[发明专利]一种超高分子量聚乙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料技术领域，尤其是一种具有抗静电性和一定加工流动性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指粘均分子量在150万以上的线型高密度聚乙烯。UHMWPE与普通PE具有相同的分子结构，主链链节均为(CH₂-CH₂)但极高的分子量赋予UHMWPE许多普通PE无法比拟的优异性能。

极高的分子量使UHMWPE在固体状态时具有优异的综合性能，同时也赋予其十分独特的熔体特性，给成型加工带来很大的困难。一方面UHMWPE在熔融时呈凝胶弹性体，粘度高，熔体流动指数(MI)几乎为0，流动性极差；另一方面，UHMWPE熔体的临界剪切速率极低，很容易发生熔体破裂。因此很难用常规的热塑性塑料加工方法如螺杆挤出和注射成型来加工UHMWPE制品。

目前，针对UHMWPE加工困难，其流动加工改性更多的则是采用与其它聚烯烃共混或添加传统润滑剂以及二者兼用的方法。用来与UHMWPE共混以改进UHMWPE加工性的聚烯烃主要是传统PE和PP，润滑剂包括石蜡、聚乙烯蜡和硬脂酸钙等。根据文献报道，LLDPE/UHMWPE,HDPE/UHMWPE和LDPE/UHMEPE共混物与纯UHMWPE相比，熔体粘度明显降低，但是PE参与了UHMWPE链缠结网络的形成，不能有效降低UHMWPE的链缠结密度，因而，PE对UHMWPE的加工改性效果较差。研究表明同时采用与聚烯烃共混和润滑改性，可更为显著地改善UHMWPE的流动性，使UHMWPE的加工性能更大程度地提高。

但是，目前国内外很多研究表明，在UHMWPE的流动性得到充分改善后采用常规的挤出和注塑设备可实现其挤出和注射加工，但UHMWPE流动性的大幅改善通常通过与大比例的具有良好流动性的普通聚烯烃或润滑剂共混而获得，这样会引起共混物力学性能和摩擦磨损性能的大幅下降，影响其使用性能。因此，改善UHMWPE的加工流变性的同时优化或尽可能地保持UHMWPE优良的力学性能和摩擦磨损性能，成为多年以来UHMWPE研究经久不衰的热点课题。

而由于UHMWPE具有优良的综合性能，用这种材料制成的管材，特别适合于输送各种腐蚀性、磨损性、粘附性、结垢性的介质,因此，UHMWPE替代金属管道作为耐磨输送管道具有独一无二的优势。但是，UHMWPE的体积电阻率较高，ρ_v大约为10¹⁷-10¹⁸Ω·cm,UHMWPE管件制品在成型、运输和使用过程中，受到摩擦和挤压很容易产生和积累静电，有时电压可高达数万伏。这种静电的产生和积累，可能给成型操作带来困难，影响产品质量，也可能由于吸尘严重，难于净化而影响塑料制品外观和在超净化环境中的应用。尤为严重的是，当静电积累到一定数值时就会发生静电放电而产生火花。同时，随着水利、火电、运输、矿山等行业对耐磨塑料管材越来越紧迫的需求，而以往的材料难以满足社会发展的需要，这促进了UHMWPE材料的加工物料的配方优化及加工工艺的不断发展进步，新的UHMWPE材料将不断涌现出来。

本发明为了更好实现UHMWPE制品的连续、高效和规模化成型，一方面通过加入复合加工助剂对UHMWPE进行加工流变改性，旨在尽可能保持UHMWPE优良力学性能和摩擦磨损性能的前提下，使UHMWPE/PP共混体系的加工流变性进一步大幅改善的效果；同时为了改善UHMWFE抗静电效果，采用不同导电填料对UHMWPE进行抗静电改性研究，致力于生产一种具有抗静电性同时有一定加工流动性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料及其制备方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点，本发明人积累多年从事本领域工作的经验，经过反复研究论证，终得本发明的产生，本发明为了更好实现UHMWPE制品的连续、高效和规模化成型，一方面通过加入聚丙烯(PP)树脂和复合加工助剂对UHMWPE进行加工流变改性，旨在尽可能保持UHMWPE优良力学性能和摩擦磨损性能的前提下，使UHMWPE/PP共混体系的加工流变性进一步大幅改善的效果；同时为了改善UHMWFE抗静电效果，采用不同导电填料对UHMWPE进行抗静电改性研究，致力于生产一种具有抗静电性同时有一定加工流动性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料及其制备方法。