UHMWPE管材来说，耐热氧老化性能也是一项很重要的指标，影响到管材的使用寿命。
中国专利CN1428370将85-95％超高分子量聚乙烯、3-15％聚硅氧烷、0.2-2％抗氧剂混合、搅拌均匀，在真空干燥箱内40-60℃烘干5-7小时，将经干燥的原料进行挤出造粒，这种共混料由于加入有机硅作为改性剂，流动性得到极大的提高，所制备的UHMWPE管材具有极好的耐磨性、耐腐蚀性和耐低温性，但该专利对专用料进行了造粒，成本较高，专利中也没有提及耐热氧老化性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯管材组合物，它与现有的此类组合物相比，采用氟弹性体改性，且混入特定的抗氧体系，使组合物具有优良的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性、耐热氧老化性能和挤出加工性能。
本发明是通过如下技术方案实施的：
研制一种用于制备超高分子量聚乙烯管材的组合物，由以下质量比例的原料加工制成：
超高分子量聚乙烯∶含氟聚合物加工助剂∶聚乙烯蜡∶硬脂酸钙/硬脂酸锌复合物∶复合抗氧剂∶碳黑 = 100份∶0.01～0.05∶2～6∶0.1～1.0∶0.2～0.4∶1～3
其中，
所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量范围设置为200×104～300×104；
所述的含氟聚合物加工助剂设置为偏二氟乙烯的氟化共聚物；
所述的硬脂酸钙/硬脂酸锌复合物的质量比例设置为1～3∶1；
所述的复合抗氧剂设置为A受阻酚类抗氧剂和B亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，质量比例设置为A∶B = 1∶1～3；
所述的超高分子量聚乙烯组合物的性状是：黑色粉状混合物料，堆密度高（≥0.48g/cm3），可以提高挤出加工效率（挤出速度可达≥3m/h）；
拉伸断裂应力，MPa，26～29；拉伸断裂应变，%，260～340；简支梁冲击强度，kJ/m2，
不断裂；拉伸屈服强度，MPa，23～26；氧化诱导期，min，35～68；磨损率，％，0.05～0.50；
挤出性能Ф159mm，m/h，3。
上述的组合物，由以下质量比例的原料加工制成：
超高分子量聚乙烯∶含氟聚合物加工助剂∶聚乙烯蜡∶硬脂酸钙/硬脂酸锌复合物∶复合抗氧剂∶碳黑 = 100份∶0.03～0.04∶3～5∶0.1～1.0∶0.2～0.4∶1～3。
本发明的有益效果如下：
通过以上方法制备的超高分子量聚乙烯管材组合物具有优良的耐热氧老化性能，200℃氧化诱导期大于45分钟，同时具有优良的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性、耐热氧老化性能和挤出加工性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
超高分子量聚乙烯（粘均分子量202×104） 100
聚乙烯蜡 4
硬脂酸钙 0.2
硬脂酸锌 0.5
复合抗氧剂 0.3
含氟聚合物加工助剂FX-5920 0.05
碳黑 1.2
实施例2
超高分子量聚乙烯（粘均分子量237×104） 100
聚乙烯蜡 5
硬脂酸钙 0.5
硬脂酸锌 0.1
复合抗氧剂 0.3
含氟聚合物加工助剂FX-5920 0.02
碳黑 1
实施例3
超高分子量聚乙烯（粘均分子量256×104） 100
聚乙烯蜡 6
硬脂酸钙 0.2
硬脂酸锌 0.1
复合抗氧剂 0.3
含氟聚合物加工助剂FX-5920 0.01
碳黑 1.5
实施例4
超高分子量聚乙烯（粘均分子量278×104） 100
聚乙烯蜡 7
硬脂酸钙 0.1
硬脂酸锌 0.3
复合抗氧剂 0.4
含氟聚合物加工助剂FX-5920 0.01
碳黑 2
实施例5
超高分子量聚乙烯（粘均分子量295×104） 100
聚乙烯蜡 4
硬脂酸钙 0.3
硬脂酸锌 0.2
复合抗氧剂 0.25
含氟聚合物加工助剂FX-5920 0.03
碳黑 2.5
按以上各实施例的组合配方配制管材料，测试数据见表1

Claims (2)

1.一种用于制备超高分子量聚乙烯管材的组合物，由以下质量比例的原料加工制成：
超高分子量聚乙烯∶含氟聚合物加工助剂∶聚乙烯蜡∶硬脂酸钙/硬脂酸锌复合物∶复合抗氧剂∶碳黑 = 100份∶0.01～0.05∶2～6∶0.1～1.0∶0.2～0.4∶1～3
其中，
所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量范围设置为200×104～300×104；
所述的含氟聚合物加工助剂设置为偏二氟乙烯的氟化共聚物；
所述的硬脂酸钙/硬脂酸锌复合物的质量比例设置为1～3∶1；
所述的复合抗氧剂设置为A受阻酚类抗氧剂和B亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，质量比例设置为A∶B = 1∶1～3；
所述的超高分子量聚乙烯组合物的性状是：
黑色粉状混合物料，堆密度高≥0.48g/cm3，挤出速度≥3m/h；
拉伸断裂应力，MPa，26～29；拉伸断裂应变，%，260～340；简支梁冲击强度，kJ/m2，
不断裂；拉伸屈服强度，MPa，23～26；氧化诱导期，min，35～68；磨损率，％，0.05～0.50；
挤出性能Ф159mm，m/h，3。
2.按照权利要求1所述的组合物，由以下质量比例的原料加工制成：
超高分子量聚乙烯∶含氟聚合物加工助剂∶聚乙烯蜡∶硬脂酸钙/硬脂酸锌复合物∶复合抗氧剂∶碳黑 = 100份∶0.03～0.04∶3～5∶0.1～1.0∶0.2～0.4∶1～3。
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