[發明專利]一種普通聚乙烯耐磨復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910033254.2
• 申請日: 2009-06-11
• 公開（公告）號: CN101575429A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 王庭慰;王澤;邵海彬;吉林;施維軍
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南通吉運機械防腐設備有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K13/06;C08K9/04;C08K9/06
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 郭百濤

技術領域

本發明涉及一種復合材料及其制備訪求，更具體地說涉及一種普通聚乙烯耐磨復合材料及其制備方法。

背景技術

磨損是機械設備重要的失效方式。我國每年因磨損消耗的金屬耐磨材料約300萬t以上。磨損不僅引起設備零件失效，導致工件更換和維修頻繁、設備工作效率降低，而且消耗了大量的能源和材料。因而減少摩擦和磨損，有利于提高資源利用效率，有利于以最少的資源消耗獲得最大的經濟和社會收益。目前減摩降磨主要有兩種方法：1.合理選擇和使用耐磨材料；2.應用表面技術，在普通材料表面上制備一層耐磨涂層，節省貴重材料。

高分子材料由于具有較低的密度、優良的力學性能和優良的減摩、耐磨、自潤滑性能，可以解決傳統的金屬、木材難以解決的摩擦學問題，可以提高摩擦零部件的可靠性和耐久性，為改進機械產品的設計結構，促進新技術的發展，提供了關鍵的配套材料。高分子材料的品種繁多，性格各異，應用非常廣泛。目前已廣泛應用于包裝與食品加工工業、建筑與農業機械、造紙機械、紡織機械、化工機械、熱電行業、建材業等各個行業。

其中，管材和大型包裝容器(如開式罐、儲水桶、內襯罐、浮筒、汽油箱等)是高分子耐磨材料主要的應用領域之一。

滾塑又稱旋轉成型、旋轉澆鑄成型，是一種熱塑性塑料成型方法。即將粉狀或糊狀物料注入模內，通過對模具的加熱和縱橫向的滾動旋轉，使物料借自身重力作用均勻地布滿模具內腔并且熔融，待冷卻后脫模而得中空制品。相對于注射、擠出等通用工藝手法，滾塑工藝有其顯著的特點：1.適于模塑大型及特大型制件；2.適于成型各種復雜形狀的中控制件；3.適用于多品種、小批量塑料制品的生產；4.節約原材料；5.易變換制品的顏色；6.便于生產多層材質的塑料制品。當然滾塑工藝也有其不足之處，如能耗大、成型周期長、制品尺寸精度較差、勞動強度較大等。但綜上所述，滾塑工藝仍不失為一種優良的成型加工手法。

我國滾塑工藝的開發研究起始于上世紀60年代。目前，國內企業已能制備容器量20000L以上的化工貯槽以及高速全塑游艇等大型塑料制品。近幾年來，我國的滾塑行業發展迅速，全國各地的各種滾塑廠家已近百家，這些廠家所生產的滾塑制品種類越來越多。應用領域也越來越廣泛。但是同國外發達國家先進水平相比，差距仍十分明顯。上世紀90年代初在美國滾塑協會注冊的滾塑制品就已超過5000種，而我國到目前也只有40余種，國外的滾塑制品已涉及30多種行業，而我國的滾塑制品只涉及到十余種行業。在滾塑原料方面，目前國內在滾塑制品中，市場上聚乙烯及其復合材料的滾塑占整個滾塑產品的比例目前約75％，99％以上的滾塑制品原料為PE，其中的95％又是非常適合于滾塑成型的滾塑級LLDPE，而國外滾塑聚乙烯材料的比例大致為：LLDPE為65％，XHDPE(交聯聚乙烯)為2％，HDPE為10％，LDPE為5％。

超高密度聚乙烯(UHMWPE)是一種優良的耐磨材料。從UHMWPE的性能來看，它幾乎集中了各種塑料的優點，具有其它工程塑料無可比擬的耐磨、抗沖擊、自潤滑、耐腐蝕、耐低溫、衛生無毒、耐濕等綜合性能，目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優異性能。然而UHMWPE的成型加工難度很大，主要表現在以下三個方面：1.摩擦系數極小，粉料在送料時極易打滑，不易進料。2.熔體粘度高，UHMWPE的熔體流動速率(MFR)在負荷加大10倍(即21.6kg)時也幾乎等于零，粘度高達108Pa·s。用螺桿擠出時，熔體極易包住螺桿一起旋轉，很難沿螺桿推進，易形成“料塞”。3.臨界剪切速率低，在擠出加工時，由于熔體破裂而引起制品裂紋現象，在注射加工時，由于噴流的出現而導致制品氣孔和脫層現象。傳統的成型加工方法主要是壓制燒結法和熱塑加工法，但效率低、產量低。

專利CN1527848，采用不同分子量的聚乙烯進行組合，得到了可熔融加工的耐磨聚乙烯。專利CN101240092，通過在超高分子量聚乙烯中添加耐磨劑和加工助劑，得到了一種耐磨復合材料，但仍需要采用傳統的混合、冷壓、加熱熔融、模壓成型、冷卻定型及切割等工序制成高耐磨復合材料。專利CN101344198以超高分子量聚乙烯樹脂、玻璃纖維或玻璃微珠、硅烷類偶聯劑、石墨和聚乙烯蠟等為原料，置備了一種超高分子量聚乙烯耐磨管道。專利CN101004231以鋼管為外管，聚乙烯管為內管，經多級滾壓輪式縮徑設備對聚乙烯管進行滾壓縮徑，使聚乙烯管外徑小于鋼管內徑并立即將其插入鋼管內。在鋼管內的聚乙烯管經高溫返徑后便與鋼管內壁緊緊地貼合成一體，制備了一種鋼緊襯聚乙烯耐磨復合管。