[发明专利]具有加工流动性的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，尤其是一种具有一定加工流动性的超高分子量聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种分子量达到150万以上，线性结构的热塑性工程塑料。UHMWPE具有高耐磨损性、高耐冲击性，良好的自润滑性，优良的耐化学腐蚀性、耐低温性能、不吸水性，密度在所有工程塑料中最小等诸多优点，其工业应用广泛。大量用于管材、纺织机械、建筑、电力和农用机械、造纸业、食品机械以及医疗和文化体育领域等领域。但超高分子量聚乙烯熔融时流动性极差，熔融状态的粘度高达108Pa*s，其熔体指数(MI)几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工，在生产应用中有受很多限制。一般情况下，对UHMWPE流动性的大幅改善通常是依靠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的，这样会引起共混物力学性能和摩擦磨损性能的大幅下降，未能保持UHMWPE的优异性，甚至影响其使用性能。

基于此，本发明采用与其它聚烯烃共混的形式，同时通过加入复合加工助剂对UHMWPE进行加工流变改性，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。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点，本发明通过把PP与UHMWPE按照合理比例调配，并与自制加工助剂配合使用，制成具有一定加工流动性的UHMWPE材料。PP与自制加工助剂的加入能有效改善UHMWPE的流动性，同时保持了其力学性能和摩擦磨损性能，解决了UHMWPE材料由于加工流动性不足而产生的生产难题。

本发明采用的技术方案为：

一种具有一定加工流动性的超高分子量聚乙烯材料，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：

优选的，UHMWPE树脂为分子量为150万以上的聚乙烯树脂，其水分含量在0.1％以下。

优选的，PP树脂为聚丙烯树脂，MI为10g/10min，其水分含量在0.1％以下。

优选的，自制复合加工助剂是由马来酸酐接枝PP/硅藻土/玻璃微珠按15/50/35的重量比例在高混机100℃下混合而成；进一步优选的，马来酸酐接枝率大于1％。

优选的，抗氧剂是酚类抗氧剂四[β-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯类抗氧剂(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯。

优选的，其他助剂是色粉和增亮剂。

一种上述具有一定加工流动性的超高分子量聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)原材料的处理及混合

UHMWPE树脂在90℃下烘4小时控制水分在0.1％以下；PP树脂在90℃下烘4小时，控制水分在0.1％以下；

将主料和自制复合加工助剂、抗氧剂、其他助剂在高速混料机中混合2分钟，使各组分充分搅拌分散均匀；

(2)熔融挤出

将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出温度在180-240℃之间，螺杆转速为400转/分；

(3)造粒及后处理

对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、过强磁、包装得到成品。

在本发明中，UHMWPE树脂为分子量为150万以上的聚乙烯树脂，并在90℃下烘4小时控制水分在0.1％以下；PP树脂是MI为10g/10min的聚丙烯树脂，并在90℃下烘4小时控制水分在0.1％以下。

本发明的具有一定加工流动性的超高分子量聚乙烯材料能使UHMWPE/PP共混体系的加工流变性进一步大幅改善的效果，改变其目前只能用压制-烧结的方法成型的现状，更好实现UHMWPE制品的连续、高效和规模化成型。并尽可能保持UHMWPE优良的力学性能和摩擦磨损性能，使材料同时具备高耐磨损性、高耐冲击性，良好的自润滑性，优良的耐化学腐蚀性等特点。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。

实施例1

先将85％重量的UHMWPE树脂在90℃下烘4小时控制水分在0.1％以下；随后与10％重量的PP树脂在90℃下烘4小时控制水分在0.1％以下、4％重量的自制复合加工助剂、0.5％重量的抗氧剂、0.5％重量的其他助剂通过高速混料机混合2分钟后从计量喂料器进入双螺杆挤出机塑化、熔融，再经挤出、冷却、风干、切粒、过强磁、包装得到产品。

实施例2