[发明专利]可用于挤出成型的超高分子量聚乙烯/聚丙烯/有机粘土组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于挤出成型的超高分子量聚乙烯/聚丙烯/有机粘土组合物及其制备方法，属于聚合物加工领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在国外被誉为“令人惊异的塑料”。具有以下特点：优异的耐磨性，如摩擦系数最小为0.07～0.11，相当于冰和冰之间的摩擦；制成管材表现出极高的自润滑性和抗结垢性，是耐磨管道的理想材料；优异的化学稳定性；管材抗应力开裂能力是普通聚乙烯的200倍；抗冲性能居塑料之首，低温冲击性尤其优越，甚至在液氮温区(-196℃)仍能保持一定的韧性。超高分子量聚乙烯虽然具有优异的综合性能和广泛的应用，但由于它极高的分子量，大分子链间的无规缠结使其对热运动反映迟缓，熔体粘度高达1×10⁸Pa·s，流动性极差，临界剪切速率低，易产生熔体破裂等缺陷，难以用普通的加工设备和技术进行加工成型。这在很大程度上影响了它的实际推广和应用。数十年来从加工设备到UHMWPE材料的改性研究一直成为高分子材料界和产业界的热门课题。

日本专利JP6042078报道了将UHMWPE和中低分子量聚乙烯共混以改善其流动性的方法。尽管共混物的流动性能随低分子量组分用量的增多得到改善，但其力学性能随之不同程度的下降。中国专利98100960.3报道了在超高分子聚乙烯中加入一定重量百分比的液晶高分子和添加剂，进行共混合后干燥，最后生产出能直接进行挤出和注射的超高分子量聚乙烯专用料。这种专用料改善了超高分子量聚乙烯的加工流动性，但是由于液晶高分子原料的价格相对于纯UHMWPE高得多，因而此方法的应用和推广受到了限制。中国专利200410040838.X报道了一种采用辐照技术提高UHMWPE的加工流动性的方法。在室温下空气中对UHMWPE进行辐照，使UHMWPE发生断链反应，分子量降低，分子缠结减弱，将辐照后的超高分子量聚乙烯100重量份与无机填料1～10重量份混合可用双螺杆挤出机挤出造粒，但是需要辐照的剂量大时间长，这限制了该方法的应用和推广。

中国专利ZL03206801.8报道了一种UHMWPE注射成型机。其塑化装置中螺杆的均化段由第一均化段和第二均化段组成，第二均化段与机筒内壁形成环隙状螺杆止逆区，螺杆头包括第一级圆柱体、第一级圆锥体、第二级圆柱体和第二级圆锥体，喷嘴结构有圆柱腔和锥形腔构成的补缩储料室，这种实用新型有效阻止物料回泄，减小塑化阻力，但是设备的制造昂贵，对不同牌号原料的适应性差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种可用于挤出成型的超高分子量聚乙烯/聚丙烯/有机粘土组合物及其制备方法。该方法是本发明者在已获专利权ZL 200410022004.6的基础上引入含有机纳米蒙脱土的高效复合加工助剂，从而大大地改善了UHMWPE的加工性能。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所有原料份数除特殊说明外，均为重量分数。

可用于挤出成型的UHMWPE组合物的配方组分为：

超高分子量聚乙烯    70～90份

聚丙烯              30～10份

复合加工助剂        1～5份

抗氧剂              0.1～1份

成核剂              0.1～1份

润滑剂              0.1～1份

其中，超高分子量聚乙烯的平均分子量为100～500万，聚丙烯为全同立构，熔融指数为1～20g/10min。

抗氧剂为亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚中的任一种。

成核剂为苯甲酸钠、滑石粉、云母中的任一种。

润滑剂为甘油三羟硬脂酸酯、聚乙二醇、硬脂酸酰胺、氧化聚乙烯蜡中的任一种。

复合加工助剂为有机纳米蒙脱土与聚乙二醇和甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(MDAB)共混制得的混合物。

本发明的超高分子量聚乙烯组合物与本领域中公知的添加剂：如抗氧聚剂、成核剂和润滑剂可以共同使用。其前提条件是这些添加剂对本发明目的的实现以及本发明的优良效果的取得不产生不利影响。

用于挤出成型的超高分子量聚乙烯/聚丙烯/有机粘土组合物的制备方法