CN109929175A - 一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，涉及化工泵技术领域，由以下成分制成：超高分子量聚乙烯、聚合改性复合物、硅橡胶、增塑剂、绢云母粉、润滑剂、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡微粉复合炭黑；本发明制备的化工泵用超高分子量聚乙烯材料的导热系数具有大幅度的提高，从而显著的提高了其散热性能。
Description
技术领域
本发明属于化工泵技术领域，具体涉及一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料。
背景技术
化工泵在化学、食品、医药、造纸等行业应用十分广泛，化工泵由于其结构紧凑，体积小，重量轻，安装占地面积小而更受欢迎。人类与化工的关系十分密切，普及到生活的方方面面。
超高分子量聚乙烯是一种新型的高分子聚合物，它的耐腐蚀性能和耐温性能虽然不及氟塑料，但是，他的耐磨性能是至今为止的塑料中最好的，因此，用超高分子量聚乙烯材料来制造化工泵，以输送硫酸、氟硅酸、磷酸和酸性料浆等含有少量固相成分的化工介质。然而散热效率低下是其一个问题，导致化工泵长时间工作后，内部温度升高，无法形成良好的散热，长此以往，易导致化工泵零部件老化现象发生，降低化工泵零部件的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，按重量份计由以下成分制成：超高分子量聚乙烯113-116、聚合改性复合物21-24、硅橡胶6-8、增塑剂2-5、绢云母粉18-22、润滑剂0.3-0.8、钛酸酯偶联剂1.2-1.7、聚酰胺蜡微粉复合炭黑2-4；
所述聚合改性复合物制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计称取：丙烯酸二甲氨基乙酯35份、异氰尿酸三缩水甘油酯22份、(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体15份、二羟甲基丁酸8份、纳米石墨烯5份、引发剂0.8份、去离子水80份；
（2）将丙烯酸二甲氨基乙酯、异氰尿酸三缩水甘油酯添加到反应釜中，再添加去离子水，加热至72℃，以120r/min转速搅拌40min，将 (甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体、二羟甲基丁酸、纳米石墨烯与引发剂混合到一起，搅拌均匀得反应液，预热至55℃，保温10min，然后再将预热后的反应液添加到反应釜内，调节温度至85℃，以1200r/min转速搅拌3小时，静置保温1小时，最后冷却至38℃，再调整反应体系pH值至8.2，过滤、洗涤、真空干燥至恒重，即得聚合改性复合物。
进一步的，所述超高分子量聚乙烯分子量为850万。
进一步的，所述增塑剂为环氧化大豆油。
进一步的，所述聚酰胺蜡微粉复合炭黑制备方法为：
将炭黑按40g：300mL的比例均匀分散到去离子水中，得到炭黑悬浮液，然后向炭黑悬浮液中依次添加炭黑质量20%的硫酸、31%的硝酸钾，在70℃下以150r/min转速搅拌40min，然后再添加炭黑质量10%的硅烷偶联剂和炭黑质量3倍的聚酰胺蜡微粉，继续搅拌2小时后，静置，过滤，清洗，烘干至恒重，即得聚酰胺蜡微粉复合炭黑。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
进一步的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
进一步的，所述(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体为甲基丙烯酸月桂酯。
有益效果：本发明制备的化工泵用超高分子量聚乙烯材料的导热系数具有大幅度的提高，从而显著的提高了其散热性能，本发明通过添加聚酰胺蜡微粉复合炭黑在混合体系中均匀分散，能够构建出简单的导热通道，然而构建的导热通道比较狭窄，且存有断点，不能很好的传输热量，通过通过添加聚合改性复合物的作用，能够在原有简单的导热通道基础上构建出更加完善的连续导热通道，对原有导热通道进一步的进行了加宽，促进了导热通道的连续性，从而显著的提高了材料的导热性能，同时，通过聚合改性复合物在材料中能够与聚乙烯分子链相连接，形成较为复杂的网络结构，从而有利于银纹的引发、多重银纹形成和发展、延迟裂口形成和生长的相形态结构，增强了材料的力学性能和耐腐蚀性能；通过聚合改性复合物与聚酰胺蜡微粉复合炭黑的协同作用，使得本发明制备的化工泵用超高分子量聚乙烯材料热分解温度得到明显的提高，由此可见，聚合改性复合物与聚酰胺蜡微粉复合炭黑的协同作用，能够阻碍化工泵超高分子量聚乙烯材料的热分解进程。
具体实施方式
实施例1
一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，按重量份计由以下成分制成：超高分子量聚乙烯113、聚合改性复合物21、硅橡胶6、增塑剂2、绢云母粉18、润滑剂0.3、钛酸酯偶联剂1.2、聚酰胺蜡微粉复合炭黑2；
所述聚合改性复合物制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计称取：丙烯酸二甲氨基乙酯35份、异氰尿酸三缩水甘油酯22份、(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体15份、二羟甲基丁酸8份、纳米石墨烯5份、引发剂0.8份、去离子水80份；
（2）将丙烯酸二甲氨基乙酯、异氰尿酸三缩水甘油酯添加到反应釜中，再添加去离子水，加热至72℃，以120r/min转速搅拌40min，将 (甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体、二羟甲基丁酸、纳米石墨烯与引发剂混合到一起，搅拌均匀得反应液，预热至55℃，保温10min，然后再将预热后的反应液添加到反应釜内，调节温度至85℃，以1200r/min转速搅拌3小时，静置保温1小时，最后冷却至38℃，再调整反应体系pH值至8.2，过滤、洗涤、真空干燥至恒重，即得聚合改性复合物。
进一步的，所述超高分子量聚乙烯分子量为850万。
进一步的，所述增塑剂为环氧化大豆油。
进一步的，所述聚酰胺蜡微粉复合炭黑制备方法为：
将炭黑按40g：300mL的比例均匀分散到去离子水中，得到炭黑悬浮液，然后向炭黑悬浮液中依次添加炭黑质量20%的硫酸、31%的硝酸钾，在70℃下以150r/min转速搅拌40min，然后再添加炭黑质量10%的硅烷偶联剂和炭黑质量3倍的聚酰胺蜡微粉，继续搅拌2小时后，静置，过滤，清洗，烘干至恒重，即得聚酰胺蜡微粉复合炭黑。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
进一步的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
进一步的，所述(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体为甲基丙烯酸月桂酯。
实施例2
一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，按重量份计由以下成分制成：超高分子量聚乙烯116、聚合改性复合物24、硅橡胶8、增塑剂5、绢云母粉22、润滑剂0.8、钛酸酯偶联剂1.7、聚酰胺蜡微粉复合炭黑4；
所述聚合改性复合物制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计称取：丙烯酸二甲氨基乙酯35份、异氰尿酸三缩水甘油酯22份、(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体15份、二羟甲基丁酸8份、纳米石墨烯5份、引发剂0.8份、去离子水80份；
（2）将丙烯酸二甲氨基乙酯、异氰尿酸三缩水甘油酯添加到反应釜中，再添加去离子水，加热至72℃，以120r/min转速搅拌40min，将 (甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体、二羟甲基丁酸、纳米石墨烯与引发剂混合到一起，搅拌均匀得反应液，预热至55℃，保温10min，然后再将预热后的反应液添加到反应釜内，调节温度至85℃，以1200r/min转速搅拌3小时，静置保温1小时，最后冷却至38℃，再调整反应体系pH值至8.2，过滤、洗涤、真空干燥至恒重，即得聚合改性复合物。
进一步的，所述超高分子量聚乙烯分子量为850万。
进一步的，所述增塑剂为环氧化大豆油。
进一步的，所述聚酰胺蜡微粉复合炭黑制备方法为：
将炭黑按40g：300mL的比例均匀分散到去离子水中，得到炭黑悬浮液，然后向炭黑悬浮液中依次添加炭黑质量20%的硫酸、31%的硝酸钾，在70℃下以150r/min转速搅拌40min，然后再添加炭黑质量10%的硅烷偶联剂和炭黑质量3倍的聚酰胺蜡微粉，继续搅拌2小时后，静置，过滤，清洗，烘干至恒重，即得聚酰胺蜡微粉复合炭黑。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
进一步的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
进一步的，所述(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体为甲基丙烯酸月桂酯。
实施例3
一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，按重量份计由以下成分制成：超高分子量聚乙烯115、聚合改性复合物22、硅橡胶7、增塑剂3、绢云母粉20、润滑剂0.5、钛酸酯偶联剂1.6、聚酰胺蜡微粉复合炭黑3；
所述聚合改性复合物制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计称取：丙烯酸二甲氨基乙酯35份、异氰尿酸三缩水甘油酯22份、(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体15份、二羟甲基丁酸8份、纳米石墨烯5份、引发剂0.8份、去离子水80份；
（2）将丙烯酸二甲氨基乙酯、异氰尿酸三缩水甘油酯添加到反应釜中，再添加去离子水，加热至72℃，以120r/min转速搅拌40min，将 (甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体、二羟甲基丁酸、纳米石墨烯与引发剂混合到一起，搅拌均匀得反应液，预热至55℃，保温10min，然后再将预热后的反应液添加到反应釜内，调节温度至85℃，以1200r/min转速搅拌3小时，静置保温1小时，最后冷却至38℃，再调整反应体系pH值至8.2，过滤、洗涤、真空干燥至恒重，即得聚合改性复合物。
进一步的，所述超高分子量聚乙烯分子量为850万。
进一步的，所述增塑剂为环氧化大豆油。
进一步的，所述聚酰胺蜡微粉复合炭黑制备方法为：
将炭黑按40g：300mL的比例均匀分散到去离子水中，得到炭黑悬浮液，然后向炭黑悬浮液中依次添加炭黑质量20%的硫酸、31%的硝酸钾，在70℃下以150r/min转速搅拌40min，然后再添加炭黑质量10%的硅烷偶联剂和炭黑质量3倍的聚酰胺蜡微粉，继续搅拌2小时后，静置，过滤，清洗，烘干至恒重，即得聚酰胺蜡微粉复合炭黑。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
进一步的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
进一步的，所述(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体为甲基丙烯酸月桂酯。
对比例1：与实施例1区别仅在于不添加聚合改性复合物。
对比例2：与实施例1区别仅在于将聚合改性复合物替换为等量的丙烯酸二甲氨基乙酯。
对比例3：与实施例1区别仅在于将聚酰胺蜡微粉复合炭黑替换为等量的炭黑。
对比例4：与实施例1区别仅在于将聚酰胺蜡微粉复合炭黑替换为等量的聚酰胺蜡微粉。
对照组：纯超高分子量聚乙烯。
采用相同工艺将实施例、对比例、对照组加工成相同规格的测试样品，进行试验检测：
导热性能测试: 采用德国耐驰公司的 LFA467 激光导热仪测试样品的热扩散系数；
表1
| 导热系数W/(m·K) | |
| 实施例1 | 7.882 |
| 实施例2 | 7.526 |
| 实施例3 | 7.255 |
| 对比例1 | 2.279 |
| 对比例2 | 2.358 |
| 对比例3 | 6.788 |
| 对比例4 | 6.219 |
| 对照组 | 0.453 |
由表1可以看出本发明制备的化工泵用超高分子量聚乙烯材料的导热系数具有大幅度的提高，从而显著的提高了其散热性能。
热性能测试: 利用 TGA 测试材料的热性能，测试温度范围50～820℃，升温速率为 10℃/min，氮气气氛；对比各组测试试样质量损失 50%时对应的温度；
表2
| T<sub>50</sub>/℃ | |
| 实施例1 | 498.2 |
| 实施例2 | 495.5 |
| 实施例3 | 496.3 |
| 对比例1 | 481.1 |
| 对比例2 | 483.2 |
| 对比例3 | 492.7 |
| 对比例4 | 494.3 |
| 对照组 | 472.6 |
由表2可以看出，通过聚合改性复合物与聚酰胺蜡微粉复合炭黑的协同作用，使得本发明制备的化工泵用超高分子量聚乙烯材料热分解温度得到明显的提高，由此可见，聚合改性复合物与聚酰胺蜡微粉复合炭黑的协同作用，能够阻碍化工泵超高分子量聚乙烯材料的热分解进程。
Claims (7)
1.一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：超高分子量聚乙烯113-116、聚合改性复合物21-24、硅橡胶6-8、增塑剂2-5、绢云母粉18-22、润滑剂0.3-0.8、钛酸酯偶联剂1.2-1.7、聚酰胺蜡微粉复合炭黑2-4；
所述聚合改性复合物制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计称取：丙烯酸二甲氨基乙酯35份、异氰尿酸三缩水甘油酯22份、(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体15份、二羟甲基丁酸8份、纳米石墨烯5份、引发剂0.8份、去离子水80份；
（2）将丙烯酸二甲氨基乙酯、异氰尿酸三缩水甘油酯添加到反应釜中，再添加去离子水，加热至72℃，以120r/min转速搅拌40min，将 (甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体、二羟甲基丁酸、纳米石墨烯与引发剂混合到一起，搅拌均匀得反应液，预热至55℃，保温10min，然后再将预热后的反应液添加到反应釜内，调节温度至85℃，以1200r/min转速搅拌3小时，静置保温1小时，最后冷却至38℃，再调整反应体系pH值至8.2，过滤、洗涤、真空干燥至恒重，即得聚合改性复合物。
2.如权利要求1所述的一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯分子量为850万。
3.如权利要求1所述的一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述增塑剂为环氧化大豆油。
4.如权利要求1所述的一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述聚酰胺蜡微粉复合炭黑制备方法为：
将炭黑按40g：300mL的比例均匀分散到去离子水中，得到炭黑悬浮液，然后向炭黑悬浮液中依次添加炭黑质量20%的硫酸、31%的硝酸钾，在70℃下以150r/min转速搅拌40min，然后再添加炭黑质量10%的硅烷偶联剂和炭黑质量3倍的聚酰胺蜡微粉，继续搅拌2小时后，静置，过滤，清洗，烘干至恒重，即得聚酰胺蜡微粉复合炭黑。
5.如权利要求1所述的一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
6.如权利要求1所述的一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
7.如权利要求1所述的一种化工泵用超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸酯类-乙烯基类单体为甲基丙烯酸月桂酯。
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|---|---|---|---|---|
| JP2021147447A (ja) * | 2020-03-17 | 2021-09-27 | 大倉工業株式会社 | 半導電性ポリエチレン系樹脂組成物及びこれを用いた成形体、シームレスベルト |
| CN115247044A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-10-28 | 扬州工业职业技术学院 | 硅烷改性聚氨酯密封胶 |
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| JP7463144B2 (ja) | 2020-03-17 | 2024-04-08 | 大倉工業株式会社 | 半導電性ポリエチレン系樹脂組成物及びこれを用いた成形体、シームレスベルト |
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