專利名稱：輻照技術(shù)提高超高分子量聚乙烯加工流動(dòng)性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用輻照技術(shù)提高超高分子量聚乙烯加工流動(dòng)性的方法，屬于聚合物加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種綜合性能十分優(yōu)異的熱塑性工程塑料。它具有其它工程塑料所無可比擬的抗沖擊性、耐磨損性、耐應(yīng)力開裂及自潤滑等性能，用途非常廣泛。超高分子量聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)和高密度聚乙烯(HDPE)相似，但分子鏈很長，粘均分子量一般在150萬以上，重均分子量超過300萬。由于分子鏈很長，超高分子量聚乙烯非常容易發(fā)生鏈纏結(jié)，熔體粘度高達(dá)108Pa.s，流動(dòng)速率幾乎為零；此外，超高分子量聚乙烯熔體的臨界剪切速率低，當(dāng)剪切速率超過0.01s-1時(shí)就會(huì)發(fā)生熔體破裂，因此難以采用常規(guī)的擠出和注射成型方法進(jìn)行加工。如何有效地解決超高分子量聚乙烯的加工問題，一直是世界各國競相研究的難題。
將超高分子量聚乙烯和其它流動(dòng)性較好的樹脂進(jìn)行共混，以降低熔體粘度，是目前改善超高分子量聚乙烯流動(dòng)性最常用的方法，與超高分子量聚乙烯進(jìn)行共混的聚合物主要有高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)等。超高分子量聚乙烯化學(xué)結(jié)構(gòu)雖然與其它的聚乙烯相近，但在一般的共混設(shè)備和條件下，共混體系難以形成均勻分散，在加工過程中容易分層，各組分各自結(jié)晶。此外，加入其它種類的聚乙烯以后，不可避免地造成超高分子量聚乙烯抗沖擊強(qiáng)度、耐磨性等物理機(jī)械性能的降低；層狀硅酸鹽的片層之間結(jié)合力較弱，摩擦系數(shù)很小，片層之間可以滑動(dòng)，加入后可以提高超高分子量聚乙烯的流動(dòng)性。但由于超高分子量聚乙烯熔體粘度較高，且二者極性相差較大，因此層狀硅酸鹽不容易分散均勻，共混體系的力學(xué)性能惡化；另一種改善超高分子量聚乙烯流動(dòng)性的方法是加入流動(dòng)改性劑。流動(dòng)改性劑的作用是促進(jìn)大分子鏈解纏，并在大分子間起潤滑作用，改進(jìn)分子鏈間的能量傳遞，從而使得鏈段容易滑動(dòng)，流動(dòng)性得到改善。由于超高分子量聚乙烯分子結(jié)構(gòu)中原子呈對稱排列，具有較好的自潤滑性，而且超高分子量聚乙烯熔融狀態(tài)的粘度很高，容易粘附在加工設(shè)備上，因此聚乙烯常用的潤滑劑應(yīng)用到超高分子量聚乙烯時(shí)僅僅起外潤滑的作用，要使超高分子量聚乙烯的長鏈在加工時(shí)較快解纏并熔融流動(dòng)，還需要加入其它組分添加劑，這種方法比較復(fù)雜。超高分子量聚乙烯的加工一直是一個(gè)世界性的難題。
中國專利1191230A公開的是擠出和注射級超高分子量聚乙烯專用料的制備方法，該方法是在超高分子量聚乙烯中加入一定重量百分比的液晶高分子、抗氧化劑和添加劑，進(jìn)行共混合后干燥，最后生產(chǎn)出能直接用于擠出和注射的超高分子量聚乙烯專用料。由該專利公開的內(nèi)容可知，該專用料的配方較復(fù)雜。
中國專利245179A公開的是一種可用擠出法進(jìn)行加工的超高分子量聚乙烯組合物。它是由100～400萬超高分子量聚乙烯、十氫化萘、低分子量聚乙烯、酰胺類潤滑劑和納米級二氧化硅或三氧化二鋁在60±5℃下，混合而成。由該專利公開的內(nèi)容可知，該組合物的配方較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種輻照技術(shù)提高超高分子量聚乙烯加工流動(dòng)性的方法，其特點(diǎn)是將超高分子量聚乙烯進(jìn)行輻照，使超高分子量聚乙烯分子適度斷鏈，分子量略有降低，分子鏈纏結(jié)減弱，分子鏈上引入含氧極性基團(tuán)，改善超高分子量聚乙烯與無機(jī)填料共混體系的相容性，在不影響力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，提高超高分子量聚乙烯的流動(dòng)性。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
1.超高分子量聚乙烯的輻照在室溫下空氣中對超高分子量聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為10～100kGy，輻照時(shí)間為10分鐘～100小時(shí)。使超高分子量聚乙烯發(fā)生斷鏈反應(yīng)，分子量降低，分子鏈纏結(jié)減弱，分子鏈上引入含氧基團(tuán)。
2.輻照超高分子量聚乙烯與無機(jī)填料的共混將輻照超高分子量聚乙烯100重量份和無機(jī)填料1～10重量份，加入高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)，在溫度分別為230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃，機(jī)頭溫度230～250℃擠出造粒，獲得改善了加工流動(dòng)性的超高分子量聚乙烯材料。
無機(jī)填料為滑石、云母、高嶺土或玻璃微珠中的任一種，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)工藝簡單，操作簡便，成本較低，改性的超高分子量聚乙烯具有優(yōu)良的綜合性能，詳見表1所示。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1.在室溫下空氣中，采用JJ-2型靜電加速器對超高分子量聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為80kGy，輻照時(shí)間為13.3分鐘。再將輻照超高分子量聚乙烯10kg與云母0.5kg加入高速混合機(jī)混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，各段溫度分別為220℃、230℃、230℃、230℃，機(jī)頭溫度230℃，獲得改善了加工流動(dòng)性的超高分子量乙烯材料。
2.在室溫下空氣中，采用圓柱體式Co60γ射線源對超高分子量聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為50kGy，輻照時(shí)間為50小時(shí)，再將輻照超高分子量聚乙烯10kg與滑石0.15kg加入高速混合機(jī)混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，各段溫度分別為220℃、240℃、240℃、240℃，機(jī)頭溫度240℃，獲得改善了加工流動(dòng)性的超高分子量乙烯材料。
3.在室溫下空氣中，采用圓柱體式Co60γ射線源對超高分子量聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為100kGy，輻照時(shí)間為100小時(shí)。再將輻照超高分子量聚乙烯10kg與高嶺土0.9kg加入高速混合機(jī)混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，各段溫度分別為220℃、235℃、235℃、235℃，機(jī)頭溫度235℃，獲得改善了加工流動(dòng)性的超高分子量乙烯材料。
表1 采用本發(fā)明改性的超高分子量聚乙烯的性能拉伸屈服強(qiáng)度 Izod缺口沖擊強(qiáng)度斷裂伸長率 熔體流動(dòng)速率*試樣(MPa)(J/m)(％) (g/10min)超高分子量聚乙烯 - ＞10003640本發(fā)明改性-1 26.0＞10005970.37本發(fā)明改性-2 28.5＞1000＞900 0.4本發(fā)明改性-3 28.7＞1000＞900 0.5本發(fā)明改性-4 31.1＞10003461.14*熔體流動(dòng)速率測試條件測試溫度為250℃，載荷為10kg。
權(quán)利要求
1.輻照技術(shù)提高超高分子量聚乙烯加工流動(dòng)性的方法，其特征在于(1)超高分子量聚乙烯的輻照在室溫下空氣中對超高分子量聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為10～100kGy，輻照時(shí)間為10分鐘～100小時(shí)。使超高分子量聚乙烯發(fā)生斷鏈反應(yīng)，分子量降低，分子鏈纏結(jié)減弱，分子鏈上引入含氧基團(tuán)，(2)輻照超高分子量聚乙烯與無機(jī)填料的共混將輻照超高分子量聚乙烯100重量份與無機(jī)填料1～10重量份加入高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)，在溫度分別為230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃，機(jī)頭溫度230～250℃擠出造粒，獲得改善了加工流動(dòng)性的超高分子量聚乙烯材料。
2.按照權(quán)利要求1所述輻照技術(shù)提高超高分子量聚乙烯加工流動(dòng)性的方法，其特征在于無機(jī)填料為滑石、云母、高嶺土或玻璃微珠中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用輻照技術(shù)提高超高分子量聚乙烯加工流動(dòng)性的方法。在室溫下空氣中對超高分子量聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為10～100KGY，輻照時(shí)間為10分鐘～100小時(shí)，使超高分子量聚乙烯發(fā)生斷鏈反應(yīng)，分子量降低，分子鏈纏結(jié)減弱，分子鏈上引入了含氧極性基團(tuán)，將輻照后的超高分子量聚乙烯100重量份與無機(jī)填料1～10重量份加入高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)擠，在溫度220～250℃擠出造粒，獲得改善了加工流動(dòng)性的超高分子量聚乙烯材料。
文檔編號C08K3/00GK1618844SQ200410040838
公開日2005年5月25日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者劉鵬波, 范萍, 徐聞, 羅利琴 申請人:四川大學(xué)