CN1094136C - Sbs改性的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种SBS改性的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，使用聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯对超高分子量聚乙烯改性得到的复合材料，它由超高分子量聚乙烯、SBS、硫化剂、硬脂酸、氧化锌、促进剂和抗氧剂等其他助剂共混交联而成。此复合材料的拉伸应力在5-6MPa左右，拉伸百分率在400%以上，耐磨能力十分接近超高分子量聚乙烯。这种复合材料既保持了超高分子量聚乙烯的良好耐磨性能，又具有类似橡胶的良好的弹性和拉伸能力。
Description
本发明涉及一种SBS改性的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，属于高分子量聚乙烯复合材料技术领域。
超高分子量聚乙烯是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程材料。平均分子量在35万到800万之间，因为其分子量高而具有了其他塑料无法比拟的优异的性能，如耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等。而且，超高分子量聚乙烯的耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可以在-269℃下使用。超高分子量聚乙烯优异的物理机械性能使它广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器材等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外，由于超高分子量聚乙烯优异的生理惰性，已经作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用。
超高分子量聚乙烯虽然具有许多优良特性但也有许多不足：硬度低、强度低、耐热性能差等。
本发明的目的是提出一种SBS改性的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，在保证超高分子量聚乙烯的优异性能尤其是耐磨性能的前提下，同时使其具有类似与橡胶的弹性和拉伸率。
超高分子量聚乙烯中加入聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(以下简称SBS)橡胶、硫化剂、硬脂酸，再氧化锌、抗氧剂等其他助剂，从而组合成一种新型的复合材料。
本发明的复合材料的组成为：超高分子量聚乙烯40-60份，SBS约40-60份，硫磺硫化剂1.2-1.5份，氧化锌约2.5-3份，硬脂酸0.5-1份，促进剂约1份，抗氧剂约1份。
本发明中可以使用分子量在100万到300万范围的超高分子量聚乙烯，本发明使用的是分子量为200万的超高分子量聚乙烯。
本发明中可使用的抗氧剂是：抗氧剂1010(四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，抗氧剂DLTP(硫化二丙酸二月桂酯)，抗氧剂TNP(亚磷酸三壬基苯基酯)。
本发明中可使用的促进剂有：促进剂M(2-巯基苯并噻唑)，促进剂MZ(2-巯基苯并噻唑锌盐)，MK(2-巯基苯并噻唑钾盐)。
此复合材料的加工过程如下：
1、将超高分子量聚乙烯在开放式炼胶机上熔融，混炼温度为160-200℃，再同时加入SBS和其他已经混合均匀的添加剂，在开放式炼胶机上混合均匀，混炼时间10-15分钟，得到半成品。
2、将半成品用压机热压，压机温度160-200℃，压力45-50MPa，时间10-15分钟，之后冷却成型，即为本发明制得的复合材料。
此复合材料的拉伸应力在5-6MPa左右，拉伸百分率在400％以上，耐磨能力十分接近超高分子量聚乙烯。既保持了超高分子量聚乙烯的良好耐磨性能，有具有类似橡胶的良好的弹性和拉伸能力。
本复合材料加工工艺简单，不需要特殊的加工条件，操作简易。加工所需原料均为工业化产品，成本较低。
本发明中使用的超高分子量聚乙烯的分子量为200万左右，它具有优异的耐磨性能、力学性能以及极低的摩擦系数。保证了此复合材料的耐磨性能和使用性能的长期稳定性。复合材料中的橡胶组分为SBS(聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯)，为三嵌段共聚物热塑性弹性体，常温下分子两端的聚苯乙烯硬段之间形成玻璃态硬相，分散于聚丁二烯柔性链构成的无定型连续相中，连续分布的聚丁二烯相为材料提供高弹性、耐寒性和耐屈挠性。而分散在其中的聚苯乙烯玻璃态硬相则起着约束或交联剂补强作用，使其具有必要的机械强度和耐热性，这些约束相区可以随着温度的上升和下降而可逆的消失或者形成；也可因溶剂的溶解或挥发而消失或者形成，从而使材料表现为热塑性弹性体。
实施例：
1、分子量为200万的超高分子量聚乙烯40份，SBS 60份，硫磺硫化剂1.2份，氧化锌3份，硬脂酸0.5份，促进剂M，1份，抗氧剂1010，1份。首先将超高分子量聚乙烯用开放式炼胶机在160℃左右熔融，趁热分若干次逐步加入SBS和其它已经混合均匀的添加剂，再在开放式炼胶机上混合均匀，混炼时间约15分钟，冷却得到半成品。将半成品用压机热压，压机温度控制在160℃左右，热压压力不超过50MPa，热压时间15分钟，之后取出在相同压力下冷却成型，即可制得板材。
2、分子量为200万的超高分子量聚乙烯40份，SBS 60份，硫磺硫化剂1.5份，氧化锌2.5份，硬脂酸1份，促进剂M，1份，抗氧剂1010，1份。首先将超高分子量聚乙烯用开放式炼胶机在200℃左右熔融，趁热分若干次逐步加入SBS和其它已经混合均匀的添加剂，再在开放式炼胶机上混合均匀，混炼时间约10分钟，冷却得到半成品。将半成品用压机热压，压机温度控制在180℃左右，热压压力不超过50MPa，热压时间约10分钟，之后取出在相同压力下冷却成型，即可制得板材。
3、分子量为200万的超高分子量聚乙烯50份，SBS 50份，硫磺硫化剂1.2份，氧化锌2.5份，硬脂酸0.5份，促进剂MZ，1份，抗氧剂DLTP1份。首先将超高分子量聚乙烯用开放式炼胶机在160℃左右熔融，趁热分若干次逐步加入SBS和其它已经混合均匀的添加剂，再在开放式炼胶机上混合均匀，混炼时间约15分钟，冷却得到半成品。将半成品用压机热压，压机温度控制在200℃左右，热压压力不超过50MPa，热压时间10分钟，之后取出在相同压力下冷却成型，即可制得板材。
4、分子量为200万的超高分量聚乙烯50份，SBS50份，硫磺硫化剂1.5份，氧化锌2.5份，硬脂酸0.5份，促进剂MK，1份，抗氧剂TNP1份。首先将超高分子量聚乙烯用开放式炼胶机在200℃左右熔融，趁热分若干次逐步加入SBS和其它已经混合均匀的添加剂，再在开放式炼胶机上混合均匀，混炼时间约10分钟，冷却得到半成品。将半成品用压机热压，压机温度控制在180℃左右，热压压力不超过50MPa，热压时间15分钟，之后取出在相同压力下冷却成型，即可制得板材。
5、分子量为200万的超高分子量聚乙烯40份，SBS 60份，硫磺硫化剂1.5份，氧化锌2.5份，硬脂酸1份，促进剂M，1份，抗氧剂DLTP1份。首先将超高分子量聚乙烯用开放式炼胶机在180℃左右熔融，趁热分若干次逐步加入SBS和其它已经混合均匀的添加剂，再在开放式炼胶机上混合均匀，混炼时间约15分钟，冷却得到半成品。将半成品用压机热压，压机温度控制在200℃左右，热压压力不超过50MPa，热压时间10分钟，之后取出在相同压力下冷却成型，即可制得板材。
6、分子量为200万的超高分子量聚乙烯50份，SBS 50份，硫磺硫化剂1.2份，氧化锌3份，硬脂酸1份，促进剂MK，1份，抗氧剂TNP1份。首先将超高分子量聚乙烯用开放式炼胶机在160℃左右熔融，趁热分若干次逐步加入SBS和其它已经混合均匀的添加剂，再在开放式炼胶机上混合均匀，混炼时间约15分钟，冷却得到半成品。将半成品用压机热压，压机温度控制在160℃左右，热压压力不超过50MPa，热压时间15分钟，之后取出在相同压力下冷却成型，即可制得板材。
Claims (4)
1、一种SBS改性的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，该复合材料的组成为：超高分子量聚乙烯40-60份，SBS 40-60份，硫磺硫化剂1.2-1.5份，氧化锌2.5-3份，硬脂酸0.5-1份，促进剂1份，抗氧剂1份；
此复合材料的加工过程如下：
(1)将超高分子量聚乙烯在开放式炼胶机上熔融，混炼温度为160-200℃，再同时加入SBS和其他已经混合均匀的添加剂，在开放式炼胶机上混合均匀，混炼时间10-15分钟，得到半成品；
(2)将半成品用压机热压，压机温度160-200℃，压力45-50MPa，时间10-15分钟，之后冷却成型，即为本发明制得的复合材料。
2、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述的超高分子量聚乙烯的分子量为100万-300万。
3、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述的抗氧剂为：四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫化二丙酸二月桂酯或亚磷酸三壬基苯基酯中的任何一种。
4、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述的促进剂为：2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噻唑锌盐或2-巯基苯并噻唑钾盐中的任何一种。
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