[发明专利]一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法

权利要求书

1. 一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤(1).将超高分子量聚乙烯、生物质纳米晶、抗氧化剂加入溶剂中，先经过溶胀过程，再经过溶解过程，得到超高分子量聚乙烯纳米填充冻胶；

所述的超高分子量聚乙烯的分子量为150～450万，其形态为粉末状，粉末的平均粒径为100～500微米、粒径分布宽度为0.5～0.7、堆密度为0.3～0.5 g/cm³；

所述的生物质纳米晶为纤维素纳米晶或甲壳素纳米晶，其形态为棒状，平均直径为10～50纳米，平均长径比为20～100，相对羟基含量为2.8～4.2；

所述的抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基酚、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯)丙酸十八烷基酯、亚磷酸三(十二烷基)酯、亚磷酸三(十八烷基)酯、三硫代亚磷酸三(十二烷基)酯、亚磷酸三(2，4-二甲基苯)酯或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯；

所述的溶剂为十氢萘、白油或煤油；

超高分子量聚乙烯与溶剂的质量比为1～4：6；生物质纳米晶与超高分子量聚乙烯的质量比为0.001～0.01:1；抗氧剂与超高分子量聚乙烯的质量比为0.001～0.02:1；

步骤(2).将超高分子量聚乙烯纳米填充冻胶注入双螺杆挤出机中，通过计量泵后经口模或喷丝孔挤出，经萃取、干燥和热牵伸得到超高分子量聚乙烯纳米复合材料。

2.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的溶胀过程为在温度                                               下静置2～8小时，；其中为超高分子量聚乙烯的熔点，如果超高分子量聚乙烯具有多重熔点，则为多重熔点中的最高熔点；为溶胀温度系数，=10～50^oC。

3.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的溶解过程为在温度下机械搅拌或超声波振荡2～6小时，；其中为超高分子量聚乙烯的熔点，如果超高分子量聚乙烯具有多重熔点，则为多重熔点中的最高熔点；为溶解温度系数，=0～40^oC。

4.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的挤出温度；其中为超高分子量聚乙烯的熔点，如果超高分子量聚乙烯具有多重熔点，则为多重熔点中的最高熔点；为挤出温度系数，=110～150^oC。

5.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的口模或喷丝孔的纵截面至少具有一段沿挤出方向逐渐收缩的形状。

6.如权利要求5所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的口模或喷丝孔纵截面逐渐收缩的形状为双曲线的收缩部分。

7.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中挤出速度与口模或喷丝孔的出口形状及尺寸关系如下：

对于出口形状为矩形的口模：≤≤,为长度、为宽度；

对于出口形状为环形的口模：≤≤,为外圆直径、为内外半径差；

对于出口形状为圆形的喷丝孔：≤≤，为直径；

以上的单位为；、、、、的单位均为。

8.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述萃取的过程为在25～35^oC下超声波振荡0.5～1.5小时，所用的萃取剂为碳氢清洗剂。

9.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述干燥的过程为在25～55^oC下鼓风干燥0.5～1.5小时，平均风速为0.2～0.8m/s。

10.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的热牵伸在热箱中进行，总牵伸倍数为10～50倍，分为3～5段进行，热牵伸的牵伸温度逐段升高、牵伸倍数逐段降低；其中，第一段热牵伸的牵伸倍数为总牵伸倍数的40～60﹪，第一段热牵伸的热箱温度为80～92^oC，最后一段热牵伸的热箱温度为132～144^oC。