[發(fā)明專利]納米改性超高分子量聚乙烯抗靜電復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210396200.4
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN102888039A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張煒;李志;洪尉;許振華;趙春保;李建龍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海化工研究院
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K9/10;C08K3/04;C08K7/06;C08K3/08;B29B9/06;B29C47/92
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種連續(xù)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)納米改性UHMWPE抗靜電復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是粘均分子量大于150萬的聚乙烯(PE)，是一種新型熱塑性工程塑料，它極高的分子量、高度纏繞的鏈段結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)異的力學(xué)性能。UHMWPE的抗沖擊性能居塑料之首，耐低溫、在-80℃仍能保持韌性，耐腐蝕，耐磨損且自潤滑性能優(yōu)異，是以塑代鋼的理想材料。該材料在石油化工、冶金選礦、生物醫(yī)學(xué)、微電子機械、海洋工程等高新技術(shù)領(lǐng)域得到研究和應(yīng)用。但UHMWPE存在耐溫性能差、硬度低、流動性差、拉伸強度低以及阻燃性能差等缺點。利用納米粒子特有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，開發(fā)系列新型納米催化制備UHMWPE樹脂以及新型納米復(fù)合功能化UHMWPE材料，是提高UHMWPE性能、并使其得到更廣泛應(yīng)用的有效途徑。

納米改性UHMWPE，國內(nèi)外有學(xué)者作過一定的研究。Krasnor等制得UHMWPE/Fe復(fù)合材料，鐵粒子在高速摩擦過程中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可起活性中心作用。復(fù)合材料具有低的摩擦系數(shù)，并且穩(wěn)定性好。有些學(xué)者推出了層狀硅酸鹽熔融插層改性UHMWPE，研究發(fā)現(xiàn)，層狀硅酸鹽剝離分散在UHMWPE基體中，使材料的流動加工性能有所改善，但是這種改性方法的對象是粘均分子量150萬左右的UHMWPE，對于粘均分子量較高的UHMWPE，層狀硅酸鹽就無法剝離分散在UHMWPE基體中。

納米粒子改性UHMWPE，如果沒有解決好納米粒子與UHMWPE的相容和分散，納米粒子與UHMWPE的界面會有縫隙空穴或納米粒子團聚在UHMWPE基體里，材料的力學(xué)性能尤其是耐磨性和耐沖擊性大幅度下降，失去了作為輸送漿體、粉體介質(zhì)的UHMWPE管材最為關(guān)鍵的耐磨、耐壓特性。所以，納米材料表面處理及高效分散技術(shù)是其功能有效發(fā)揮的重要條件。

由于UHMWPE本身熔體粘度極高，無法用常規(guī)的擠出設(shè)備加工成型管材，而納米粒子的加入，使得體系的熔體粘度進一步加大。納米粒子在高熔體粘度的基體中的分散及微結(jié)構(gòu)控制技術(shù)是實現(xiàn)高性能UHMWPE復(fù)合材料工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種連續(xù)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米改性超高分子量聚乙烯抗靜電復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種納米改性超高分子量聚乙烯抗靜電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法按重量份將2-20份包覆劑放入反應(yīng)釜中，于150-180℃熔融，放入1-10份納米導(dǎo)電材料、1-5份分散劑，高速攪拌分散10-30分鐘，加入10-50份溶劑，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機層包覆納米導(dǎo)電材料；然后將上述有機層包覆納米導(dǎo)電材料與100份超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出熔體溫度控制在200-230℃，即得產(chǎn)品。

所述的包覆劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的一種或幾種。

所述的納米導(dǎo)電材料選自納米炭黑、納米石墨、碳纖維、納米銅粉中的一種或幾種。

所述的分散劑為聚乙烯蠟、石蠟中的一種或幾種。

所述的溶劑為蒸餾水、丙酮、乙醇中的一種或幾種。

所述的超高分子量聚乙烯為粘均分子量150萬-700萬的聚乙烯。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對納米粒子的加入，使得UHMWPE復(fù)合材料的熔體粘度進一步加大，難以擠出成型等技術(shù)難點，用有機層包覆納米導(dǎo)電材料，使其與高熔體粘度的UHMWPE基體緊密結(jié)合，提高了相容性；同時利用有機包覆劑有較好流動性和UHMWPE基體在熔點以上也無流動性的特征差異，設(shè)計有機層包覆納米導(dǎo)電材料在UHMWPE基體中的分散微結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雙螺桿擠出納米級連續(xù)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的改性UHMWPE抗靜電復(fù)合材料。這種立體穿插納米尺度均勻分布，對在低導(dǎo)電材料含量情況下就形成穩(wěn)定的導(dǎo)電通路作出貢獻。

附圖說明

圖1為本發(fā)明納米改性超高分子量聚乙烯抗靜電復(fù)合材料的電鏡圖。

具體實施方式

實施例1