[发明专利]一种改善超高分子量聚乙烯耐磨性和强度的方法

摘要

本发明属于聚合物复合材料及其制备技术，特别涉及一种高性能超高分子量聚乙烯的制备方法。本发明针对UHMWPE表面硬度低、抗磨粒磨损能力差、强度低及高温流动性能差等缺点，通过制备和添加相容剂，以及碳纳米管和二氧化硅对材料进行改性，得到性能优化的UHMWPE。技术方案采用原子转移自由基聚合(ATRP)制备相容剂PE‑b‑M(M为硅烷偶联剂)，将碳纳米管、二氧化硅、PE‑b‑M和超高分子量聚乙烯按一定比例加热混匀，使硅烷偶联剂和碳纳米管水解结合，改性UHMWPE不仅相容性好，且各项性能得到提高。

主权项

一种高性能超高分子量聚乙烯的制备方法，其特征在于：所述制备方法为，使用原子转移自由基聚合法制备相容剂PE‑b‑M，向超高分子量聚乙烯材料中同时添加上述相容剂PE‑b‑M、碳纳米管和二氧化硅，在密炼机中加热混匀，得到改性UHMWPE；所述制备方法的具体步骤为，(1)引发剂PE‑Br的制备将7.5gPE‑OH和50mL二甲苯添加到三口烧瓶中，在油浴锅中70℃下搅拌至PE‑OH完全溶解后自然冷却至室温25℃，然后搅拌下向其中加入20mL三乙胺；再将7mL酰溴溶于20mL二甲苯并在15min内逐滴滴加至上述三口烧瓶内，滴加完在室温25℃下反应24h后提纯得到引发剂PE‑Br；(2)相容剂PE‑b‑M的制备先将反应容器依次抽真空、加热除水、通氮气除氧三次，向上述反应容器中加入催化剂溴化亚铜和络合剂联吡啶，并使其混匀络合，并抽真空、通氮气，再将步骤(1)中制备的引发剂PE‑Br溶于苯甲醚、硅烷偶联剂M溶于甲醇后，一并加入上述反应容器，抽真空、通氮气1～3次，75℃下反应10h，提纯后得到相容剂PE‑b‑M；(3)将步骤(2)中制备的相容剂PE‑b‑M、处理后的碳纳米管、二氧化硅添加到UHMWPE中，在密炼机中加热混匀，得到改性UHMWPE，所述的处理后的碳纳米管是指，采用混酸氧化法对碳纳米管进行预处理，所述混酸中浓硫酸与浓硝酸体积比为3：1，所述预处理时间为5min。