[发明专利]一种控制超高分子量聚乙烯制品尺寸精确度的方法

说明书

本发明涉及一种控制超高分子量聚乙烯制品尺寸精确度的方法，首先在模具成型段通过非均匀阶梯式控温实现超高分子量聚乙烯材料熔体型胚制备，然后在模具冷却段通过非均匀模温实现制品型胚整体温度均匀一致，从而控制超高分子量聚乙烯制品冷却结晶一致性，最终保证尺寸精确度。与现有技术相比，本发明成型制备的超高分子量聚乙烯制品尺寸稳定性高、精确度高、平整度高，同时力学性能得到显著提升，有效解决了现有成型技术中制品容易产生翘曲、圆整度不够等问题，具有良好的发展前景。

技术领域

本发明属于聚合物加工成型技术领域，尤其是涉及一种控制超高分子量聚乙烯制品尺寸精确度的方法，尤其涉及一种利用非均匀模温控制超高分子量聚乙烯制品尺寸精确度的方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是粘均分子量大于150万的聚乙烯(PE),是一种新型热塑性工程塑料，由于其分子链长，分子量极高，优异的力学性能、耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。UHMWPE是目前已发现的耐磨性最好的塑料，所以其板材、管材、异型材广泛应用于石油化工、机械、纺织、造纸、矿业、粮食加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，基于UHMWPE优异的生理惰性，已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在医药卫生领域使用。

以UHMWPE为基础原料制造的制品工件，具有高强高抗冲性，即使在-195℃环境下仍保持优异的韧性和强度。随着UHMWPE制品的广泛应用，其制品的形状、尺寸也呈现出多样性，对尺寸的精确度也在不断的提高，尤其是一些异形件，例如导轨、滑块、齿轮等。但是由于本身的收缩率较高，约为2％～3％，因此在成型过程中极易产生翘曲、椭圆、局部收缩不均等尺寸不稳定现象。

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利用非均匀模温控制超高分子量聚乙烯制品尺寸精确度的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种控制超高分子量聚乙烯制品尺寸精确度的方法，首先在模具成型段通过非均匀阶梯式控温实现超高分子量聚乙烯材料熔体型胚制备，然后在模具冷却段通过非均匀模温实现制品型胚整体温度均匀一致，从而控制超高分子量聚乙烯制品冷却结晶一致性，最终保证尺寸精确度。

优选地，包括以下步骤：

(1)首先在螺杆吃料段，将超高分子量聚乙烯材料加热到熔融温度以上，然后熔体被输送进入模具成型段，在模具成型段内经过熔压压缩制备成熔体型胚，模具成型段各区段温度为非均匀阶梯式分布；

(2)熔体型胚被输送进入模具冷却段，模具冷却段内根据制品形状，保持模具冷却段周向非均匀模温分布，实现制品型胚整体温度均匀一致，从而控制超高分子量聚乙烯制品冷却结晶一致性，最终保证尺寸精确度。

优选地，该方法适用于粘均分子量为100万～600万的超高分子量聚乙烯。

优选地，步骤(1)中，模具成型段内依次设有分配腔、引流段、压缩段和定型段。

优选地，步骤(1)中，模具成型段压缩比2.0～3.0。

优选地，步骤(1)中，分配腔、引流段、压缩段和定型段依次设置温度区间为250～240℃、240～220℃、220～200℃、200～180℃，形成模具成型段各区段温度非均匀阶梯式分布。

优选地，步骤(2)中，模具冷却段熔体压力设置为8～15MPa，熔体压力保持由模具冷却段温度控制，模具冷却段温度根据模具冷却段熔体压力在80～10℃自动调节适配，当熔体压力低于下限模温下降，当熔体压力过高模温升高。

优选地，步骤(2)中，模具冷却段采用分体式独立循环冷却流道，每个独立循环冷却流道对应制品表面的一个温度测温点，每个分体式独立循环冷却流道温度由模温机通过流速独立控制，使得制品出模具冷却段后，保持其表面不同测温点温度一致。