[发明专利]多用途注塑级超高分子量聚乙烯功能复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料复合的制备方法，尤其是涉及一种多用途注塑级超高分子量聚乙烯功能复合材料的制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，平均分子量约35万～800万，因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。而且，超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。

利用复合技术制备的UHMWPE复合材料具备优异的物理机械性能，使它广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器械等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外，由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)优异的生理惰性，已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用。

作为高分子材料加工成型工艺的重要方法，注塑技术一直应用于材料的成型加工并且在工业领域占有及其重要的地位，但是由于UHMWPE分子量大、临界剪切粘度低，注塑成型过程中容易分相且极难挤出，到目前为止注塑技术依然没有在UHMWPE领域成功大规模应用。尽快提高UHMW-PE制品的加工技术水平，实现高效率、高产量的工业化连续生产，是我国化工领域急需解决的一个难题。

专利CN102850627公开了一种注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯及其制备方法，有下列重量份的组分：超高分子量聚乙烯：45～75份；液晶高分子聚合物(LCP)：5～20份；MA-POE：5～10份；碳纤维：15～35份，将所有原料在混合机中混合，经双螺杆挤出机，在200～240℃温度下经双螺杆挤出造粒机挤出造粒即得注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯，本专利发明注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯具有超韧、耐低温，高耐磨，高强度，尺寸稳定性好，导电，高刚性等优点，但是使用了液晶高分子以及其他组分，通用性较低且需要双螺杆造粒，成本较高。

专利CN102898825公开了一种UHMWPE/PA66注塑用耐磨合金及其制备方法和用途，该UHMWPE/PA66注塑用耐磨合金是由50～90份PA66、6～40份UHMWPE、1.5～5份相容剂、1～3.5份硅油和1份硅胶粉制成，本专利添加UHMWPE基料份数较低，无法体现材料的优异性能，且无法在此基础上发展其他多功能材料，具有市场局限性。

专利201410039847.0公开了一种膨胀石墨改性的注塑级超高分子量聚乙烯及其制备方法。其由重量比为60～100：5～50：1～10的超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯和膨胀石墨组成；制备方法是将超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯和膨胀石墨加入到橡塑密炼机中密炼，然后通过破碎机破碎，最后挤出造粒。本专利需要挤出造粒，成本较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效、成本低、可控、方法简便的一种多用途注塑级超高分子量聚乙烯功能复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多用途注塑级超高分子量聚乙烯功能复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(a)将乙烯基硅烷偶联剂、热引发剂和交联催化剂制得混合溶剂，混合溶剂中乙烯基硅烷偶联剂、引发剂和催化剂的质量比为(2～10):1:1；

(b)将超高分子量聚乙烯树脂与步骤(a)制得的混合溶剂复合(混合溶剂的质量份数为所述的超高分子量聚乙烯树脂的0.1％wt～2.0％wt)，制得注塑级超高分子量聚乙烯复合材料A料；

(c)将多种低分子聚烯烃材料复配(多种低分子聚烯烃材料为分子量为10万～50万，熔融指数为0.5～25g/10min(2.16Kg)，复配比例为1：5：1～10:5:1的LLDPE、HDPE和EPDM，复配采取物理共混工艺)，制得低分子量聚烯烃复合流动改性剂，即为注塑级超高分子量聚乙烯复合材料B料；

(d)将步骤(a)制得的注塑级超高分子量聚乙烯复合材料A料和步骤(b)制得的注塑级超高分子量聚乙烯复合材料B料高速复合，所述的注塑级超高分子量聚乙烯复合材料A料和注塑级超高分子量聚乙烯复合材料B料的质量比为7:3～3:7，符合采用物理共混工艺，低速与高速共混相结合，制得分子量聚乙烯注塑级复合材料基料；