[發明專利]一種高導熱的UHMWPE復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810681600.7
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN109265786A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 錢慶榮;曹靜詩;汪華明;郭奕友;陳慶華;黃寶銓;肖荔人
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L79/04;C08K3/08;C08J5/18;C09K5/14
• 代理公司: 福州智理專利代理有限公司 35208
• 代理人: 王義星

本發明公開一種具有高導熱性能的UHMWPE復合材料及其制備方法，所述的具有高性能的UHMWPE復合材料，其特征在于，由含量為98?99%的表面鍍銅的UHMWPE，1?2%抗氧劑制成；所述方法是以UHMWPE為基體，通過生物質多巴胺修飾UHMWPE表面進行化學鍍銅，將改性過的UHMWPE和少量抗氧劑進行模壓制得的樣品。應用該方法所制得UHMWPE復合材料具有高導熱性，與傳統共混方法相比，導熱性能大大提高；同時熱變形溫度提高，復合材料界面增強；相對于傳統偶聯劑處理具有環保優點，促進加工；且該法成本較低，制備工藝簡單，可實現工業化。

技術領域

本發明涉及一種高導熱的UHMWPE復合材料及其制備方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯一般是指相對分子量 150 萬以上的聚乙烯，是一種線型結構的高分子聚合物，屬于熱塑性工程塑料，因此它不僅擁有良好的耐應力開裂性能、耐沖擊性能、耐磨損性能、耐化學腐蝕性能、耐低溫性能、耐光性能、抗粘附性能等優良特性。還具有良好的電絕緣性能、自潤滑性能，以及高韌性、高模量、安全衛生、減震、無毒無污染、價格便宜等優點。因為超高分子量聚乙烯具有如此優異的綜合性能，所以應用領域相當廣泛，還被稱之為“神奇”塑料，近幾十年得到了迅猛的發展。UHMWPE 管材在 2001 年被科學技術部國科計字（2000)056 號文件列為國家科技成果重點推廣計劃，屬化工類新材料、新產品。國家計委科技部將 UHMWPE 管材列為當前優先發展的高科技產業重點領域項目。UHMWPE 以其優異的耐磨性性能、抗腐蝕性能、抗沖擊性能可以替代鋼材、延長管道使用壽命、節約成本用于各行業中的固體顆粒或粉體、漿體、液氣體的輸送。

雖然超高分子量聚乙烯具有非常優異的特性，但是其熔體流動性差，難加工、耐熱性差、摩擦系數小、自潤滑等限制了它的應用。如果能夠對超高分子量聚乙烯材料進行改性，那么這種材料就能創造在高溫環境領域使用的奇跡，作為一種綜合性能非常優秀的材料，來代替其它材料，極大的擴展其應用領域，更加充分的發揮它的優勢。傳統添加填料對UHMWPE的各方面的性能進行改善是最普遍的改性方法，不同的填料添加到UHMWPE中可以改善UHMWPE的各種性能。但是填料表面幾乎沒有活性基團，其分散和不同復合材料組件之間的界面粘結限制了聚合物顆粒在增強聚合物耐磨性方面的應用，添加無機粒子也大大降低其機械性能。本發明運用生物質多巴胺優異的粘附性來改性鍍銅與UHMWPE粉末的界面結合力，UHMWPE粉末表面與銅緊密結合，使UHMWPE粉末本身熱傳導性能提升。

發明內容

針對上述背景技術的問題，本發明的目的在于提供一種具有高導熱的UHMWPE復合材料及其制備方法。通過將聚多巴胺負載在無機粒子并分散在UHMWPE中，制備的復合材料其具有對環境友好，操作簡單，加強了三者之間界面作用；提高導熱性能，提高熱變形溫度，大大降低逾滲值；高的拉伸性能為實現UHMWPE的管材使用奠定基礎，且成本較低，制備工藝簡單。

為了實現本發明，采用如下技術方案：

1、一種具有高導熱的UHMWPE復合材料，其特征在于：其組分按照重量百分比配比為：

改性UHMWPE 98-99%

抗氧劑 1-2%；

上述的改性UHMWPE由下述方法制備的：（1）對UHMWPE粉末進行去油：將200gUHMWPE置于乙醇中超聲清洗20min，再用布氏漏斗過濾，過濾過程中不斷加入去離子水充分清洗，洗至水完全變清，再置于45℃下真空干燥6小時；

（2）對清洗干燥后的UHMWPE粉末進行表面包覆聚多巴胺（PDA）：稱取鹽酸多巴胺，配成鹽酸多巴胺與Tris-HCL緩沖液2g/L濃度的多巴胺溶液，將步驟（1）獲得的清洗干燥的UHMWPE粉末與多巴胺溶液質量配比1:1-1:10，將UHMWPE粉末加入多巴胺溶液中，常溫敞口下機械攪拌24h，抽濾干燥后得到表面包覆有1-20nm厚度的聚多巴胺的改性UHMWPE粉末 ；