[发明专利]超高分子量聚乙烯与橡胶粘合的静压烧结工艺

说明书

技术领域

本发明涉及超高分子量聚乙烯与橡胶粘合的静压烧结工艺，通过使用该种工艺，实现超高分子量聚乙烯与橡胶之间的粘合。属于橡胶、塑料加工技术领域。 

技术背景

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种线型结构的热塑性工程塑料，它综合了大部分塑料的优越性能，耐冲击、耐低温、耐磨损、耐化学腐蚀、自身润滑、吸收冲击能且价格比较便宜，是综合性能优异的塑料材料。 

实现超高分子量聚乙烯与橡胶之间的粘合是比较困难的，主要原因在于超高分子量聚乙烯的结构单元简单，分子排列规整，结晶度高，分子中不带有任何极性基团，是一种典型的非极性高分子材料，与粘合剂及溶剂的亲和性小，溶解度参数差值大，难以与一般溶液型或反映型粘合剂形成牢固的粘接。据了解，目前国内对超高分子量聚乙烯与橡胶的粘合多采用以金属介质作为中间层，配合橡胶粘合剂的方法，该方法由于引入了金属材料，在冷却过程中会对超高分子量聚乙烯层产生较大的回复应力，致使其发生弯曲变形，对粘合强度也产生影响。 

本发明为静压粘合工艺。工艺过程简单，人员操作简便，在实现超高分子量聚乙烯与橡胶粘合的基础上，同时实现了两项材料粘合界面的平整。 

发明内容

技术方案： 

为了解决上述问题，本发明设计了一种集超高分子量聚乙烯与橡胶粘合的静压粘合工艺。

根据产品要求先将橡胶材料预压成型。预压的主要目的是为使橡胶与超高分子量聚乙烯的粘合介面平整。当预压温度高于室温时，橡胶受到温度影响软化、变粘，会粘附与模具中，不易打开模具，为后续工艺带来影响，因此，预压条件选择为：温度为常温，压力为15MPa，时间为10min～15 min。 

为了实现超高分子量聚乙烯与橡胶的粘合,本发明设计一种有利于粘合的中间介质。该中间介质是主要成分为超高分子量聚乙烯、偶联剂及惰性填料的共混物，采用二异氰酸酯为溶解介质。该中间体作为中间介质可赋予超高分子量聚乙烯一定的惰性及极性，有利于实现超高分子量聚乙烯与橡胶之间的粘合。在对橡胶表面进行打磨，增加橡胶层的比表面积后，在橡胶层上涂覆该中间介质。中间介质不宜涂覆过厚。 

将超高分子量聚乙烯进行升温预压，预压温度为190℃，模压压力为15MPa，预压时间为1～2h。 

在高温状态下打开预压模具，将处理好的橡胶覆盖于预压好的超高分子量聚乙烯板表面，进行两项材料的烧结成型。采用该方法使超高分子量聚乙烯处于熔融状态下，利用超高分子量聚乙烯及橡胶的自身粘性，配合中间介质使用，达到两项材料粘合的目的。 

待产品达到成型时间，将模具进行自然冷却成型，冷却过程中需保持平板压力，不宜采取急速冷缺的方法，会导致两项材料由于收缩率不同而发生变形。 

有益效果：

本发明实现了超高分子量聚乙烯与橡胶的粘。在保证了超高分子量聚乙烯与橡胶粘合的基础上，同时实现了两项材料粘合界面的平整。该工艺的实现拉近了我国与欧美等国在超高分子量聚乙烯与橡胶粘合技术上的差距，为我国首例。

附图说明

图1：超高分子量聚乙烯与橡胶粘合的静压烧结工艺成型后产品结构示意图 

其中：1橡胶材料层，2中间介质层，3超高分子量聚乙烯层。

具体实施方式

实施实例1： 

制作尺寸规格为200mm×150mm×35mm橡塑复合板块，橡胶层厚度为5mm。产品制作工艺如下：

1.冷压压橡胶。压力为15MPa，预压时间为10min；

2.对橡胶表面进行打磨处理，并涂覆中间介质。

3.平板升温，平板温度为190℃； 

4.添加塑粉至模具中。待平板升到指定温度后，放入平板中进行预压。压力为15MPa。预压时间为2h；

5.将橡胶覆盖与预压好的超高分子量聚乙烯表面，进行模压烧结，温度为190℃，压力为15MPa，烧结成型时间为2h。

7.待到达成型时间后，关闭平板加热电源，保压降温至40℃，开模取出产品。 

实施实例2： 

制作尺寸规格为1000mm×200mm×35mm橡塑复合板块，橡胶层厚度为5mm。产品制作工艺如下：

1.冷压压橡胶。压力为15MPa，预压时间为10min；

2.对橡胶表面进行打磨处理，涂覆中间介质。

3.平板升温，平板温度为190℃； 

4.添加塑粉至模具中。待平板升到指定温度后，放入平板中进行预压。打压过程为缓慢打压，以防止突然施加压力，造成粉料飞溅。最终压力为15MPa。预压时间为2h；