[发明专利]交联聚乙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种交联聚乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯是粘均分子量为150万以上的聚乙烯，不仅具有优异的冲击强度、耐低温、自润滑、耐磨损、耐化学腐蚀等性能，而且具有较低的摩擦系数、较高的接触应力、较高的累积滑动位移、较强的环境适应能力和对高速运动的适应性，广泛应用于化学工业、采矿业、机械工程、生物医学、纺织工业等领域，尤其是制备桥梁支座、轴承的首选材料。

现有技术公开了多种以超高分子量聚乙烯为基质材料的桥梁支座用材料，如申请号为200610051702.8的中国专利文献公开了一种桥梁支座滑移材料，通过以下方法制备：向35～99.8重量份的超高分子量聚乙烯中添加0.1～20重量份的纤维、0.1～30重量份的固体润滑剂和0～15重量份的填料混合搅拌后，然后经过压制和烧结处理后得到，该材料具有优异的自润滑性能和耐磨性能，可广泛应用于高速铁路桥梁等支座轴承中，作为减震运动部件保证了高速铁路桥梁支座的可靠稳定性。申请号为200810031849.X的中国专利文献公开了一种桥梁支座滑移耐磨板专用材料，将100重量份的超高分子量聚乙烯、1～20重量份的固体复合润滑剂、1～15重量份的填充增强材料和0.1～1.0重量份的抗紫外光吸收剂混合后采用加热熔融模压成型或熔融共混挤出造粒的方式得到，由于添加了填充增强材料，该专用材料具有优异的耐磨性，同时还具有良好的自润滑性和耐老化等性能。

目前公开的以超高分子量聚乙烯为基质材料的用于制备桥梁支座的材料虽然能够满足自润滑性、耐磨性等性能要求，但是在超高分子量聚乙烯载荷摩擦过程中，蠕变和摩擦热交替作用，存在着蠕变-摩擦-磨损-蠕变的复合摩擦过程。由于超高分子量聚乙烯导热性能较差，承载摩擦过程中，尤其是在重载高速摩擦过程中产生的大量的摩擦热因无法传导而积聚在材料内部，导致材料发生塑性变形，从而大幅降低材料的抗承载能力和耐磨性能，从而产生安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种交联聚乙烯复合材料及其制备方法，本发明提供的交联聚乙烯复合材料具有良好的自润滑性、耐磨性、抗蠕变性、抗承载能力和导热性能。

本发明提供了一种交联聚乙烯复合材料，由聚乙烯组合物经模压成型后得到，所述聚乙烯组合物包括：

80～99.2重量份的超高分子量聚乙烯；

0.1～10重量份的润滑耐磨剂；

0.5～15重量份的导热剂；

0.01～5重量份的交联剂。

优选的，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为500万以上。

优选的，所述润滑耐磨剂为二硫化钼、聚四氟乙烯微粉、石墨、聚硅酮和有机硅油中的一种或多种。

优选的，所述导热剂为经偶联剂表面处理的纳米导热剂。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硼酸酯偶联剂。

优选的，所述纳米导热剂为纳米碳化硅、纳米氮化铝、纳米碳化钛、纳米碳化锆、纳米铜粉、纳米铁粉、纳米镍粉、纳米铝粉、纳米银粉、纳米钼粉和纳米锌粉中的一种或多种。

优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己烷、1，1-双(过氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基环己烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三乙酰氧基硅烷。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的交联聚乙烯复合材料的制备方法，包括：

将润滑耐磨剂、导热剂、交联剂和第一部分超高分子量聚乙烯混合，得到母料；

将所述母料与第二部分超高分子量聚乙烯混合，得到聚乙烯组合物；

将所述聚乙烯组合物进行模压成型，脱模后得到交联聚乙烯复合材料。

优选的，将所述聚乙烯组合物进行模压成型具体包括以下步骤：

a)对所述聚乙烯组合物进行第一次模压，所述第一次模压的压力为5MPa～25MPa；

b)对所述步骤a)得到的产物进行第二次模压，所述第二次模压的压力为2MPa～3MPa，温度为190℃～230℃；

c)对所述步骤b)得到的产物进行第三次模压，所述第三次模压的压力为5MPa～25MPa，温度为190℃～230℃。

优选的，还包括：

将所述交联聚乙烯复合材料进行辐照处理。