[发明专利]一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法，属于高分子材料制备技术领域。本发明以1,3,5‑三氯苯为溶剂，该溶剂的熔点远高于室温，且易溶解超高分子量聚乙烯；溶剂的稀释作用，能够降低超高分子量聚乙烯的粘度，同时使超高分子量聚乙烯分子链处于舒展状态，再与填料混合时，能够确保超高分子量聚乙烯与填料均匀分散，进而复合，最终保证了改性超高分子量聚乙烯的性能。实施例的数据表明：采用本发明所得改性超高分子量聚乙烯获得聚乙烯复合材料薄膜的导电率为200～5800s·m^‑1，拉伸模量为1250～2750MPa，拉伸强度为10～37MPa。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种分子量超过150万的线性结构的热塑性工程塑料，其具有优异的耐冲击性、耐磨性、自润滑性、耐化学腐蚀性、耐低温性等特性。鉴于其优异的性能，UHMWPE常应用于生物医药、安保纺织品、电子科学、机械零件、建筑业、化工等领域。

UHMWPE尽管具有众多优良性能，但仍然存在一些问题制约其应用。首先UHMWPE分子量高，分子链长且无极性基团，容易形成分子缠结，导致 UHMWPE的熔体粘度极高，达到10⁸Pa·s，这是导致UHMWPE难以采用传统高分子加工方式的原因，而其他性能如硬度、弯曲强度、热变形温度和耐蠕变性等性能不够。因此，如果想提高UHMWPE的性能，需要对其进行改性处理。

常见的UHMWPE处理方式有交联处理、共混改性和填料复合等方式，而其中填料复合可有效提高UHMWPE的性能。常用的UHMWPE复合材料制备方法有熔融混合和溶液混合等。对于熔融混合，由于UHMWPE熔体粘度较高，填料与UHMWPE熔体直接混合，填料与高分子基体复合的效果较差，并不能提高UHMWPE的性能。而溶液混合因为是在高分子链舒展的情况下与填料进行复合，因此可避免熔融混合的缺点，提高UHMWPE与填料的复合能力。但是现有技术中采用溶液混合制备复合材料时，UHMWPE舒展不均匀，与填料混合不均匀，也不能很好的提高UHMWPE的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法。本发明采用合理的溶剂溶解超高分子量聚乙烯，使其充分舒展，保证了填料与超高分子量聚乙烯的复合，得到了性能优异的改性超高分子量聚乙烯；且操作简便、成本低廉，溶剂可回收，适用于工业化生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性超高分子量聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1,3,5-三氯苯依次与超高分子量聚乙烯和填料混合，得到悬浮液；

(2)将所述步骤(1)得到的悬浮液冷却至室温，得到固态混合物；除去固态混合物中的1,3,5-三氯苯，得到所述改性超高分子量聚乙烯。

优选地，所述步骤(1)中填料与超高分子量聚乙烯的质量比为10：90～70： 30。

优选地，所述步骤(1)中1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯的质量比为 500：1～10。

优选地，所述填料包括碳纳米管、碳纤维、炭黑或石墨烯。

优选地，所述步骤(1)包括先将1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯初混，得到超高分子量聚乙烯溶液；然后将超高分子量聚乙烯溶液与填料终混。

优选地，所述步骤(1)中超高分子量聚乙烯溶液与填料终混的温度为 70～150℃。

优选地，所述步骤(2)中冷却的方式为水冷。