CN112094447A - Ptfe填充uhmwpe基防静电板材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，按质量百分数计，该PTFE填充UHMWPE基防静电板材的原料组成包括：UHMWPE树脂70‑85％，PTFE树脂10‑20％，EVA树脂0‑10％，改性炭黑5‑8％；所述的PTFE树脂的粘均分子量为10000‑50000。本发明采用粘均分子量为10000‑50000的PTFE树脂对UHMWPE树脂进行改性，申请人发现，经该PTFE树脂和UHMWPE树脂的共混物不仅具有优良的加工流变性，而且共混物的力学性能和摩擦磨损性能均能够得到保证；在此基础上添加EVA树脂后，则共混物的加工流变性更佳，且不会对共混物的力学性能和摩擦磨损性能产生影响。

Description

PTFE填充UHMWPE基防静电板材
技术领域
本发明属于超高分子量聚乙烯材料领域，具体涉及一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指粘均分子量在150万以上的线型高密度聚乙烯，超高分子量聚乙烯具有超强的耐磨性、自润滑性，强度高、化学性质稳定、抗老化性能强，同时也具有十分独特的熔体特性，给成型加工带来了更大的麻烦。
目前通常采用将超高分子量聚乙烯与其他聚烯烃共混、添加传统润滑剂、或二者兼用的方法对超高分子量聚乙烯的流动加工性能进行改性，通常选用的与超高分子量聚乙烯共混的聚烯烃有PE、PP、LLDPE、HDPE或LDPE等。但UHMWPE流动加工性能的改善通常通过与大比例的具有良好流动性的普通聚烯烃或润滑剂共混获得，这样会导致共混物力学性能和摩擦磨损性能的大幅下降，最终影响超高分子量聚乙烯的使用性能。
为了在尽可能保持UHMWPE优良力学性能和摩擦磨损性能的前提下，使UHMWPE/PP共混体系的加工流变性大幅提升，授权公告号CN104045898B的中国发明专利公开了一种超高分子量聚乙烯材料及其制备方法，按质量百分比计，该超高分子量聚乙烯材料的原料组成包括：UHMWPE树脂55-84％，PP树脂5-15％，自制复合加工助剂2-5％，导电炭黑5-15％，膨胀石墨3-8％，抗氧剂0.2-0.6％，其他助剂0.8-1.4％；各组分在高速混料机中混合1～2min后放入双螺杆挤出机中挤出造粒即得；其中，自制复合加工助剂是由马来酸酐接枝PP/硅藻土/玻璃微珠按15/50/35的重量比例在高混机100℃下混合而成的。
该方案主要通过添加PP树脂来改善超高分子量聚乙烯的加工流变性，添加自制复合加工助剂来确保共混物的力学性能和摩擦磨损性能，不仅两种性能需要不同的添加物来实现，组分复杂，而且PP树脂对超高分子量聚乙烯的加工流变性的改善效果略显不足。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种配方简单、便于加工、力学性能和摩擦磨损性能优异的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，按质量百分数计，原料组成包括：UHMWPE树脂70-85％，PTFE树脂10-20％，EVA树脂0-10％，改性炭黑5-8％；
所述的PTFE树脂的粘均分子量为10000-50000。
本发明采用粘均分子量为10000-50000的PTFE树脂对UHMWPE树脂进行改性，申请人发现，经该PTFE树脂和UHMWPE树脂的共混物不仅具有优良的加工流变性，而且共混物的力学性能和摩擦磨损性能均能够得到保证；在此基础上添加EVA树脂后，则共混物的加工流变性更佳，且不会对共混物的力学性能和摩擦磨损性能产生影响。
在上的PTFE填充UHMWPE基防静电板材中，按质量百分数计，原料组成包括：UHMWPE树脂74％，PTFE树脂13％，EVA树脂7％，改性炭黑6％。
在上的PTFE填充UHMWPE基防静电板材中，在所述的EVA树脂的分子链中，醋酸乙烯的含量为12-14％。这种EVA树脂具有良好的填料包容性和可交联性，能够提高UHMWPE树脂和PTFE树脂的相容性。
本发明中，改性炭黑的作用是赋予板材一定的抗静电性能，为了使改性炭黑在共混物中充分分散，本发明提供了两种炭黑的改性方法。
其一，在上述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材中，所述的改性炭黑由炭黑与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺经Diels-Alder反应制得。作为优选，所述的Diels-Alder反应在150-200℃下进行1-7h。
其二，在上述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材中，所述的改性炭黑由炭黑与天然橡胶混炼后造粒获得。
作为优选，所述的改性炭黑的制备方法包括：先将天然橡胶置于350-400℃、5000-6000r/min的机械剪切力场中降解1-2h，然后加入相同质量的炭黑混炼后造粒。
本发明还提供了所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性炭黑；
(2)在高速混料机中，将UHMWPE树脂、PTFE树脂微粉、EVA树脂微粉和改性炭黑混合均匀，筛分后放入70-110℃烘箱中烘4-12h后取出，冷却；
(3)将步骤(2)制得的混合料放入模具中压制成生坯，连同模具移入烘箱中在230℃下烧结，获得所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明采用粘均分子量为10000-50000的PTFE树脂对UHMWPE树脂进行改性，申请人发现，经该PTFE树脂和UHMWPE树脂的共混物不仅具有优良的加工流变性，而且共混物的力学性能和摩擦磨损性能均能够得到保证；在此基础上添加EVA树脂后，则共混物的加工流变性更佳，且不会对共混物的力学性能和摩擦磨损性能产生影响。
具体实施方式
下面列举具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
本实施例一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，按质量百分比计，其原料组成包括：UHMWPE树脂74％，PTFE树脂13％，EVA树脂7％，改性炭黑6％；其中，PTFE树脂的粘均分子量为30000，EVA树脂的分子链中醋酸乙烯的含量为12％。
该PTFE填充UHMWPE基防静电板材的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性炭黑；
将炭黑置于100-110℃下干燥25h以上，冷却后与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺以100:8的质量比混合，并在高速混料机中分散均匀，分散均匀后转入170℃反应釜中进行Diels-Alder反应4小时，获得改性炭黑。
(2)在高速混料机中，将UHMWPE树脂、PTFE树脂微粉、EVA树脂微粉和改性炭黑按预设的质量百分比混合均匀，筛分后放入90-100℃烘箱中烘6h后取出，冷却；
(3)将步骤(2)制得的混合料放入模具中压制成生坯，连同模具移入烘箱中在230℃下烧结，获得本实施例的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
实施例2
本实施例一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，按质量百分比计，其原料组成包括：UHMWPE树脂70％，PTFE树脂16％，EVA树脂8％，改性炭黑6％；其中，PTFE树脂的粘均分子量为50000，EVA树脂的分子链中醋酸乙烯的含量为12％。
该PTFE填充UHMWPE基防静电板材的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性炭黑；
将炭黑置于100-110℃下干燥25h以上，冷却后与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺以100:8的质量比混合，并在高速混料机中分散均匀，分散均匀后转入170℃反应釜中进行Diels-Alder反应4小时，获得改性炭黑。
(2)在高速混料机中，将UHMWPE树脂、PTFE树脂微粉、EVA树脂微粉和改性炭黑按预设的质量百分比混合均匀，筛分后放入90-100℃烘箱中烘6h后取出，冷却；
(3)将步骤(2)制得的混合料放入模具中压制成生坯，连同模具移入烘箱中在230℃下烧结，获得本实施例的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
实施例3
本实施例一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，按质量百分比计，其原料组成包括：UHMWPE树脂80％，PTFE树脂11％，EVA树脂3％，改性炭黑5％；其中，PTFE树脂的粘均分子量为10000，EVA树脂的分子链中醋酸乙烯的含量为14％。
该PTFE填充UHMWPE基防静电板材的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性炭黑；
将炭黑置于100-110℃下干燥25h以上，冷却后与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺以100:8的质量比混合，并在高速混料机中分散均匀，分散均匀后转入170℃反应釜中进行Diels-Alder反应4小时，获得改性炭黑。
(2)在高速混料机中，将UHMWPE树脂、PTFE树脂微粉、EVA树脂微粉和改性炭黑按预设的质量百分比混合均匀，筛分后放入90-100℃烘箱中烘6h后取出，冷却；
(3)将步骤(2)制得的混合料放入模具中压制成生坯，连同模具移入烘箱中在230℃下烧结，获得本实施例的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
实施例4
本实施例一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，按质量百分比计，其原料组成包括：UHMWPE树脂74％，PTFE树脂13％，EVA树脂7％，改性炭黑6％；其中，PTFE树脂的粘均分子量为30000，EVA树脂的分子链中醋酸乙烯的含量为12％。
该PTFE填充UHMWPE基防静电板材的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性炭黑；
先将天然橡胶置于350-400℃、5000-6000r/min的机械剪切力场中降解1-2h，然后加入相同质量的炭黑混炼后造粒，获得改性炭黑。
(2)在高速混料机中，将UHMWPE树脂、PTFE树脂微粉、EVA树脂微粉和改性炭黑按预设的质量百分比混合均匀，筛分后放入90-100℃烘箱中烘6h后取出，冷却；
(3)将步骤(2)制得的混合料放入模具中压制成生坯，连同模具移入烘箱中在230℃下烧结，获得本实施例的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
实施例5
本实施例一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，按质量百分比计，其原料组成包括：UHMWPE树脂81％，PTFE树脂13％，改性炭黑6％；其中，PTFE树脂的粘均分子量为30000。
该PTFE填充UHMWPE基防静电板材的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性炭黑；
将炭黑置于100-110℃下干燥25h以上，冷却后与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺以100:8的质量比混合，并在高速混料机中分散均匀，分散均匀后转入170℃反应釜中进行Diels-Alder反应4小时，获得改性炭黑。
(2)在高速混料机中，将UHMWPE树脂、PTFE树脂微粉、EVA树脂微粉和改性炭黑按预设的质量百分比混合均匀，筛分后放入90-100℃烘箱中烘6h后取出，冷却；
(3)将步骤(2)制得的混合料放入模具中压制成生坯，连同模具移入烘箱中在230℃下烧结，获得本实施例的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
对比例1
本实施例一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，按质量百分比计，其原料组成包括：UHMWPE树脂74％，PTFE树脂13％，EVA树脂7％，改性炭黑6％；其中，PTFE树脂的粘均分子量为100000，EVA树脂的分子链中醋酸乙烯的含量为12％。
该PTFE填充UHMWPE基防静电板材的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性炭黑；
将炭黑置于100-110℃下干燥25h以上，冷却后与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺以100:8的质量比混合，并在高速混料机中分散均匀，分散均匀后转入170℃反应釜中进行Diels-Alder反应4小时，获得改性炭黑。
(2)在高速混料机中，将UHMWPE树脂、PTFE树脂微粉、EVA树脂微粉和改性炭黑按预设的质量百分比混合均匀，筛分后放入90-100℃烘箱中烘6h后取出，冷却；
(3)将步骤(2)制得的混合料放入模具中压制成生坯，连同模具移入烘箱中在230℃下烧结，获得本实施例的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
采用ASMT实验法对实施例1-实施例5、对比例1制得的PTFE填充UHMWPE基防静电板材的性能进行测试，测试结果见表1。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
拉伸强度(MPa) 44 43 43 44 42 37
断裂伸长率(％) 116 110 109 110 100 82
弯曲模量(MPa) 3000 2800 2900 2900 2500 2000
缺口抗冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>) 1200 1000 1000 980 960 600
维卡软化温度(℃) 80 83 82 82 84 100
磨损量(mg/1000次) 20 25 24 25 28 80
表面电阻率(Ω·cm) 10<sup>6</sup> 10<sup>6</sup> 10<sup>6</sup> 10<sup>6</sup> 10<sup>6</sup> 10<sup>6</sup>

Claims (8)

1.一种PTFE填充UHMWPE基防静电板材，其特征在于，按质量百分数计，原料组成包括：UHMWPE树脂70-85％，PTFE树脂10-20％，EVA树脂0-10％，改性炭黑5-8％；
所述的PTFE树脂的粘均分子量为10000-50000。
2.如权利要求1所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材，其特征在于，按质量百分数计，原料组成包括：UHMWPE树脂74％，PTFE树脂13％，EVA树脂7％，改性炭黑6％。
3.如权利要求1所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材，其特征在于，在所述的EVA树脂的分子链中，醋酸乙烯的含量为12-14％。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材，其特征在于，所述的改性炭黑由炭黑与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺经Diels-Alder反应制得。
5.如权利要求4述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材，其特征在于，所述的Diels-Alder反应在150-200℃下进行1-7h。
6.如权利要求1-3中任意一项所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材，其特征在于，所述的改性炭黑由炭黑与天然橡胶混炼后造粒获得。
7.如权利要求6所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材，其特征在于，所述的改性炭黑的制备方法包括：先将天然橡胶置于350-400℃、5000-6000r/min的机械剪切力场中降解1-2h，然后加入相同质量的炭黑混炼后造粒。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备改性炭黑；
(2)在高速混料机中，将UHMWPE树脂、PTFE树脂微粉、EVA树脂微粉和改性炭黑混合均匀，筛分后放入70-110℃烘箱中烘4-12h后取出，冷却；
(3)将步骤(2)制得的混合料放入模具中压制成生坯，连同模具移入烘箱中在230℃下烧结，获得所述的PTFE填充UHMWPE基防静电板材。
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Applicant after: Zhejiang Kesai New Material Technology Co.,Ltd.

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Denomination of invention: PTFE filled UHMWPE based anti-static board

Effective date of registration: 20230924

Granted publication date: 20230207

Pledgee: Zhejiang Deqing rural commercial bank Limited by Share Ltd.

Pledgor: Zhejiang Kesai New Material Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980058672

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