CN1070888C - 挤出和注射级超高分子量聚乙烯专用料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种挤出和注射级超高分子量聚乙烯专用料的制备方法，该方法是在超高分子聚乙烯中加入一定重量百分比的液晶高分子、抗氧化剂和添加剂，进行共混合后干燥，最后生产出能直接进行挤出和注射的超高分子最聚乙烯专用料。这种专用料极大地改善了超高分子量聚乙烯的加工流动性，使用普通的挤出和注射成型设备就能方便地进行挤出或注射成型，以生产高性能的超高分子量聚乙烯管材和注塑制品。
Description
本发明涉及一种挤出和注射级超高分子量聚乙烯专用料的制备方法，属高聚物的成型加工技术领域。
超高分子量聚乙烯(以下称UHMW-PE)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料。因其具有杰出的耐磨性(比钢铁耐磨8～9倍)、优异的耐冲击性(是聚碳酸酯的2倍、ABS的5倍、聚甲醛的15倍)、摩擦系数低(其动摩擦系数为0.10～0.22，可与聚四氟乙稀相媲美，是理想的润滑材料)、极好的耐化学药品性、耐低温性及消音性等优点，因而在世界范围内倍受人们的青睐，其应用范围十分广泛。
但是由于超高分子量聚乙烯加工时的熔融粘度极高，高达109Pa.s，流动性极差，其熔体流动指数几乎为零，所以很难直接进行挤出或注射成型。这是因为：
(1)超高分子量聚乙烯熔融时粘度极高，不成粘流态，而是处于高粘弹态。因此，在常规螺杆挤出机上加工时，很难沿螺槽推进，而是包住螺杆一起旋转，陷入不能挤出的状态，形成“料塞”；
(2)超高分子量聚乙烯的摩擦系数极低，使粉料在进料过程中极易打滑，不易进料；
(3)超高分子量聚乙烯的临界剪切速率很低，约10-2/S。在进行挤出成型时，会造成熔体破裂，制品表面出现裂纹。在进行注射成型时，由于出现喷射流状态而引起气孔和脱层现象：
(4)成型温度范围窄，极易氧化降解。
由于超高分子量聚乙烯存在上述加工难点，所以现在加工技术只能采用间歇式模压烧结成型工艺制品主要是形状简单的板材和棒材。虽然最近国外开始研究设计特殊结构的挤出机和注射机，如日本三井公司研制的高压高速注射机其注射压力高达290Mpa，虽可以注射小型制品，但设备价格昂贵，主机功率很大，能耗高。
本发明的目的是研究一种用于挤出和注射的超高分子量聚乙烯的制备方法，采用一种独特的高性能高分子改性剂与超高分子量聚乙烯进行共混，生产出能直接进行挤出和注射的超高分子量聚乙烯专用料。这种专用料极大地改善超高分子量聚乙烯的加工流动性，使用普通的挤出和注射成型设备就能方便地对其进行挤出或注射成型，以生产高性能的超高分子量聚乙烯管材和注塑制品。
本发明研究的挤出和注射级超高分子量聚乙烯专用料的制备方法，包括下列步骤：
(1)将原料以如下重量百分比混匀：
超高分子量聚乙烯：40～90％
液晶高分子：3～50％，粒度为20目～60目。
抗氧化剂：0.1～2.5％
添加剂：0.2～5％
各组份的重量百分比之和为100％；
(2)将上述混合物在100～120℃下干燥3～6小时；
(3)将上述干燥后的原料进行挤出造粒，其挤出温度为：加料段：120～260℃，压缩段：220～280℃，均化段：230～300℃，出口：160～260℃。
在超高分子量聚乙烯进行挤出或注射成型时加入高分子改性剂，可以极大地改善超高分子量聚乙烯的加工流动性。本发明所使用的高分子改性剂为液晶高分子(以下称LCP)。它具有许多突出的优点：
(1)优异的力学性能，如拉伸强度可达130～260MPa，比普通工程塑料高1～3倍，是PET的4倍，弯曲模量是PET的5倍，缺口冲击强度可达PET的25倍；
(2)杰出的耐磨性、摩擦系数小、动摩擦系数为0.15～0.25，表面硬度高，磨耗量低，磨耗系数为1.2×10-5(mm/km)/(kg/cm2)，是PTFE的1/6000；
(3)极小的线膨胀系数，比一般的工程塑料低一个数量级，与金属和陶瓷相当，接近石英；
(4)熔体粘度低，成型加工流动性好。
液晶高分子为主链聚酯型，其加入量一般为总量的3％～50％，随着液晶高分子加入量的增加，体系的熔融粘度指数[MI]将显著降低，见表1。
表1不同配比时的熔融指数
| LCP/UHMW-PE | 0/100 | 3/97 | 10/90 | 20/80 | 30/70 |
| MI(g/10min) | 0 | 0.010 | 0.020 | 8.07 | 24.74 |
表注：负荷12.5kg，口模直径2.05mm，测试温度260℃。
本发明所加入的抗氧剂是抗氧剂1010，抗氧剂B215等酚类抗氧剂，所加入的量一般为原料混合组分总量的0.1％～2.5％。
本发明所加入的添加剂为硬脂酸钙，所加入的量为原料混合组分的0.2％～5％。其作用是增加聚乙烯专用料的加工流动性，提高制品的表面光洁度。
利用本发明的方法制备的超高分子聚乙烯，其加工流动性得到极大改善，取得显著效果。实验证明，本发明所制备的挤出注射级超高分子量聚乙烯专用料，采用通用设备就可以方便地进行UHMW-PE的成型加工，不仅保持较高的拉伸强度和冲击强度，而且耐磨性能也有较大提高(与纯UHMW-PE相比)，可以生产出高性能、高质量的超高分子量聚乙烯制品。与原有的间歇式模压烧结法相比可节省设备投资，降低能耗，缩短生产周期，提高生产效率，具有明显的社会和经济效益。利用本发明的专用料可以生产出高耐磨塑料管材(耐摩性是钢管的7～8倍)广泛地应用于电力、水力、粮食加工、化工、煤炭、选矿领域。如火力发电厂输送粉煤灰废渣时原来用钢管，由于电化学反应，输送过程中极易生垢，经四个月管路就几乎堵塞，必须清理，维修费用耗资百万以上，且费时费力，是电厂生产中急待解决的老大难问题。采用高耐磨超高分子量聚乙烯管材，因不产生电化学反应，且管材光滑，摩擦系数很低，不易生垢，有效地解决上述困难，可以延长清理维修周期，节省维修费用。此外，采用本发明的专用料还可以生产注塑制品，用于纺织机械上的打梭棒、连接器、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后梁、齿轮、凸轮、弹棉机零件等，化工机械上的泵体、阀门、过滤器、螺栓、轴套等，食品机械上的星形轮、汽缸、链轮、导轮、手柄、辊筒等：医用方面可制成心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节、人工骨髋臼等等。
下面介绍本发明的实施例：
例1：将90份分子量在二百万以上的超高分子量聚乙烯与10份美国依斯曼公司生产的X7G液晶高分子及0.5份抗氧剂1010，1份的硬脂酸钙混合均匀，在105℃下干燥4小时以上，再用单螺杆或双螺杆挤出机进行造粒。样条热切或经水冷后切粒。工艺条件如表2所示。
表2 UHMW-PE专用料挤出温度
| (Ⅰ)加料段(℃) | (Ⅱ)压缩段(℃) | (Ⅲ)均化段(℃) | (Ⅳ)出口(℃) |
| 180 | 280 | 270 | 200 |
所得专用料性能：拉伸强度18.9MPa，缺口冲击强度25.4kJ/m2，磨损率0.32％。
例2：将80份超高分子量聚乙烯与20份日本尤尼契卡公司生产的LC-5000液晶高分子及0.5份抗氧剂B215，1份的硬脂酸钙混合均匀，在105℃下干燥4小时以上，再用单螺杆或双螺杆挤出机进行造粒。样条热切或经水冷后切粒。工艺条件如表3所示。
表3 UHMW-PE专用料挤出温度
| (Ⅰ)加料段(℃) | (Ⅱ)压缩段(℃) | (Ⅲ)均化段(℃) | (Ⅳ)出口(℃) |
| 180 | 270 | 270 | 200 |
所得专用料性能：拉伸强度28.6MPa，缺口冲击强度74.6kJ/m2，磨损率0.2％。
例3：将70份超高分子量聚乙烯与30份日本三棱化成公司生产的E310液晶高分子及0.2份抗氧剂1010，1份的硬脂酸钙混合均匀，在105℃下干燥4小时以上，再用单螺杆或双螺杆挤出机进行造粒。样条热切或经水冷后切粒。工艺条件如表4所示。
表4 UHMW-PE专用料挤出温度
| (Ⅰ)加料段(℃) | (Ⅱ)压缩段(℃) | (Ⅲ)均化段(℃) | (Ⅳ)出口(℃) |
| 180 | 260 | 270 | 200 |
所得专用料性能：拉伸强度14.3MPa，缺口冲击强度20.4kg/m2，磨损率0.4％。
Claims (4)
1、一种挤出和注射级超高分子量聚乙烯专用料的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
(1)将原料以如下重量百分比混匀：
超高分子量聚乙烯：40～90％
液晶高分子：3～50％，粒度为20目～60目
抗氧化剂：0.1～2.5％
添加剂：0.2～5％
各组份的重量百分比之和为100％；
(2)将上述混合物在100～120℃下干燥3～6小时；
(3)将上述干燥后的原料进行挤出造粒，其挤出温度为：加料段：120～260℃，压缩段：220～280℃，均化段：230～300℃，出口：160～260℃。
2：如权利要求1所述的制备方法，其特征在于其中所述的液晶高分子为主链聚酯型液晶高分子。
3、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于其中所述的抗氧化剂为酚类抗氧剂。
4、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于其中所述的添加剂为硬脂酸钙。
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (1)
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