[发明专利]分子取向、硅烷交联超高分子量聚乙烯模塑制品及其制备方法

说明书

本发明涉及分子取向、硅烷交联超高分子量聚乙烯模塑制品及其制备方法。特别是，本发明涉及的模塑制品具有超高分子量聚乙烯拉伸模塑制品所固有的高弹性模量和高拉伸强度，而且，突出地改善了耐热性和粘合性，本发明还涉及到这种制品的制备方法。

我们知道，把超高分子量聚乙烯成型制成纤维、带材等，并拉伸该成型制品就能得到具有高弹性模量和高拉伸强度的分子取向的模塑制品。例如，日本公开特许公报昭56-15408公开了把超高分子量聚乙烯的稀溶液纺丝，再把制得的长丝拉伸。再有，日本公开特许公报昭59-130313公开了把超高分子量聚乙烯同蜡熔融捏合，把捏合物挤塑、冷却并固化，把固化的挤塑物拉伸。再有，日本公开特许公报昭59-187614公开了将一种熔融捏合物如上所述进行挤塑，尔后把挤塑物牵引、冷却并固化，然后拉伸。

此外，我们还知道，用硅烷交联聚烯烃可以改善聚烯烃的耐热等性能。例如日本特许公报昭48-1711公开了一个方法，在该方法中，在游离基发生剂存在下把硅烷化合物接枝到聚乙烯上，然后在硅烷缩合催化剂存在下，把这种树脂置于水中使接枝的聚乙烯交联，进而，日本公开特许公报昭54-11154公开了把硅烷接枝的聚烯烃模塑制品浸入硅醇缩合催化剂和溶剂的混合液中以加速交联处理的进程。而日本公开特许公报昭52-154872则公开了使分子取向、硅烷接枝的聚烯烃交联，然后使之经受抽提处理。

超高分子量聚乙烯的拉伸模塑制品，例如纤维或带材，具有高弹性模量和高拉伸强度，重量轻，有良好的耐水及耐候性，但它仍有聚乙烯的固有缺点，这就是耐热性和粘合性差。

再有，按照用硅烷交联聚乙烯的通常技术，不能得到具有高弹性模量和高拉伸强度的拉伸模塑制品，而且改善耐热性的效果也不足。

我们知道，若使聚乙烯分子取向或交联，一般可以改善聚乙烯的耐热性。然而，按照这种通常技术，耐热性的改善是有限的，聚乙烯的固有缺点是无法克服的，这就是它的熔点较低，只有110至140℃，而且如我们至今所知，若把聚乙烯模塑制品放在180℃下10分钟，则大多数会熔融、失去强度。

本发明的首要目标是提供一种分子取向超高分子量聚乙烯模塑制品，它极大地改善了耐热、粘合和耐蠕变性。

本发明的另一目标是提供一种分子取向、硅烷交联的超高分子量聚乙烯模塑制品，它具有足够高的耐热性，即使在180℃下放置10分钟也不会熔融，还能保持其形状，而且在此热历史之后，还具有很高的强度保持率。

本发明的再一目标是提供一种硅烷交联的超高分子量聚乙烯模塑制品，它具有用作复合树脂材料的增强纤维所应具有的耐热、粘合和耐蠕交的综合性能，以及制备这种制品的方法。

我们发现，如果把特性粘度(η)至少为5分升/克的超高分子量聚乙烯在游离基引发剂存在下用硅烷类化合物接枝，然后进行挤塑，在拉伸后或拉伸过程中用硅醇缩合催化剂浸泡挤塑物，然后置于水中以实现交联，这样就得到一种新型分子取向模塑制品，其熔点提高的程度是在通常拉伸模塑或交联模塑的聚乙烯制品中未曾达到的。我们还发现，即使把这种分子取向模塑制品在180℃下放置10分钟，它也不会熔融，而且还保持着外形，甚至在这样的热历史之后，还能维持有较高的强度保持率。还发现，在这种拉伸模塑制品中，粘合性和抗蠕变性大大改善，而超高分子量聚乙烯拉伸模塑制品所固有的高弹性模量和高拉伸强度仍然保留。

按照本发明的一个基本方面，提供了一种分子取向、硅烷交联的超高分子量聚乙烯模塑制品，其中当用示差扫描量热计分析在约束状态下的模塑制品时，在得到的超高分子量聚乙烯在第二次升温的主熔融峰—固有的结晶熔点(Tm)以上至少10℃处，出现至少两个结晶熔融峰(Tp)，结晶熔融峰(Tp)的熔融热至少为总熔融热的50％，而且，在Tm＋35℃至Tm＋120℃的温度范固内出现的高温侧熔融峰(Tp1)的总热量至少是总熔融热的5％。

按照本发明的另一方面，提供了一种制备分子取向、硅烷交联的超高分子量聚乙烯模塑制品的方法，这包括对含有超高分子量聚乙烯(其特性粘度(η)至少为5分升/克)、硅烷类化合物、游离基引发剂和稀释剂的组合物进行加热模塑，对硅烷类化合物接枝的超高分子量聚乙烯模塑制品进行拉伸，在拉伸中或拉伸以后用硅醇缩合催化剂浸渍拉伸过的模塑制品以及让拉伸过的模塑制品与水接触以实现交联。

图1是表示起始原料超高分子量聚乙烯熔融特性图。

图2是表示如图1所示的超高分子量聚乙烯制成的长丝拉伸后的熔融特性图。

图3是表示如图1所示的超高分子量聚乙烯经硅烷交联后制得的未拉伸长丝的熔融特性图。