[發(fā)明專利]一種超高分子量聚乙烯復(fù)合板材

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310137716.1
• 申請日: 2013-04-20
• 公開（公告）號: CN103192569A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 談述戰(zhàn);楊有財(cái);劉毅;王德禧
• 申請（專利權(quán)）人: 青島中科昊泰新材料科技有限公司
• 主分類號: B32B27/06
• 分類號: B32B27/06;B32B7/12;B32B27/16;B32B27/30;B32B27/18;B63B59/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超高分子量聚乙烯復(fù)合板材，尤其是護(hù)舷用耐沖擊超高分子量聚乙烯復(fù)合板材。

背景技術(shù)

超高分子量聚乙烯是應(yīng)用最廣泛的熱塑性工程塑料之一，其英文名稱為?Ultra?high?molecular?weight?polyethylene，簡稱?UHMWPE，它的分子鏈極長，且沿同一方向排列，具有典型的線性結(jié)構(gòu)，其分子鏈極易相互纏繞，展開長度超過一公里，粘均分子量通常在2百萬到8百萬之間，甚至更高。UHMWPE極高的分子量賦予了其獨(dú)特性能，它的耐磨性能和耐應(yīng)力開裂性能優(yōu)越，耐磨性是炭鋼及不銹鋼的3~7倍，摩擦系數(shù)小，靜摩擦系數(shù)為0.07，自潤滑性良好，不吸水、不粘結(jié)物料，耐酸、堿、鹽腐蝕、抗結(jié)垢、不老化，耐低溫，衛(wèi)生無毒，重量輕，綜合機(jī)械性能好。而且，UHMWPE擁有極高的抗沖擊強(qiáng)度和粘彈性阻尼性能，是目前熱塑性塑料中最高的，在一些場合下它能夠代替鋼、銅或鋁用于制造耐磨件。UHMWPE耐低溫性能優(yōu)異，在-40℃時(shí)仍具有較高的沖擊強(qiáng)度，甚至可在-269℃下使用。作為一種具有優(yōu)良性能的工程熱塑性塑料，其能夠廣泛應(yīng)用于國防、建筑、交通、紡織等諸多領(lǐng)域。

迄今，船用護(hù)舷被安裝到碼頭岸壁，當(dāng)船舶停泊到港口、河道、修理船塢等的碼頭，船用護(hù)舷用于保護(hù)碼頭岸壁和船舶免受碰撞、震動(dòng)和磨損等。目前使用的護(hù)舷多是橡膠材質(zhì)，然而，橡膠與主要構(gòu)成船的外表面的鋼鐵之間的摩擦系數(shù)高（通常大于0.4），并且船沿著橡膠的剪切方向的運(yùn)動(dòng)，由于摩擦、刮擦、切削等導(dǎo)致橡膠快速磨損，船體表面保護(hù)涂層損壞，導(dǎo)致船體使用壽命下降。橡膠表面抗結(jié)垢能力差，很多海洋生物會(huì)在上面堆積生長，也會(huì)導(dǎo)致護(hù)舷使用出現(xiàn)問題，需要及時(shí)清理更換。UHMWPE具有耐磨性優(yōu)良、摩擦系數(shù)小等特點(diǎn)正好可以彌補(bǔ)橡膠護(hù)舷與船體磨損嚴(yán)重的不足，并且使用過程中耐腐蝕、抗結(jié)垢、不老化等降低維護(hù)成本，極高的抗沖擊強(qiáng)度和粘彈性阻尼性能又能大大提高護(hù)舷接受振動(dòng)的性能。

日本等國已經(jīng)開始研究和使用摩擦系數(shù)小的合成樹脂材料作為護(hù)舷與船體接觸面的材料。例如，日本專利JP-A-2000-309914公開了一種船用護(hù)舷，其中具有比橡膠的摩擦系數(shù)小的合成樹脂層設(shè)置于與船舶接觸的頂面。另外，JP-A-H11-93141公開了一種船用護(hù)舷，該護(hù)舷包括橡膠材質(zhì)的護(hù)舷主體和覆蓋護(hù)舷主體的震動(dòng)接收面的表面層，其中表面層由結(jié)晶聚烯烴樹脂和高非飽和二烯橡膠的共混聚合物制成。另一方面，已知一種船用護(hù)舷，其中用于在船停泊時(shí)接收振動(dòng)的振動(dòng)接收面涂有硬樹脂以防止護(hù)舷的橡膠部與船直接接觸，該硬樹脂與鐵之間的摩擦系數(shù)比橡膠與鐵之間的摩擦系數(shù)低。由此可見，未來護(hù)舷的結(jié)構(gòu)是振動(dòng)接收表面采用摩擦系數(shù)小的樹脂材料，而UHMWPE具有上述特點(diǎn)，是一種非常理想的護(hù)舷振動(dòng)接收材料。

然而目前UHMWPE確實(shí)很少應(yīng)用于橡膠護(hù)舷，日本普利司通株式會(huì)社在中國申請的專利201210027367.3采用UHMWPE作為表面振動(dòng)接收層，用機(jī)械鉚接方法和橡膠固定，這是因?yàn)閁HMWPE的表面特性使得很難與其他材料直接復(fù)合。上述船用護(hù)舷的使用場合，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）一般采用機(jī)械鉚接固定的方式，存在一定缺陷，一方面UHMWPE表面需要打孔處理，減少了振動(dòng)接收面積；另一方面，使用一定時(shí)間后，鉚接部位一般會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，UHMWPE和橡膠之間錨固強(qiáng)度降低，造成振動(dòng)接收層和橡膠間能量傳遞出現(xiàn)障礙。。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服UHMWPE因表面惰性不易和其他材料粘合的缺點(diǎn)，通過對UHMWPE進(jìn)行表面處理，涂覆粘合劑，再和橡膠復(fù)合一體硫化成型，制備護(hù)舷用超高分子量聚乙烯復(fù)合板材。所述復(fù)合板材包括，UHMWPE層1，橡膠層3以及在UHMWPE層1和橡膠層3之間的粘合劑層2，還可以包括預(yù)留植入在橡膠層中的安裝固定部件4。所述的復(fù)合板材可包覆在船體上用于船只護(hù)舷，也可固定于港口碼頭用于防撞保護(hù)。

為了制造上述復(fù)合板材，本發(fā)明提出生產(chǎn)復(fù)合板材的方法，包括以下步驟：

a.將UHMWPE原料和加工助劑混合，采用擠出或者模壓成型方法加工成片材，然后按照護(hù)舷尺寸進(jìn)行二次加工；

b.對UHMWPE板材需要和橡膠進(jìn)行粘合的表面進(jìn)行處理，處理后的表面涂覆粘合劑，然后干燥處理；

c.將處理后的UHMWPE板材和橡膠混煉膠片復(fù)合，然后放入硫化機(jī)硫化定型，經(jīng)最后組裝成為護(hù)舷產(chǎn)品。

優(yōu)選地，所述的超高分子量聚乙烯板材用原料的粘均分子量不小于2000000，更優(yōu)選粘均分子量在2500000~9000000之間。

優(yōu)選地，所述超高分子量聚乙烯與加工助劑的配比為: