[发明专利]一种超高分子量聚乙烯/石墨复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，公开了一种超高分子量聚乙烯/石墨复合材料及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：S1：改性剂加热熔融后与超高分子量聚乙烯和石墨混合，冷却，得到固态混合物；S2：除去固态混合物中的改性剂，得到超高分子量聚乙烯/石墨复合粉体；S3：混合超高分子量聚乙烯/石墨复合粉体与四氢呋喃或二甲苯，得到超高分子量聚乙烯/石墨复合浆液；S4：将超高分子量聚乙烯/石墨复合浆液涂抹，进行热压处理，即得超高分子量聚乙烯/石墨复合材料；改性剂为苯酚或1,2,3‑三氯苯中的一种或两种。本发明通过使超高分子量聚乙烯和石墨均匀复合来得到性能优异的超高分子量聚乙烯/石墨复合材料。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种超高分子量聚乙烯/石墨复合材料及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene，UHMWPE)是指分子量为150万以上的无支链线型聚乙烯，具有低密度、高化学稳定性、耐冲击性、优异的生物相容性、低摩擦系数、高耐磨性和良好的自润滑性能等优点；同时，超高分子量聚乙烯也具有表面硬度低、机械强度不高、热变形温度低、耐高温性能差以及加工困难等缺点。因此，为了填补超高分子量聚乙烯的不足跟拓宽其应用范围，需要对超高分子量聚乙烯进行性能改善。

目前，超高分子量聚乙烯的常用性能改善方法有氧化、交联、共混、填料复合等，其中，填料复合最常用的方式为熔融复合和溶液复合。由于超高分子量聚乙烯的粘度较高，所以使用熔融复合方式对超高分子量聚乙烯进行性能改善时，存在加工难、成本高等问题；但是，使用溶液复合方式则不存在这些问题，而且溶液复合方式能够使超高分子量聚乙烯的超长分子链舒展，提高复合能力，进而有效提升和改善超高分子量聚乙烯的性能。

然而，目前现有的溶液复合方式难以将高粘度的超高分子量聚乙烯和石墨混合均匀，经常出现石墨团聚、超高分子量聚乙烯分子链难以舒展、复合不均等问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述溶液复合方式难以将高粘度的超高分子量聚乙烯和石墨混合均匀的问题，提供一种超高分子量聚乙烯/石墨复合材料。

本发明的另一目的是提供上述超高分子量聚乙烯/石墨复合材料的制备方法。本发明采用恰当的溶剂溶解超高分子量聚乙烯，并使其分子链充分舒展，且联合超声搅拌方式使石墨均匀分散，保证了超高分子量聚乙烯与石墨的均匀复合，得到了性能优异的超高分子量聚乙烯/石墨复合材料。

为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种超高分子量聚乙烯/石墨复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：改性剂加热熔融后与超高分子量聚乙烯和石墨混合，冷却，得到固态混合物；

S2：除去固态混合物中的改性剂，得到超高分子量聚乙烯/石墨复合粉体；

S3：混合超高分子量聚乙烯/石墨复合粉体与四氢呋喃或二甲苯，得到超高分子量聚乙烯/石墨复合浆液；

S4：将超高分子量聚乙烯/石墨复合浆液涂抹，进行热压处理，即得超高分子量聚乙烯/石墨复合材料；

其中，步骤S1中所述改性剂为苯酚或1,2,3-三氯苯中的一种或两种。

本发明选用的改性剂苯酚的熔点高于室温、且容易溶解超高分子量聚乙烯，能够使超高分子量聚乙烯的分子链得到充分舒展，同时当苯酚降温形成固体时，不仅能够固定超高分子量聚乙烯分子链的舒展状态，而且还能固定石墨在超高分子量聚乙烯中的分散状态，防止石墨聚集，使超高分子量聚乙烯和石墨均匀复合，得到性能优异的超高分子量聚乙烯/石墨复合材料。

优选地，所述步骤S1具体为使用磁力搅拌器搅拌加热熔融改性剂，在超声分散的条件下再加入超高分子量聚乙烯和石墨并混合均匀，停止加热，自然冷却，得到固态混合物。