CN1270184A - 一种用于摩阻材料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
本发明涉及一种用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法,首先利用塑料双辊共混机向超高分子量聚乙烯中同时加入聚氨酯、马来酸酐接枝聚乙烯和酚类抗氧剂,共混,然后在所需成品形状的模具中,放入上述已共混完毕的复合材料,预热,压制,取出后冷却至室温,即为本发明的摩阻材料用的超高分子量聚乙烯复合材料。本发明的材料仍然为热塑性材料,可以加热后重新成型,加工成型方法简单,又保持良好的抗冲击性。
Description
本发明涉及一种用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，属于高分子复合材料技术领域。
超高分子量聚乙烯是一种性能优异的高分子热塑性工程材料，来源丰富，价格适中，性能优异。它具有十分优越的机械性能，抗冲击性能好，并且耐化学腐蚀。特别是具有优异的耐磨性能，因此广泛用于煤矿，电厂等工矿企业处需要耐磨材料的场合中，如滑道衬里，托辊等。但是，纯超高分子量聚乙烯表面硬度大，表面摩擦系数低。在一些特殊场合，如滑动摩擦片等既需要耐磨材料，又需要具有一定摩擦系数，带动其它部件转动的场合，就不太适用。
聚氨酯是一种热塑性弹性体。聚氨酯弹性体由二异氰酸和带有端羟基的聚醚或聚酯多元醇及低分子量的二元醇逐步聚合而成，其具有弹性体的强韧性，高弹性能，但又具有热塑性塑料的成型加工性能，即可以受热后进行挤出，注射加工。并且聚氨酯在弹性体中其耐磨性能是最优异的。同时聚氨酯弹性体种类众多，可以根据实际需要选择不同组成，性能的聚氨酯。
在已有技术中，中国专利CN 1032175A，公开了一种用于摩擦材料的超高分子量聚乙烯复合材料。该材料由超高分子量聚乙烯，丁苯橡胶，超耐磨炭黑，过氧化二异丙苯和助剂等共混交联而成。其复合材料的摩擦系数在0.35～0.5之间，如用于摩阻材料，其摩擦系数不够。并且该复合材料是交联体系，为热固性材料。该复合材料制备后，无法再加热，在一定压力下变形，以制成所需形状的材料。只能采用车削等机械加工方式才能成型，加工步骤过程较为复杂。
本发明的特点是，所用的超高分子量聚乙烯的分子量为200万。其具有优异的耐磨性能，抗冲击性和机械性能，可以保证复合材料使用的可靠性。采用与超高分子量聚乙烯共混的组分为聚酯型聚氨酯。聚酯型聚氨酯的优点是具有较高的机械强度，良好的耐磨性能，较宽的硬度范围，优良的耐臭氧和耐油性。复合材料的第三组分为马来酸酐接枝聚乙烯，提高超高分子量聚乙烯与聚氨酯的相容效果。复合材料的第四组分为酚类抗氧剂，提高了材料的耐热性能。
本发明的目的是提一种用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，改善材料的硬度，提高表面摩擦系数，以便其用于摩阻材料，并确定其加工方法和工艺。
本发明为达到此目的采取的措施是，利用加入不同含量的马来酸酐接枝聚乙烯作为相容剂，以增强超高分子量聚乙烯与聚氨酯两相间的相互作用，改善相界面建形态，以得到具有良好相分布，均一的复合材料。
本发明提出的用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下各步骤：
1.耐磨材料的制备：在160℃～200℃下，利用塑料双辊共混机向超高分子量聚乙烯中同时加入5％～50％的聚氨酯，5％～20％的马来酸酐接枝聚乙烯和0.5～2％酚类抗氧剂。共混时间为2～10分钟。
2.耐磨材料的压制成型：在所需成品形状的模具中，放入上述已共混完毕的超高分子量聚乙烯和聚氨酯的复合材料，在160℃～200℃下，预热5～20分钟，再在50MPa～100MPa压力下，压制5～20分钟。取出，以每分钟5℃～30℃的冷却速度冷却至室温，即为本发明的摩阻材料用的超高分子量聚乙烯复合材料。
本发明的优点在于，加入聚氨酯的超高分子量聚乙烯较纯超高分子量聚乙烯硬度有所降低。摩擦系数范围达到0.2～0.6，较纯超高分子量聚乙烯的摩擦系数提高四倍。在磨耗量上，为纯超高分子量聚乙烯的50％，在耐磨性能上有了提高。特别是复合材料体系仍然为热塑性材料，可以加热后重新成型，加工成型方法简单，又保持良好的抗冲击性。
下面介绍本发明的实施例。
实施例1：将超高分子量聚乙烯(分子量为200万)在165℃下的塑料双辊共混机上熔融，再同时加入5％聚氨酯(聚酯型，商品牌号为JZ85，由天津聚氨酯厂生产)，5％马来酸酐接枝聚乙烯，0.5％酚类抗氧剂(商品牌号为B215，由北京化工三厂助剂研究所提供)。共混时间为2分钟。取下已共混完毕的复合材料，放入面积为120×170mm的上下两个模板间，再整体放入120×170×50mm模具中，160℃下预热5分钟后，加压100MPa，在此压力下，压制5分钟，取出。再以每分钟5℃的冷却速度冷却至室温。
实施例2：将超高分子量聚乙烯(同实施例1)在185℃下的塑料双辊共混机上熔融，再同时加入30％聚氨酯(同实施例1)，10％马来酸酐接枝聚乙烯，1％酚类抗氧剂(同实施例1)，共混时间为4分钟。取下已共混完毕的复合材料，放入面积为120×170mm的上下两个模板间，再整体放入120×170×50mm模具中，175℃下预热10分钟后，加压80MPa，在此压力下，压制10分钟，取出。以每分钟15℃的冷却速度冷却至室温。
实施例3：将超高分子量聚乙烯(同实施例1)在200℃下的塑料双辊共混机上熔融，再同时加入50％聚氨酯(同实施例1)，20％马来酸酐接枝聚乙烯，1.5％酚类抗氧剂(同实施例1)，共混时间为7分钟。取下已共混完毕的复合材料，放入面积为120×170mm的上下两个模板间，再整体放入120×170×50mm模具中，185℃下预热15分钟后，加压50MPa，在此压力下，压制15分钟，取出。以每分钟20℃的冷却速度冷却至室温。
实施例4：将超高分子量聚乙烯(同实施例1)在170℃下的塑料双辊共混机上熔融，再同时加入15％聚氨酯(同实施例1)，10％马来酸酐接枝聚乙烯，1％酚类抗氧剂(同实施例1)，共混时间为5分钟。取下已共混完毕的复合材料，放入100×150×2mm的模具中，再整体放入上下两个模板间。180℃下预热10分钟后，加压70MPa，在此压力下，压制20分钟，取出。以每分钟15℃的冷却速度冷却至室温。
实施例5：将超高分子量聚乙烯(同实施例1)在190℃下的塑料双辊共混机上熔融，再同时加入35％聚氨酯(同实施例1)，15％马来酸酐接枝聚乙烯，2％酚类抗氧剂(同实施例1)，共混时间为8分钟。取下已共混完毕的复合材料，放入100×150×2mm的模具中，再整体放入上下两个模板间。200℃下预热15分钟后，加压60MPa，在此压力下，压制10分钟，取出。以每分钟30℃的冷却速度冷却至室温。
实施例6：将超高分子量聚乙烯(同实施例1)在180℃下的塑料双辊共混机上熔融，再同时加入15％聚氨酯(同实施例1)，15％马来酸酐接枝聚乙烯，1.5％酚类抗氧剂(同实施例1)，共混时间为8分钟。取下已共混完毕的复合材料，放入半径为30mm，深为2mm的模具中，再整体放入上下两个模板间。190℃下预热15分钟后，加压70MPa，在此压力下，压制15分钟，取出。以每分钟15℃的冷却速度冷却至室温。
实施例7：将超高分子量聚乙烯(同实施例1)在200℃下的塑料双辊共混机上熔融，再同时加入25％聚氨酯(同实施例1)，20％马来酸酐接枝聚乙烯，1.5％酚类抗氧剂(同实施例1)，共混时间为10分钟。取下已共混完毕的复合材料，放入半径为30mm，深为2mm的模具中，再整体放入上下两个模板间。200℃下预热20分钟后，加压60MPa，在此压力下，压制20分钟，取出。以每分钟20℃的冷却速度冷却至室温。
Claims (1)
1、一种用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括下列各步骤：
(1)耐磨材料的制备：在160℃～200℃下，利用塑料双辊共混机向超高分子量聚乙烯中同时加入5％～50％的聚氨酯，5％～20％的马来酸酐接枝聚乙烯和0.5～2％酚类抗氧剂。共混时间为2～10分钟；
(2)耐磨材料的压制成型：在所需成品形状的模具中，放入上述已共混完毕的超高分子量聚乙烯和聚氨酯的复合材料，在160℃～200℃下，预热5～20分钟，再在50MPa～100MPa压力下，压制5～20分钟，取出，以每分钟5℃～30℃的冷却速度冷却至室温，即为本发明的摩阻材料用的超高分子量聚乙烯复合材料。
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