[发明专利]一种超高分子量聚乙烯树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂。该树脂适用于连续生产高强度、高模量超高分子量聚乙烯纤维。

背景技术

随着超高分子量聚乙烯工业的发展，超高分子量聚乙烯纤维也得到越来越快的发展，它是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高性能纤维，具有密度低、模量高、耐紫外线、耐磨、抗冲击、强度高等突出性能，在现有的三大纤维材料中具有最高的性价比。纤维具有军、民两用的特点，广泛应用于特种绳带、渔网、体育器材、各类轻型软质防弹衣、防弹头盔、防暴盾牌、防爆装置和其它防护产品。

近年来，关于超高分子量聚乙烯纤维纺丝的研究与报道十分活跃。EP0077590公开了一种高强度高模量聚合物纤维生产工艺，所采用的聚乙烯分子量大于40万，分子量分布小于5。CN1439752A提出一种高强度聚乙烯纤维的制造方法，其特征在于将含有特性粘数〔η〕为5以上且其重均分子量和数均分子量的比(Mw/Mn)在4以下的乙烯成分为主体的高分子量聚合物(A)99重量份至50重量份、和相对于高分子量聚合物(A)至少具有1.2倍的特性粘数的超高分子量聚合物(B)1重量份至50重量份的聚合物混合物溶解于溶剂，使其浓度为5wt％以上80wt％以下，之后纺丝及拉伸。该发明由于采用两种不同特性粘数的乙烯聚合物，在用其共混物制备纤维的过程中难以得到均匀的、性能稳定的纤维，其力学性能也低于超高分子量聚乙烯纤维。JP 2007297763提出一种高强度聚乙烯纤维生产方法，采用的高分子量聚乙烯树脂特性粘数大于8dL/G(换算分子量为92.7万)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯树脂组合物，具有较好的纺丝效果，解决了目前超高分子量聚乙烯纤维纺丝过程中的纤维易断、纤维性能不稳定、强度低等缺陷。

本发明一种超高分子量聚乙烯树脂组合物，其特征在于由超高分子量聚乙烯树脂100重量份、抗氧剂0.001～0.5重量份和无机填料0～0.6重量份组成，其中所述超高分子量聚乙烯树脂分子量介于200～500万之间，平均粒径范围为80～300μm，颗粒分布宽度＜3.0，表观密度0.380～0.500g/cm³，拉伸断裂应力大于25MPa，拉伸断裂应变大于200％。

按照超高分子量聚乙烯纤维纺丝要求，应提供具备特定性能的超高分子量聚乙烯树脂，该树脂的分子量介于200～500万之间，分子量过高则纤维加工过程难度大，难以实现高速拉伸；分子量过低则制成的纤维强度低，难以满足使用要求；其分子量较好为250万～400万之间。超高分子量聚乙烯树脂的颗粒形态对于加工工程中助剂的均匀分散具有重要意义，因为纤维生产过程中首先要将超高分子量聚乙烯树脂在特定的溶剂中充分溶解，超高分子量聚乙烯树脂的颗粒大小、粒径分布、蓬松情况等将会影响粒子在溶剂中的溶解速度，从而影响到生产效率，甚至直接影响最终制品的性能。如果在纤维生产时，树脂中存在大颗粒，该颗粒在多数树脂颗粒充分溶解后，仍可能仅仅是溶胀而非溶解，在纺丝时该大颗粒就将形成一个缺陷点。采用显微照相技术可对所得样品的颗粒形态进行分析。本发明树脂颗粒均匀，平均粒径范围为80～300μm，较好为95～200μm；颗粒分布宽度＜3.0，较好为＜2.0，颗粒粒径适中，且分布窄，有利于树脂均匀的溶于纺丝溶剂中。超高分子量聚乙烯树脂表观密度应有一适宜的范围。如果过低，则会带来很多不利影响，如挤出时物料输送不稳定、包装困难等。如果表观密度过高，颗粒内部结构过于紧密，则不利于树脂的溶解纺丝。一般树脂的表观密度范围是0.380～0.500g/cm³，较好为0.390～0.490g/cm³。树脂的拉伸断裂应力大于25MPa，较好地大于30MPa；拉伸断裂应变大于200％，较好的应大于300％，树脂具有良好的拉伸断裂应力和拉伸断裂应变可保证纤维顺利完成纺丝工艺中的热拉伸过程。

本发明所述的抗氧剂，如受阻酚、受阻胺、亚磷酸脂或硫酯类，可选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2，6-二叔丁基对甲苯酚，亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯等，重量份数为0.01～1.0份，较好为0.1～0.8份；加入组分B是为了提高加工稳定性和使用寿命。组分C为无机填料，可选自硬脂酸钙、硬脂酸锌等，优选为硬脂酸钙，重量份数为0～0.6份，而且以0.03～0.3份为更好，加入组分C是为了提高加工性能和成纤的尺寸稳定性。

本发明的有益效果：