[发明专利]一种改性超高分子量聚乙烯材料

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高分子共混材料，尤其涉及一种改性超高分子量聚乙烯材料。本发明应用于超耐磨环境，能同时保证较高的拉伸强度和断裂伸长率。

背景技术

超高分子量聚乙烯是一种综合性能十分优异的热塑性工程塑料。因其具有超强的耐磨性、优异的耐冲击性、耐低温性和优异的自润滑性在很多领域都有理想的应用前景。但是超高分子量聚乙烯的熔融黏度极高，而且巨大的分子链长度导致分子间的作用力近似于主链碳原子之间的共价键作用，使得材料的加工温度范围窄，容易出现氧化降解的情况。所以对现有的超高分子量聚乙烯只能是采用间歇式模压烧结成型工艺，生产简单的棒材和板材，再通过二次机械加工得到最终制品，从而限制了聚乙烯超高分子量聚乙烯的实际工业化应用。目前研究人员主要从两个方面着手解决超高分子量聚乙烯加工困难的问题，一是对现有聚合物加工机械设备进行改性，包括设计特殊的长径比、特殊的螺杆结构和工艺；另一方面就是在加工时向超高分子量聚乙烯体系中混入特定的物质以提高其塑化性能。前者由于成本高等原因更多是以后者的辅助手段出现，例如“专利CN1284944C”和“专利CN1253501C”中所公开的情况。大部分是采用普通的聚合物加工设备对共混改性的超高分子量聚乙烯进行加工，例如“专利CN1156527C”、“专利CN1156528C”、“专利CN1070888C”、“专利CN101235170B”中所公开的情况。通过上述加工设备或改性方法得到的超高分子量聚乙烯材料都具有优良的耐磨、高断裂强度等性能，但是大多数的断裂伸长率都不能超过400％，很多时候都难以满足使用要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有改性超高分子量聚乙烯材料的断裂伸长率难以满足使用要求的技术问题，选用POE对超高分子量聚乙烯进行共混改性，并通过挤出造粒，提供一种注塑级的改性超高分子量聚乙烯材料。

为了达到上述目的，本发明解决上述问题所采取的技术方案是：

一种改性超高分子量聚乙烯材料，按质量百分含量由组分：超高分子量聚乙烯为60～70％，POE为10～20％，PP为10～20％，聚乙烯蜡为1～8％，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷为1～2％，抗氧剂1010为0.5～1％组成。

其中，所述的POE为以茂金属催化剂通过原位聚合得到的乙烯和辛烯的热塑性弹性体。

上述的改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法：将超高分子量聚乙烯、POE、PP、聚乙烯蜡、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、抗氧剂1010置入高混机中混合均匀；然后使用普通的双螺杆挤出机对上述混合物料进行造粒，一至七区温度分别为160℃、180℃、195℃、210℃、220℃、210℃、200℃。

本发明的改性超高分子量聚乙烯材料与现有技术相比较，由于其中的组分POE是以茂金属催化剂通过原位聚合得到的乙烯和辛烯的热塑性弹性体，POE塑料分子量分布窄，具有较好的流动性，与聚烯烃相容性好。辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，使得本发明既有优异的韧性又有良好的加工性。POE上述性能为其对超高分子量聚乙烯的改性提供了理论基础，另外分子结构中辛烯的柔软卷曲链结构能够适当削弱超高分子量聚乙烯分子链之间的作用力，从而进一步提高了体系的可加工性。更为关键的是，通过本发明的技术方案得到的改性超高分子量聚乙烯材料因为POE的柔软卷曲链结构，在体系中形成互穿网络结构。这样的互穿网络可形成联结点，在各成分之间起到联结、缓冲作用，减少银纹因受力发展成裂纹的机会，体系的断裂伸长率得到显著增加。材料最终的滑动摩擦磨损量≥13mg，拉伸强度≥42Mpa，断裂伸长率≥550％。

具体实施方式

下面通过具体实例进一步详细说明本发明的技术方案。

实施例1：

本发明的改性超高分子量聚乙烯材料按如下配比共混挤出制得(质量百分含量)：

首先将超高分子量聚乙烯、POE、PP、聚乙烯蜡、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、抗氧剂1010置入高混机中混合均匀。然后使用普通的双螺杆挤出机对上述混合物料进行造粒，一至七区温度分别为160℃、180℃、195℃、210℃、220℃、210℃、200℃。材料最终的滑动摩擦磨损量为13mg，拉伸强度为46Mpa，断裂伸长率为570％。

实施例2：

本发明的改性超高分子量聚乙烯材料按如下配比共混挤出制得(质量百分含量)：