[發(fā)明專(zhuān)利]一種高強(qiáng)度超高分子量聚乙烯的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111197466.1
• 申請(qǐng)日: 2021-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113999444A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘆明;石建
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 揚(yáng)州寶達(dá)橡塑制品有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L23/06
• 分類(lèi)號(hào): C08L23/06;C08K3/22;C08K7/06;C08K3/04;C08K7/26;C08J5/04
• 代理公司: 常州市夏成專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 32233
• 代理人: 陳亞賓

本發(fā)明屬于超高分子量聚乙烯技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種高強(qiáng)度超高分子量聚乙烯的制備方法，包括以下制備步驟：S1、稱料；S2、將超高分子量聚乙烯纖維加入超高分子量聚乙烯樹(shù)脂中，混合均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)熔融共混造粒；S3、將所得的自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料與預(yù)備料進(jìn)行混合攪拌；S4、將混合料加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)熔融共混造粒。本發(fā)明通過(guò)將超高分子量聚乙烯纖維加入到超高分子量聚乙烯樹(shù)脂中進(jìn)行熔融共混造粒，通過(guò)添加納米二氧化鋯、短切碳纖維和碳納米管，顯著增強(qiáng)了超高分子量聚乙烯的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，可獲得力學(xué)性能優(yōu)良的復(fù)合材料，同時(shí)提高了超高分子量聚乙烯的抗磨減磨性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超高分子量聚乙烯技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高強(qiáng)度超高分子量聚乙烯的制備方法。

背景技術(shù)

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。超高分子量聚乙烯纖維是當(dāng)今世界上第三代特種纖維，強(qiáng)度高達(dá)30.8cN/dtex,比強(qiáng)度是化纖中最高的，又具有較好的耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、耐光等優(yōu)良性能。它可直接制成繩索、纜繩、漁網(wǎng)和各種織物：防彈背心和衣服、防切割手套等，其中防彈衣的防彈效果優(yōu)于芳綸。國(guó)際上已將超高分子量聚乙烯纖維織成不同纖度的繩索，取代了傳統(tǒng)的鋼纜繩和合成纖維繩等。超高分子量聚乙烯纖維的復(fù)合材料在軍事上已用作裝甲兵器的殼體、雷達(dá)的防護(hù)外殼罩、頭盔等；體育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。

現(xiàn)有的超高分子量聚乙烯雖然由于其優(yōu)良性能表現(xiàn)得到廣泛應(yīng)用，但在所需高強(qiáng)度材料應(yīng)用領(lǐng)域中現(xiàn)有的超高分子量聚乙烯其強(qiáng)度并不能滿足相關(guān)領(lǐng)域使用需求，其彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率仍有待提高，以滿足不同強(qiáng)度的材料應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

（一）解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度超高分子量聚乙烯的制備方法，解決了現(xiàn)有的超高分子量聚乙烯在所需高強(qiáng)度材料應(yīng)用領(lǐng)域中現(xiàn)有的超高分子量聚乙烯其強(qiáng)度并不能滿足相關(guān)領(lǐng)域使用需求，其彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率仍有待提高的問(wèn)題。

（二）技術(shù)方案

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：

一種高強(qiáng)度超高分子量聚乙烯的制備方法，包括以下制備步驟：

S1、按以下重量份的成分稱料：超高分子量聚乙烯樹(shù)脂64～80份、超高分子量聚乙烯纖維5～11份、納米二氧化鋯5～8份、短切碳纖維3～5份、碳納米管1～2份、氣相二氧化硅4～6份、偶聯(lián)劑1～2份、抗氧劑0.5～1份和分散劑0.5～1份；

S2、將超高分子量聚乙烯纖維加入超高分子量聚乙烯樹(shù)脂中，混合均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)在140～165℃條件下熔融共混造粒，得到自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料；

S3、將經(jīng)步驟S2所得的自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料與納米二氧化鋯、短切碳纖維、碳納米管、氣相二氧化硅、偶聯(lián)劑、抗氧劑和分散劑投入攪拌器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間20～30min，得到混合料；

S4、將經(jīng)步驟S3得到的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)在155～175℃條件下熔融共混造粒，即得到高強(qiáng)度超高分子量聚乙烯。

進(jìn)一步地，所述碳納米管為單壁碳納米管。

進(jìn)一步地，所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑KH-550。

進(jìn)一步地，所述抗氧劑采用抗氧劑1010、抗氧劑HK-100、抗氧劑1076中的一種。

進(jìn)一步地，所述分散劑采用聚乙烯醇或聚乙二醇。

進(jìn)一步地，所述步驟S3中，自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料與納米二氧化鋯、短切碳纖維、碳納米管、氣相二氧化硅、偶聯(lián)劑、抗氧劑和分散劑混合時(shí)，是以低轉(zhuǎn)速150～200r/min攪拌15min至糊狀，再以高轉(zhuǎn)速800～1200r/min攪拌25min進(jìn)行捏合，最后得到混合料。

（三）有益效果