CN107746490A - 一种超高分子量聚乙烯改性配方 - Google Patents

一种超高分子量聚乙烯改性配方 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯改性配方，包括以下原料组分：超高分子量聚乙烯、聚乙烯、硫粉、润滑剂、滑石粉、石墨、羟基硅灰石、聚丙烯短纤维和助剂；本发明配方针对现有的超高分子量聚乙烯往往在成型后表面硬度低、热变形温度低、抗拉强度差等技术问题进行改进；通过与聚乙烯以及填料进行改性，采用本方案得到的超高分子量聚乙烯具有表面硬度高、热变形温度高，抗拉强度均得到了有效改善。

Description

一种超高分子量聚乙烯改性配方
技术领域
本发明涉及高分子塑料领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯改性配方。
背景技术
超高分子量聚乙烯(简称UHMWPE)，是分子量100万以上的聚乙烯。热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点在130～136℃，是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。超高分子量聚乙烯是一种高分子化合物，很难加工，并且具有超强的耐磨性、自润滑性，强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强的特点。与其它工程塑料相比，超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)具有表面硬度和热变形温度低、抗拉强度以及蠕变性能较差等缺点。这是由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的分子结构和分子聚集形态造成的。
聚乙烯(polyethylene，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同，分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。低密度聚乙烯(LOW DENSITY POLYETHYLENE，LDPE)俗称高压聚乙烯，因密度较低，材质最软，主要用在塑胶袋、农业用膜等。高密度聚乙烯(HIGH DENSITYPOLYETHYLE NE，HDPE)俗称低压聚乙烯，与LDPE及LLDPE相较，有较高之耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性，此外电绝缘性和抗冲击性及耐寒性能很好，主要应用于吹塑、注塑等领域。
线型低密度聚乙烯(LINEAR LOW DENSITY POLYETHYLENE，LLDPE)，则是乙烯与少量高级-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物。LLDPE外观与LDPE相似，透明性较差些，但表面光泽好，具有低温韧性、高模量、抗弯曲和耐应力开裂性，低温下抗冲击强度较佳等优点。
本发明主要通过将超高分子量聚乙烯与线型低密度聚乙烯进行融合、改性，并且加入填充剂，对超高分子量聚乙烯进行改性，改性后的超高分子量聚乙烯产品具有表面硬度高、热变形温度高，并且抗拉强度也得到了有效改善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种超过分子量聚乙烯改性配方，以解决现有技术的超高分子量聚乙烯成品往往存在表面硬度低、热变形温度低、抗拉强度差等技术问题；本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明公开了一种超高分子量聚乙烯改性配方，包括以下原料组分：超高分子量聚乙烯、聚乙烯、硫粉、润滑剂、滑石粉、石墨、羟基硅灰石、聚丙烯短纤维和助剂，原料的重量组分为：
进一步的，为了提高超过分子量聚乙烯的阻燃性能，助剂包括阻燃剂、纳米蒙脱土和玻璃微粉，其中阻燃剂为磷酸酯。
进一步的，为了提高聚乙烯、聚丙烯短纤维与超高分子量聚乙烯的聚合，原料组分中还包括成核剂，成核剂的重量组分为0.5份。
进一步的，成核剂为二氧化钛、氧化钙或二氧化硅。
进一步的，为了改善超高分子量聚乙烯的韧性、抗弯曲性能，聚乙烯为线型低密度聚乙烯，为了改进超高分子量聚乙烯加工过程中的流动性和脱模性，防止在机内或模具内粘着而产生鱼眼等缺陷，润滑剂选用硬脂酸钙。
本发明公开了一种超高分子量聚乙烯，通过将其与聚乙烯、聚丙烯短纤维、硫粉、填料等进行聚合改性，采用本发明生产的超高分子量聚乙烯具有表面硬度高、热变形温度高，并且抗拉强度也得到了有效改善的效果。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
实施例1公开了一种超高分子量聚乙烯改性配方，包括以下原料组分：超高分子量聚乙烯、聚乙烯、硫粉、硬脂酸钙、滑石粉、石墨、羟基硅灰石、聚丙烯短纤维、磷酸酯、纳米蒙脱土、玻璃微粉和二氧化钛，原料的重量组分为：
硫粉，在高温下可以使部分碳碳双键打开与硫形成二硫键,使得原本直链型的超高分子量聚乙烯转化为网状分子结构的高分子化合物，由于分子之间的交连,使得熔点提高而且强度增大，从而使改性后的超高分子量聚乙烯具有熔点高、强度大的优点。
滑石粉，具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，加入少量的滑石粉可以改善改性后的超高分子量聚乙烯的物理、化学性能。
石墨，其熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小，石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。在制备过程中加入一定量的石墨有助于提高改性后的超高分子量聚乙烯的耐热性能及强度。
羟基硅灰石，具有良好的介电性能和较高的耐热、耐候性能，同样，加入一定量的石墨可显著的提高改性后超高分子量聚乙烯的耐热及耐候性能。
聚丙烯短纤维，能很好地提高制造产品的抗裂性、抗渗性、抗冲磨性、抗冻能力，数以千万计的纤维均匀分布在改性后的超高分子量聚乙烯中，起到很好的微配筋作用，这样很好地保持了结构的整体性，避免了结构受到冲击破坏时分散成许多碎片，能大大延长产品的使用寿命。
改性前的超高分子量聚乙烯具有热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃，抗拉强度为为23.7MPa，磨损量为0.15mg，邵氏硬度为64-66克力；按照本实施例1改性后的超高分子量聚乙烯具有热变形温度(0.46MPa)105℃，熔点180℃，抗拉强度为为52.3MPa，磨损量为0.11mg，邵氏硬度为76克力。
实施例2
实施例2公开了一种超高分子量聚乙烯改性配方，包括以下原料组分：超高分子量聚乙烯、聚乙烯、硫粉、硬脂酸钙、滑石粉、石墨、羟基硅灰石、聚丙烯短纤维、磷酸酯、纳米蒙脱土、玻璃微粉和氧化钙，原料的重量组分为：
硫粉，在高温下可以使部分碳碳双键打开与硫形成二硫键,使得原本直链型的超高分子量聚乙烯转化为网状分子结构的高分子化合物，由于分子之间的交连,使得熔点提高而且强度增大，从而使改性后的超高分子量聚乙烯具有熔点高、强度大的优点。
滑石粉，具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，加入少量的滑石粉可以改善改性后的超高分子量聚乙烯的物理、化学性能。
石墨，其熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小，石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。在制备过程中加入一定量的石墨有助于提高改性后的超高分子量聚乙烯的耐热性能及强度。
羟基硅灰石，具有良好的介电性能和较高的耐热、耐候性能，同样，加入一定量的石墨可显著的提高改性后超高分子量聚乙烯的耐热及耐候性能。
聚丙烯短纤维，能很好地提高制造产品的抗裂性、抗渗性、抗冲磨性、抗冻能力，数以千万计的纤维均匀分布在改性后的超高分子量聚乙烯中，起到很好的微配筋作用，这样很好地保持了结构的整体性，避免了结构受到冲击破坏时分散成许多碎片，能大大延长产品的使用寿命。
按照本实施例2改性后的超高分子量聚乙烯具有热变形温度(0.46MPa)105℃，熔点185℃，抗拉强度为为53.5MPa，磨损量为0.12mg，邵氏硬度为80克力。
实施例3
实施例3公开了一种超高分子量聚乙烯改性配方，包括以下原料组分：超高分子量聚乙烯、聚乙烯、硫粉、硬脂酸钙、滑石粉、石墨、羟基硅灰石、聚丙烯短纤维、磷酸酯、纳米蒙脱土、玻璃微粉和二氧化硅，原料的重量组分为：
硫粉，在高温下可以使部分碳碳双键打开与硫形成二硫键,使得原本直链型的超高分子量聚乙烯转化为网状分子结构的高分子化合物，由于分子之间的交连,使得熔点提高而且强度增大，从而使改性后的超高分子量聚乙烯具有熔点高、强度大的优点。
滑石粉，具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，加入少量的滑石粉可以改善改性后的超高分子量聚乙烯的物理、化学性能。
石墨，其熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小，石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。在制备过程中加入一定量的石墨有助于提高改性后的超高分子量聚乙烯的耐热性能及强度。
羟基硅灰石，具有良好的介电性能和较高的耐热、耐候性能，同样，加入一定量的石墨可显著的提高改性后超高分子量聚乙烯的耐热及耐候性能。
聚丙烯短纤维，能很好地提高制造产品的抗裂性、抗渗性、抗冲磨性、抗冻能力，数以千万计的纤维均匀分布在改性后的超高分子量聚乙烯中，起到很好的微配筋作用，这样很好地保持了结构的整体性，避免了结构受到冲击破坏时分散成许多碎片，能大大延长产品的使用寿命。
按照本实施例3改性后的超高分子量聚乙烯具有热变形温度(0.46MPa)108℃，熔点186℃，抗拉强度为为56.2MPa，磨损量为0.10mg，邵氏硬度为80克力。
实施例4
实施例4公开了一种超高分子量聚乙烯改性配方，包括以下原料组分：超高分子量聚乙烯、聚乙烯、硫粉、硬脂酸钙、滑石粉、石墨、羟基硅灰石、聚丙烯短纤维、磷酸酯、纳米蒙脱土、玻璃微粉和二氧化钛，原料的重量组分为：
硫粉，在高温下可以使部分碳碳双键打开与硫形成二硫键,使得原本直链型的超高分子量聚乙烯转化为网状分子结构的高分子化合物，由于分子之间的交连,使得熔点提高而且强度增大，从而使改性后的超高分子量聚乙烯具有熔点高、强度大的优点。
滑石粉，具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，加入少量的滑石粉可以改善改性后的超高分子量聚乙烯的物理、化学性能。
石墨，其熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小，石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。在制备过程中加入一定量的石墨有助于提高改性后的超高分子量聚乙烯的耐热性能及强度。
羟基硅灰石，具有良好的介电性能和较高的耐热、耐候性能，同样，加入一定量的石墨可显著的提高改性后超高分子量聚乙烯的耐热及耐候性能。
聚丙烯短纤维，能很好地提高制造产品的抗裂性、抗渗性、抗冲磨性、抗冻能力，数以千万计的纤维均匀分布在改性后的超高分子量聚乙烯中，起到很好的微配筋作用，这样很好地保持了结构的整体性，避免了结构受到冲击破坏时分散成许多碎片，能大大延长产品的使用寿命。
按照本实施例改性后的超高分子量聚乙烯具有热变形温度(0.46MPa)108℃，熔点187℃，抗拉强度为为54.8MPa，磨损量为0.09mg，邵氏硬度为81克力。

Claims (5)

1.一种超高分子量聚乙烯改性配方，其特征在于，包括以下原料组分：超高分子量聚乙烯、聚乙烯、硫粉、润滑剂、滑石粉、石墨、羟基硅灰石、聚丙烯短纤维和助剂，所述原料的重量组分为：
2.如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯改性配方，其特征在于，所述助剂包括阻燃剂、纳米蒙脱土和玻璃微粉，其中所述阻燃剂为磷酸酯。
3.如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯改性配方，其特征在于，所述原料组分中还包括成核剂，所述成核剂的重量组分为0.5份。
4.如权利要求3所述的超高分子量聚乙烯改性配方，其特征在于，所述成核剂为二氧化钛、氧化钙或二氧化硅。
5.如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯改性配方，其特征在于，所述聚乙烯为线型低密度聚乙烯，所述润滑剂为硬脂酸钙。
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