CN1292020C - 超高分子量聚乙烯共混改性物及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯共混改性物及其制备方法和用途。其特点是对超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为10～100KGY，辐照时间为10分钟～100小时，然后按重量份计，将超高分子量聚乙烯60-80份中加入辐照超高分子量聚乙烯25-10份、辐照高密度聚乙烯15-10份和无机填料0.5-1.5份，在高速混合机内混合均匀后，用单螺杆挤出机在温度230-250℃挤出造粒，获得超高分子量聚乙烯共混改性物。该超高分子量聚乙烯共混改性物的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、熔体流动速率提高，而冲击强度基本不变，具有优良的综合性能。采用挤出成型加工，主要用于管、棒、板材和建筑材料领域。

Description

超高分子量聚乙烯共混改性物及其制备方法和用途
一、技术领域
本发明涉及一种超高分子量聚乙烯共混改性物及其制备方法和用途，属于聚合物加工领域。
二、背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种性能优良的热塑性工程塑料，它具有其它工程塑料所无可比拟的抗冲击性、耐磨损性、耐应力开裂及自润滑等性能，用途非常广泛。超高分子量聚乙烯的分子结构和高密度聚乙烯(HDPE)相似，但分子链很长，粘均分子量一般在150万以上，重均分子量超过300万。由于分子链很长，超高分子量聚乙烯非常容易发生链缠结，熔体粘度高达108Pa.s，流动速率几乎为零；此外，超高分子量聚乙烯熔体的临界剪切速率低，当剪切速率超过0.01s-1时就会发生熔体破裂，因此难以采用常规的挤出和注射成型方法进行加工。
为了改善加工性能，通常在超高分子量聚乙烯加入中、低分子量物质如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、中低分子量聚乙烯等，但由于其分子量与超高分子量聚乙烯相差悬殊，共混体系的相容性较差，在加工过程中容易分层，其加工流动性的提高通常是以牺牲力学性能为代价；此外，也有采用液晶高分子对超高分子量聚乙烯起到增强和改善流动性的作用的报道。但是液晶高分子价格较高，限制了它的进一步应用。
中国专利CN1478811A公开的是一种可用于挤出加工的超高分子量聚乙烯共混物及其加工方法，该方法是在超高分子量聚乙烯中加入一定重量的聚丙烯、抗氧剂、成核剂和添加剂，将原料混合均匀后用单螺杆挤出机挤出加工，在挤出过程中施加超声波振动。该专利没有提及组合物的断裂伸长率。
中国专利CN1191230A公开的是挤出和注射级超高分子量聚乙烯专用料的制备方法，该方法是在超高分子量聚乙烯中加入一定重量百分比的液晶高分子、抗氧化剂和添加剂，进行共混合后干燥，最后生产出能直接用于挤出和注射的超高分子量聚乙烯专用料。由该专利公开的内容可知，该专用料的配方较复杂。
中国专利CN1245179A公开的是一种可用挤出法进行加工的超高分子量聚乙烯组合物。它是由100～400万超高分子量聚乙烯、十氢化萘、低分子量聚乙烯、酰胺类润滑剂和纳米级二氧化硅或三氧化二铝在60±5℃下，混合而成。由该专利公开的内容可知，该组合物的配方较复杂，成本高。
三、发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种超高分子量聚乙烯共混改性物及其制备方法和用途，其特点是在超高分子量聚乙烯中加入辐照超高分子量聚乙烯、辐照高密度聚乙烯与无机填料，共混改性，制备超高分子量聚乙烯共混改性物。
本发明的目的采用以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
超高分子量聚乙烯共混改性物的配方组分为：
超高分子量聚乙烯                    60～80份
辐照超高分子量聚乙烯                25～10份
辐照高密度聚乙烯                    15～10份
无机填料                            0.5～1.5份。
无机填料为云母粉、滑石粉、玻璃微珠或硅灰石中的任一种。
超高分子量聚乙烯共混改性物的制备方法：
超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的辐照是采用Co60γ-射线源或电子静电加速器在室温下空气中进行，辐照剂量为10～100kGy，辐照时间为10分钟～100小时。
将超高分子量聚乙烯60～80份、辐照超高分子量聚乙烯25～10份、辐照高密度聚乙烯15～10份和无机填料0.5～1.5份加入高速混合机内混合均匀后，用单螺杆挤出机，在温度分别为230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃，机头温度230～250℃，挤出造粒，获得超高分子量聚乙烯共混改性物。
制得的超高分子量聚乙烯共混改性物具有优良的综合性能。经本发明改性以后，超高分子量聚乙烯的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率及熔体流动速率均得到提高，冲击强度基本保持不变，详见表1所示。
超高分子量聚乙烯共混改性物的用途是采用挤出成型加工，主要用于管、棒、板材和建筑材料领域。
本发明具有如下优点：工艺简单，操作简便，成本较低，所制得的共混改性物具有优良的综合性能。
四、具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例：
1.采用JJ-2型静电加速器，在室温下空气中，对超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为60kGy，辐照时间为10.3分钟。再将超高分子量聚乙烯7.0kg、辐照超高分子量聚乙烯2.0kg、辐照高密度聚乙烯1.0kg、滑石粉0.1kg加入高速混合机混合均匀后，用单螺杆挤出机，在温度分别为220℃、230℃、230℃、230℃，机头温度230℃，挤出造粒，获得超高分子量聚乙烯共混改性物。
2.采用圆柱体式Co60γ射线源，在室温下空气中，对超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为30kGy，辐照时间为30小时。将超高分子量聚乙烯8.0kg、辐照超高分子量聚乙烯1.0kg、辐照高密度聚乙烯1.0kg、云母粉0.05kg加入高速混合机混合均匀后，用单螺杆挤出机，在温度分别为220℃、240℃、240℃、240℃，机头温度240℃，挤出造粒，获得超高分子量聚乙烯共混改性物。
3.采用圆柱体式Co60γ射线源，在室温下空气中，对超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为100kGy，辐照时间为100小时。将超高分子量聚乙烯6.0kg、辐照超高分子量聚乙烯2.5kg、辐照高密度聚乙烯1.5kg、玻璃微珠0.1kg加入高速混合机混合均匀后用单螺杆挤出机，在温度分别为230℃、250℃、250℃、250℃，机头温度250℃，挤出造粒，获得超高分子量聚乙烯共混改性物。
                  表1本发明的超高分子量聚乙烯共混改性物的性能
试样   拉伸断裂强度(MPa)   拉伸模量(MPa) 断裂伸长率(％)   Izod缺口冲击强度(J/m)   熔体流动速率(g/10min)
  超高分子量聚乙烯本发明改性-1本发明改性-2本发明改性-3   35.542.836.842.6   578710821874   364595502523   ＞1000＞1000＞1000＞1000   00.0360.0200.040
*熔体流动速率测试条件：测试温度为250℃，载荷为10kg

Claims (3)

1.超高分子量聚乙烯共混改性物，其特征在于该共混改性物的配方组分按重量计为：
超高分子量聚乙烯            60～80份
辐照超高分子量聚乙烯        25～10份
辐照高密度聚乙烯            15～10份
无机填料                    0.5～1.5份
其中，无机填料为云母粉、滑石粉、玻璃微珠或硅灰石中的任一种。
2.如权利要求1所述超高分子量聚乙烯共混改性物的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下两个步骤：
(1)超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的辐照是采用Co60γ-射线源或电子静电加速器在室温下空气中进行，辐照剂量为10～100kGy，辐照时间为10分钟～100小时，
(2)将超高分子量聚乙烯60～80重量份、辐照超高分子量聚乙烯25～10重量份、辐照高密度聚乙烯15～10重量份、无机填料0.5～1.5重量份，加入高速混合机内混合均匀后，用单螺杆挤出机，各段温度分别为230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃，机头温度230～250℃，挤出造粒，获得超高分子量聚乙烯共混改性物。
3.如权利要求1所述超高分子量聚乙烯共混改性物的用途：其特征在于该共混改性物主要用于管，棒，p板材和建筑材料领域。
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