CN113845743B - 一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了含纳米材料的聚乙烯一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，通过将聚苯酯、碳纤维、纳米铜颗粒、纳米碳化钨、超高分子量聚乙烯粉末烘干，然后紫外下用α‑甲基丙烯酸接枝改性超高分子量聚乙烯上，之后氩气下，将纳米铜颗粒和纳米碳化钨通过红外研磨再与改性超高分子量聚乙烯研磨，得纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末，最后，将聚苯酯、碳纤维、纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末混合搅拌机中，通过热压法压模成型，得含纳米材料的聚乙烯；所得的含纳米材料的聚乙烯冲击韧性强，硬度大，导热系数高，摩擦系数小，磨损率小，综合性能优异，在低温环境等恶劣工况下仍适用。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯领域，特别是涉及一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯具有良好的抗磨损与抗冲击性能，但是其硬度低、强度不高、抗蠕变能力差和尺寸收缩率大，可作为低载荷下高端装备气液压系统的润滑与密封零件使用，但低载荷下摩擦系数偏大，必须进行改性才能满足工况使用要求。通常以超高分子量聚乙烯作为树脂基体制备低摩擦聚合物润滑材料时，通常采用纤维、润滑剂、纳米填料及其他助剂混合填充改性。
目前，单一填料填充超高分子量聚乙烯复合材料的填料主要有二硫化钼、碳纳米管、石墨烯。多种复合填料填充超高分子量聚乙烯复合材料的填料主要有碳纳米管与石墨烯复合、碳纤维与纳米BN复合、二氧化硅与氧化铝、碳酸钙、蒙脱土、硅灰石、玻璃微珠的组合。常规的无机填料颗粒大，与高分子界面粘结性差，改善效果有限。
纳米功能填料具有小尺寸效应，少量合适纳米粒子填充聚合物即可显著改善摩擦学性能，并且其填充后在摩擦面一般不会发生磨粒磨损，不会损伤对偶表面。因此，纳米填充聚合物复合材料在润滑与密封领域具有广泛的应用前景。如何选择适宜的纳米粒子和填充方式以及最佳填充量是该类材料研发的关键。
发明内容
针对上述情况，本发明之目的在于提供一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，针对现有轴承无法满足低温等恶劣环境的高稳定性需求，研制可在低温环境等恶劣工况下具有优异稳定性和长寿命的复合材料。
其解决的技术方案是：
含纳米材料的聚乙烯一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，由以下步骤制备而成：
S1，烘干：将聚苯酯、碳纤维、纳米铜颗粒、纳米碳化钨、超高分子量聚乙烯粉末置于真空干燥箱中在110℃烘干1h；
S2，制备改性超高分子量聚乙烯粉末：（1）将干燥好的超高分子量聚乙烯粉末没入在二苯甲酮的丙酮溶液中20-30min，然后在黑暗环境下过滤，防止二苯甲酮失效，然后干燥除去丙酮，得二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末；（2）将α-甲基丙烯酸溶解到10-15倍的纯水中，随后加入二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末，浸没，在紫外光照射下，300-500rpm搅拌90-120min，二苯甲酮吸收紫外光线，引发α-甲基丙烯酸与超高分子量聚乙烯反应，过滤，80%的乙醇溶液洗涤，取滤饼干燥，得改性超高分子量聚乙烯粉末；
S3，研磨：氩气保护下，将干燥后的纳米铜颗粒、纳米碳化钨置于研磨机的研磨腔中，然后开启红外灯，当探测温度达到1050℃时，继续研磨10-20min，所述研磨机内设有内设有不规则研磨机球，材质为石墨，石墨将红外辐射转化成热量，使纳米碳化钨与纳米铜颗粒相互渗透, 纳米碳化钨不易聚集,然后调节红外灯，降温至100-120℃时，加入改性超高分子量聚乙烯粉末，继续研磨20-30min，纳米铜颗粒通过铜原子与α-甲基丙烯酸的羧基配位而填充到改性超高分子量聚乙烯上,降至室温，得纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末；
S4，混合制备：将干燥后的聚苯酯、碳纤维、纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末置于混合搅拌机中，搅拌5-10min，得混合物料粉末，然后将混合物料粉末放入模内，用刮板刮平并均匀的分布在模内，放入模内的粉末进行一次热压，得成型材料；
S5，模压：将成型材料直接加入到专用热压成型机中，通过热压方法将成型材料软化，根据模具形状成型，得含纳米材料的聚乙烯。
进一步的，所述的步骤S3中成型压力为7-9MPa，热压温度为150-170℃，热压时间为30-40min，热压开始时，热压和放气循环3次，热压完成后保压10s，然后于室温下冷却至常温，粉末的加热过程由升温15-20min，保温15-20min，降温2-3h组成，成型尺寸为80mm×55mm。
进一步的，所述的步骤S4中模压在5-7MPa压强下模压成型样块，模具材料为45号钢，热处理淬火硬度HRC40-50。
进一步的，所述的二苯甲酮的丙酮溶液的质量浓度为15mg/mL；所述的α-甲基丙烯酸在使用前经减压蒸馏精制；所述的纯水经脱气处理。
进一步的，所述所述S1中各组分的重量份数为：的聚苯酯13-17份、碳纤维14-18份、纳米铜颗粒10-12份、纳米碳化钨0.8-1份、超高分子量聚乙烯粉末50-60份。
进一步的，所述的紫外灯主波长为365nm。
进一步的，所述的研磨机包括研磨机外壳，研磨机外壳的内表面为磨砂状，研磨机外壳内设有不规则研磨机球，不规则研磨机球的表面为磨砂状，研磨机外壳与不规则研磨机球共同组成研磨体，研磨机外壳的下部设有出料口，研磨机外壳的底部设有伸缩装置，伸缩装置上设有电机，电机的机轴与不规则研磨机球固定，电机带动不规则研磨机球与研磨机外壳作研磨运动，伸缩装置伸长后可以扩大不规则研磨机球与研磨机外壳的距离，研磨机外壳的顶部设有进料口和红外灯，研磨机外壳的顶部还设有通气装置，研磨机外壳的侧部设有温度检测装置。
进一步的，所述的研磨机外壳和不规则研磨机球的材质为石墨；所述的温度检测装置的测温元件是Pt/Pt-10%Rh热电偶；所述的通气装置包括十字通气管道，十字通气管道的四个端部设有固体过滤膜，十字通气管道的十字交叉处设有通气阀，十字通气管道的相对的两个通气口伸入研磨机外壳，剩余任一通气口接入气体，剩余通气口连通大气；所述的通气阀为圆形，通气阀内均布有四个气口，任一相邻的两个气口连通，剩余两个气口连通，通气阀上设有旋钮；通过旋转旋钮可以使任一伸入研磨机外壳的通气口与接入气体的通气口连通，剩余伸入研磨机外壳的通气口与连通大气的通气口连通。
碳纤维具有低密度、低热膨胀性、高比强度和模量、高耐热性、高导热性等优异性能，其拉伸强度2-4GPa，模量为200Gpa，被广泛作为增强材料使用。
聚苯酯作为无油润滑密封材料，其均聚物相对密度1.44g/cm3；吸水性1015Ω·cm。纯树脂的弹性模量为7.1×103MPa，摩擦因数基本维持在0.1-0.16，在加工机械的部件的使用中，得到广泛应用。
纳米铜颗粒具有超塑延展性能，在室温下可拉长50多倍而不出现裂纹。平均体积仅为80立方纳米的铜纳米结晶体，其机械特性惊人，强度不仅比普通铜高3倍，且形变非常均匀，没有明显的区域性变窄现象。
碳化钨由于具有较高的熔点和硬度，在金属复合材料中获得了广泛的应用，少量纳米碳化钨，可以提高轴承材料的强度和耐磨性能，然而纳米碳化钨的团聚现象是影响其性能发挥的一大阻碍。
为了解决纳米碳化钨的团聚现象，本申请通过将其与纳米铜颗粒在红外辐射下混合研磨，相互渗透，并通过α-甲基丙烯酸接枝超高分子量聚乙烯，将纳米Cu/WC均匀分布在超高分子量聚乙烯上。
石墨具有出色的发射率，可以将红外辐射转化为热量，同时它不会与铜或碳化钨形成化合物，此外，石墨易于加工。因此，在研磨纳米铜颗粒和纳米碳化钨时，一方面通入氩气，能够避免氧化，利用石墨研磨，将纳米铜颗粒表面的氧化铜摩擦掉，便于纳米碳化钨与纳米铜的渗透，另一方面，利用石墨将红外辐射转化成热量，能够加快中纳米碳化钨与纳米铜的渗透，同时利用十字通气管道和旋转阀灵活改变进氩气进入的通气管道，有效避免了研磨中的纳米颗粒随氩气气流飞出或堵塞通气管道。
通过对超高分子量聚乙烯紫外灯下接枝α-甲基丙烯酸表面改性，能够使非极性的超高分子量聚乙烯具有一定的极性，从而改善超高分子量聚乙烯与纳米Cu/WC的填充、共混相容性，增加超高分子量聚乙烯的润湿性，此外，纳米Cu/WC的填充也能够减少α-甲基丙烯酸的自聚，铜原子与α-甲基丙烯酸的羧基配位使其结合更加稳定。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
1，在本发明的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法中，巧妙利用石墨出色的发射率和不与铜或碳化钨形成化合物的特性，通过将红外辐射转化为热量，并以研磨的方式，将纳米碳化钨与纳米铜相互渗透，并通过对超高分子量聚乙烯紫外灯下接枝α-甲基丙烯酸表面改性，能够使非极性的超高分子量聚乙烯具有一定的极性，从而改善超高分子量聚乙烯与纳米Cu/WC的填充、共混相容性，减少纳米颗粒的聚集，增加超高分子量聚乙烯的润湿性，同时，利用纳米Cu/WC的填充减少α-甲基丙烯酸的自聚，铜原子与α-甲基丙烯酸的羧基配位使其结合更加稳定；
2，由本发明的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法制备出的含纳米材料的聚乙烯冲击韧性强，硬度大，导热系数高，摩擦系数小，磨损率小，综合性能优异，在低温环境等恶劣工况下具有优异稳定性和长寿命；
3，在本发明的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法中，利用十字通气管道和旋转阀灵活改变进氩气进入的通气管道，有效避免了研磨中的纳米颗粒随氩气气流飞出或堵塞通气管道。
附图说明
图1为研磨机结构图；
图2为A放大部分-通气阀与十字通气管道的连通方式一的结构图；
图3为A放大部分-通气阀与十字通气管道的连通方式二的结构图；
图4是纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末的SEM图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1-4对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
实施例1，
含纳米材料的聚乙烯一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，由以下步骤制备而成：
S1，烘干：将聚苯酯13份、碳纤维14份、纳米铜颗粒10份、纳米碳化钨0.8份、超高分子量聚乙烯粉末50份置于真空干燥箱中在110℃烘干1h；
S2，制备改性超高分子量聚乙烯粉末：（1）将干燥好的超高分子量聚乙烯粉末没入在二苯甲酮的丙酮溶液中20min，然后在黑暗环境下过滤，干燥除去丙酮，得二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末；（2）将α-甲基丙烯酸溶解到10倍的纯水中，随后加入二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末，浸没，在紫外光照射下，300rpm搅拌90min后，过滤，80%的乙醇溶液洗涤，取滤饼干燥，得改性超高分子量聚乙烯粉末；
S3，研磨：氩气保护下，将干燥后的纳米铜颗粒、纳米碳化钨置于研磨机的研磨腔中，然后开启红外灯，当探测温度达到1050℃时，继续研磨10min，然后调节红外灯，降温至100℃时，加入改性超高分子量聚乙烯粉末，继续研磨20min，降至室温，得纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末；
S4，混合制备：将干燥后的聚苯酯、碳纤维、纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末置于混合搅拌机中，搅拌5min，得混合物料粉末，然后将混合物料粉末放入模内，用刮板刮平并均匀的分布在模内，放入模内的粉末进行一次热压，得成型材料；
S5，模压：将成型材料直接加入到专用热压成型机中，通过热压方法将成型材料软化，根据模具形状成型，得含纳米材料的聚乙烯。
所述的步骤S3中成型压力为7MPa，热压温度为150℃，热压时间为30min，热压开始时，热压和放气循环3次，热压完成后保压10s，然后于室温下冷却至常温，粉末的加热过程由升温15min，保温15min，降温2h组成，成型尺寸为80mm×55mm。
所述的步骤S4中模压在5MPa压强下模压成型样块，模具材料为45号钢，热处理淬火硬度HRC40-50。
所述的二苯甲酮的丙酮溶液的质量浓度为15mg/mL；所述的α-甲基丙烯酸在使用前经减压蒸馏精制；所述的纯水经脱气处理。
所述的紫外灯主波长为365nm，电压220V、50Hz，功率：500W。
所述得超高分子量聚乙烯粉末，密度和熔点分别为0.936-0.964g/cm3 和136℃，碳纤维的平均长度与平均直径分别为 30μm和 7μm。
如图1-3，所述的研磨机包括研磨机外壳1，研磨机外壳1的内表面为磨砂状，研磨机外壳1内设有不规则研磨机球8，不规则研磨机球8的表面为磨砂状，研磨机外壳1的底部与侧部和不规则研磨机球8的底部与侧部相对研磨，研磨机外壳1的下部设有出料口7，研磨机外壳1的底部设有伸缩装置10，伸缩装置10上设有电机9，电机9的机轴与不规则研磨机球8固定，电机9带动不规则研磨机球8与研磨机外壳1作研磨运动，伸缩装置10伸长后可以扩大不规则研磨机球8与研磨机外壳1的距离，研磨机外壳1的顶部设有进料口5和红外灯4，研磨机外壳1的顶部还设有通气装置3，研磨机外壳1的侧部设有温度检测装置6。
如图1-3，所述的研磨机外壳1和不规则研磨机球8的材质为石墨；所述的不规则研磨机球8的上部为半球形，中部为圆柱形，底部呈斗形；所述的温度检测装置6的测温元件是Pt/Pt-10%Rh热电偶；所述的伸缩装置伸长后可以扩大不规则研磨机球8与研磨机外壳1的距离，方便取出内置物；所述的通气装置包括十字通气管道3，十字通气管道3的四个端部设有固体过滤膜，十字通气管道3的十字交叉处设有通气阀305，十字通气管道3的相对的两个通气口伸入研磨机外壳1，剩余任一通气口接入气体，剩余任一通气口连通大气；所述的通气阀305为圆形，通气阀305内均布有四个气口，任一相邻的两个气口连通，剩余两个气口连通，通气阀305上设有旋钮3055；通过旋转旋钮至图2位置时可以使伸入研磨机外壳1的通气口301与接入气体的通气口303连通，剩余伸入研磨机外壳1的通气口302与连通大气的通气口304连通；通过旋转旋钮至图3位置时可以使伸入研磨机外壳1的通气口302与接入气体的通气口303连通，剩余伸入研磨机外壳1的通气口301与连通大气的通气口304连通。
实施例2
含纳米材料的聚乙烯一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，由以下步骤制备而成：
S1，烘干：将聚苯酯15份、碳纤维16份、纳米铜颗粒11份、纳米碳化钨0.9份、超高分子量聚乙烯粉末55份置于真空干燥箱中在110℃烘干1h；
S2，制备改性超高分子量聚乙烯粉末：（1）将干燥好的超高分子量聚乙烯粉末没入在二苯甲酮的丙酮溶液中25min，然后在黑暗环境下过滤，干燥除去丙酮，得二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末；（2）将α-甲基丙烯酸溶解到12倍的纯水中，随后加入二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末，浸没，在紫外光照射下，400rpm搅拌105min后，过滤，80%的乙醇溶液洗涤，取滤饼干燥，得改性超高分子量聚乙烯粉末；
S3，研磨：氩气保护下，将干燥后的纳米铜颗粒、纳米碳化钨置于研磨机的研磨腔中，然后开启红外灯，当探测温度达到1050℃时，继续研磨15min，然后调节红外灯，降温至110℃时，加入改性超高分子量聚乙烯粉末，继续研磨25min，降至室温，得纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末；
S4，混合制备：将干燥后的聚苯酯、碳纤维、纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末置于混合搅拌机中，搅拌8min，得混合物料粉末，然后将混合物料粉末放入模内，用刮板刮平并均匀的分布在模内，放入模内的粉末进行一次热压，得成型材料；
S5，模压：将成型材料直接加入到专用热压成型机中，通过热压方法将成型材料软化，根据模具形状成型，得含纳米材料的聚乙烯。
所述的步骤S3中成型压力为8MPa，热压温度为160℃，热压时间为35min，热压开始时，热压和放气循环3次，热压完成后保压10s，然后于室温下冷却至常温，粉末的加热过程由升温18min，保温18min，降温2.5h组成，成型尺寸为80mm×55mm。
所述的步骤S4中模压在6MPa压强下模压成型样块，模具材料为45号钢，热处理淬火硬度HRC40-50。
所述的二苯甲酮的丙酮溶液的质量浓度为15mg/mL；所述的α-甲基丙烯酸在使用前经减压蒸馏精制；所述的纯水经脱气处理。
所述的紫外灯主波长为365nm，电压220V、50Hz，功率：500W。
所制备的改性超高分子量聚乙烯粉末的接枝率为7.2%；图4中（1）为纳米铜颗粒、纳米碳化钨、改性超高分子量聚乙烯粉末搅拌后研磨操作前的SEM图，（2）为步骤S3制备的纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末的SEM图，通过对比可以看出，研磨前，纳米碳化钨聚集较为严重，研磨后，纳米碳化钨渗透在纳米铜颗粒上在改性超高分子量聚乙烯粉末中并分布较为均匀。
实施例3
含纳米材料的聚乙烯一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，由以下步骤制备而成：
S1，烘干：将聚苯酯17份、碳纤维18份、纳米铜颗粒12份、纳米碳化钨1份、超高分子量聚乙烯粉末60份置于真空干燥箱中在110℃烘干1h；
S2，制备改性超高分子量聚乙烯粉末：（1）将干燥好的超高分子量聚乙烯粉末没入在二苯甲酮的丙酮溶液中30min，然后在黑暗环境下过滤，干燥除去丙酮，得二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末；（2）将α-甲基丙烯酸溶解到15倍的纯水中，随后加入二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末，浸没，在紫外光照射下，500rpm搅拌120min后，过滤，80%的乙醇溶液洗涤，取滤饼干燥，得改性超高分子量聚乙烯粉末；
S3，研磨：氩气保护下，将干燥后的纳米铜颗粒、纳米碳化钨置于研磨机的研磨腔中，然后开启红外灯，当探测温度达到1050℃时，继续研磨20min，然后调节红外灯，降温至120℃时，加入改性超高分子量聚乙烯粉末，继续研磨30min，降至室温，得纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末；
S4，混合制备：将干燥后的聚苯酯、碳纤维、纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末置于混合搅拌机中，搅拌10min，得混合物料粉末，然后将混合物料粉末放入模内，用刮板刮平并均匀的分布在模内，放入模内的粉末进行一次热压，得成型材料；
S5，模压：将成型材料直接加入到专用热压成型机中，通过热压方法将成型材料软化，根据模具形状成型，得含纳米材料的聚乙烯。
所述的步骤S3中成型压力为9MPa，热压温度为170℃，热压时间为40min，热压开始时，热压和放气循环3次，热压完成后保压10s，然后于室温下冷却至常温，粉末的加热过程由升温20min，保温20min，降温3h组成，成型尺寸为80mm×55mm。
所述的步骤S4中模压在7MPa压强下模压成型样块，模具材料为45号钢，热处理淬火硬度HRC40-50。
所述的二苯甲酮的丙酮溶液的质量浓度为15mg/mL；所述的α-甲基丙烯酸在使用前经减压蒸馏精制；所述的纯水经脱气处理。
所述的紫外灯主波长为365nm，电压220V、50Hz，功率：500W。
对比例1
将实施例2中步骤S3中纳米碳化钨去掉，其余步骤不变，制得含纳米材料的聚乙烯。
对比例2
将实施例2中步骤S3中改性超高分子量聚乙烯粉末替换成超高分子量聚乙烯，其余步骤不变，制得含纳米材料的聚乙烯。
对比例3
将实施例2中步骤S4的操作改为“S4，混合制备：将干燥后的聚苯酯、碳纤维、纳米铜颗粒、纳米碳化钨、改性超高分子量聚乙烯粉末置于混合搅拌机中，搅拌8min，得混合物料粉末，然后将混合物料粉末放入模内，用刮板刮平并均匀的分布在模内，放入模内的粉末进行一次热压，得成型材料；”其余步骤不变，制得含纳米材料的聚乙烯。
试验例1
性能测试：以实施例2以及对比例1-3制得的含纳米材料的聚乙烯为试样，在-30℃的环境下进行以下测试：
（1）冲击韧性测试：使用5113.300型冲击试验机测试的冲击韧性，试样结构为长方体，长×宽×高为80mm×10mm×5mm，抬起手柄使摆锤自由下降，冲击试样后，显示器将显示数值，每个材料试验次数为5次，冲击韧性取5次的平均值；
（2）硬度测试应用LX-D型邵尔D硬度测试仪，测试方式为将硬度计安装在支架上，并加上规定负载，试验使用砂纸打磨平，测试时将磨平一面朝下，测量次数为在试样上均匀选择五点，分别为试样表面的四周各打1个点，同时保证点与边缘之间距离不小于10mm，复合表面中心位置打一个点，硬度测试取5次的平均值；
（3）摩擦性能测试：采用GB/T3960测试摩擦系数和磨损率，测试条件：50N，200rpm,120min；
（4）导热率采用DRH-Ⅲ导热系数测试仪测量。
测试结果如表1：
从表1可以看出，相比于对比例1-3，实施例2制得的含纳米材料的聚乙烯的冲击韧性最好，硬度最大，导热系数最高，摩擦系数小；相比于对比例2和3，实施例2制得的含纳米材料的聚乙烯的磨损率相对减小，与对比例1相差不大，因此，综上来看，本申请实施例2制得的含纳米材料的聚乙烯的综合性能最好。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备而成：
S1，烘干：将聚苯酯、碳纤维、纳米铜颗粒、纳米碳化钨、超高分子量聚乙烯粉末置于真空干燥箱中在110℃烘干1h；
S2，制备改性超高分子量聚乙烯粉末：（1）将干燥好的超高分子量聚乙烯粉末没入在二苯甲酮的丙酮溶液中20-30min，然后在黑暗环境下过滤，防止二苯甲酮失效，然后干燥除去丙酮，得二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末；（2）将α-甲基丙烯酸溶解到10-15倍的纯水中，随后加入二苯甲酮附着的超高分子量聚乙烯粉末，浸没，在紫外光照射下，300-500rpm搅拌90-120min，二苯甲酮吸收紫外光线，引发α-甲基丙烯酸与超高分子量聚乙烯反应，过滤，80%的乙醇溶液洗涤，取滤饼干燥，得改性超高分子量聚乙烯粉末；
S3，研磨：氩气保护下，将干燥后的纳米铜颗粒、纳米碳化钨置于研磨机的研磨腔中，然后开启红外灯，当探测温度达到1050℃时，继续研磨10-20min，所述研磨机内设有不规则研磨机球，材质为石墨，石墨将红外辐射转化成热量，使纳米碳化钨与纳米铜颗粒相互渗透,纳米碳化钨不易聚集,然后调节红外灯，降温至100-120℃时，加入改性超高分子量聚乙烯粉末，继续研磨20-30min，纳米铜颗粒通过铜原子与α-甲基丙烯酸的羧基配位而填充到改性超高分子量聚乙烯上,降至室温，得纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末；
S4，混合制备：将干燥后的聚苯酯、碳纤维、纳米Cu/WC/改性超高分子量聚乙烯粉末置于混合搅拌机中，搅拌5-10min，得混合物料粉末，然后将混合物料粉末放入模内，用刮板刮平并均匀的分布在模内，放入模内的粉末进行一次热压，得成型材料；
S5，模压：将成型材料直接加入到专用热压成型机中，通过热压方法将成型材料软化，根据模具形状成型，得含纳米材料的聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述的步骤S4中成型压力为7-9MPa，热压温度为150-170℃，热压时间为30-40min，热压开始时，热压和放气循环3次，热压完成后保压10s，然后于室温下冷却至常温，粉末的加热过程由升温15-20min，保温15-20min，降温2-3h组成，成型尺寸为80mm×55mm。
3.根据权利要求1所述的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述的步骤S5中模压在5-7MPa压强下模压成型样块，模具材料为45号钢，热处理淬火硬度HRC40-50。
4.根据权利要求1所述的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述的二苯甲酮的丙酮溶液的质量浓度为15mg/mL；所述的α-甲基丙烯酸在使用前经减压蒸馏精制；所述的纯水经脱气处理。
5.根据权利要求1所述的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述S1中各组分的重量份数为：聚苯酯13-17份、碳纤维14-18份、纳米铜颗粒10-12份、纳米碳化钨0.8-1份、超高分子量聚乙烯粉末50-60份。
6.根据权利要求1所述的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述的紫外光主波长为365nm。
7.根据权利要求1所述的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述的研磨机包括研磨机外壳，研磨机外壳的内表面为磨砂状，研磨机外壳内设有不规则研磨机球，不规则研磨机球的表面为磨砂状，研磨机外壳与不规则研磨机球共同组成研磨体，研磨机外壳的下部设有出料口，研磨机外壳的底部设有伸缩装置，伸缩装置上设有电机，电机的机轴与不规则研磨机球固定，电机带动不规则研磨机球与研磨机外壳作研磨运动，伸缩装置伸长后扩大不规则研磨机球与研磨机外壳的距离，研磨机外壳的顶部设有进料口和红外灯，研磨机外壳的顶部还设有通气装置，研磨机外壳的侧部设有温度检测装置。
8.根据权利要求7所述的一种含纳米材料的聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述的研磨机外壳和不规则研磨机球的材质为石墨；所述的温度检测装置的测温元件是Pt/Pt-10%Rh热电偶；所述的通气装置包括十字通气管道，十字通气管道的四个端部设有固体过滤膜，十字通气管道的十字交叉处设有通气阀，十字通气管道的相对的两个通气口伸入研磨机外壳，剩余任一通气口接入气体，剩余通气口连通大气；所述的通气阀为圆形，通气阀内均布有四个气口，任一相邻的两个气口连通，剩余两个气口连通，通气阀上设有旋钮；通过旋转旋钮使任一伸入研磨机外壳的通气口与接入气体的通气口连通，剩余伸入研磨机外壳的通气口与连通大气的通气口连通。
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