超高分子量聚乙烯加工配方的制作方法

1.本发明属于聚乙烯加工技术领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯加工配方。


背景技术：

2.超高分子量聚乙烯(uhmwpe)，与hdpe相比，其分子量高达200万-400万，因分子量太高而具有与hdpe完全不同的性能，hdpe为通用热塑性塑料，而uhmwpe是一种综合性能十分优异的热塑性工程塑料。
3.uhmwpe的耐磨性突出，比钢铁高8-9倍、比尼龙高2.8倍，耐冲击性能优异，是pc的2-5倍、abs的5倍、pom的1.5倍；摩擦系数仅为0.1-0.22，是理想的自润滑材料，此外，其耐化学药品、耐低温，消音，耐应力开裂等均好。uhawpe的主要缺点为加工性不好，因为chawpe的分子量太大，燃体粘度极高(一般为109pa
·
s)，流动性极差(熔体流动指数几乎为0)，因而难以用通用热塑性塑料的加工方法直接进行挤出或注塑成型。由于较高的粘度，在熔融时uhmwpe不能成粘流态，只能处于高弹态，在普通螺杆挤出机上成型时，熔体会包住螺杆一起转动，很难沿螺杆槽推进，陷入不能挤出的状态，俗称“料塞”。由于极低的摩擦系数，加工时粉料在进料过程中极打滑不易进料。由于临界剪切速率低，在挤出成型时熔体容易破裂，表面易出现裂纹；在注射成型时，会出现喷射流状态而引起气孔和脱层现象。uhmwpe不能用通用的加工方法成型，且新只能采用能耗大的间歇式压制烧结工艺，制品形状不能太复杂。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供超高分子量聚乙烯加工配方，从而实现提高uhmwpe的熔体流动指数，便于普通挤出机加工作业。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
5.超高分子量聚乙烯加工配方，包括如下重量份组分,uhmwpe70-100份、高流动性树脂10-40份、成核剂1-1.5份、液晶聚合物5-30份、流动改性剂0.8-1份、纳米层状硅酸盐3-5份。
6.具体的，所述高流动性树脂为mdpe、ldpe、hdpe、pp、橡胶中一种。
7.具体的，所述mdpe的平均分子量＜40万。
8.具体的，所述hdpe的平均分子量40-50万。
9.具体的，所述成核剂为热解硅石、二氧化硅、硬脂酸钠或硬脂酸钙中一种。
10.具体的，超高分子量聚乙烯在螺杆挤出机内加工成型条件，注塑温度240-300℃，保压压力4-5mpa，注射压力≤10mpa；注入的模具温度60-80℃，注入后冷却时间1-2min。
11.与现有技术相比，本发明超高分子量聚乙烯加工配方的有益效果主要体现在：uhmwpe与低熔点、低粘度、高流动性的hdpe共混，相容度较好，共混体系被加热到熔点温度以上时，uhmwpe就会浮在改性树脂的液相中，使大分子间的作用力减小，且分子链的缠结程度下，流动性增强，从而形成可挤出，可注射的悬浮体物料。为了保证冲击强度、硬度、耐磨性，成核剂会增大共混体系的结晶度，使球形状完整，尺寸细化，成核剂的选择决定弥补强
度的损失大小，成核剂起到有效润滑作用。uhmwpe处于分散相的液晶聚合物中，大分子平行排列，分子间无缠绕，黏度低，流动性好，可带动连续相的uhmwpe流动，改善整体共混体系的流动性。配方中加入ms2，使得uhmwpe的熔点下降10℃左右，流动性较大改性，且不影响其他性能。整体配方有效实现提高uhmwpe的熔体流动指数，便于普通挤出机加工作业，具有较好的拉伸强度、球压痕硬度，使得挤出成型时，熔体不易破裂，不会出现裂纹，注射成型时，不会引起气孔和脱层现象；改变uhmwpe的摩擦系数，保证加工作业不易打滑，方便进料。
具体实施方式
12.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
13.实施例1：
14.超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成,uhmwpe70份、mdpe10份、成核剂热解硅石1份、液晶聚合物30份、流动改性剂0.8份、纳米层状硅酸盐3份。mdpe的平均分子量＜40万。
15.流动改性剂选用北京化工大学徐定宇研究的一种高效流动改性剂(ms2)。
16.超高分子量聚乙烯在螺杆挤出机内加工成型条件，注塑温度240℃，保压压力5mpa，注射压力10mpa。注入的模具温度80℃，注入后冷却时间1min。
17.实施例2：
18.超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成,uhmwpe100份、ldpe40份、成核剂二氧化硅1.5份、液晶聚合物5份、流动改性剂1份、纳米层状硅酸盐5份。
19.流动改性剂选用北京化工大学徐定宇研究的一种高效流动改性剂(ms2)。
20.超高分子量聚乙烯在螺杆挤出机内加工成型条件，注塑温度300℃，保压压力4mpa，注射压力9mpa。注入的模具温度60℃，注入后冷却时间2min。
21.实施例3：
22.超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成，uhmwpe80份、hdpe250份、成核剂硬脂酸钠1.2份、液晶聚合物20份、流动改性剂0.9份、纳米层状硅酸盐4份。hdpe的平均分子量40-50万。
23.流动改性剂选用北京化工大学徐定宇研究的一种高效流动改性剂(ms2)。
24.超高分子量聚乙烯在螺杆挤出机内加工成型条件，注塑温度270℃，保压压力4.5mpa，注射压力9mpa。注入的模具温度70℃，注入后冷却时间1.5min。
25.实施例4：
26.超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成,uhmwpe80份、pp250份、成核剂硬脂酸钙1.2份、液晶聚合物20份、流动改性剂0.9份、纳米层状硅酸盐4份。
27.流动改性剂选用北京化工大学徐定宇研究的一种高效流动改性剂(ms2)。
28.超高分子量聚乙烯在螺杆挤出机内加工成型条件，注塑温度270℃，保压压力4.5mpa，注射压力9mpa。注入的模具温度70℃，注入后冷却时间1.5min。
29.实施例5：
30.超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成,uhmwpe80份、橡胶250份、成核剂硬脂酸钙1.2份、液晶聚合物20份、流动改性剂0.9份、纳米层状硅酸盐4份。
31.流动改性剂选用北京化工大学徐定宇研究的一种高效流动改性剂(ms2)。
32.超高分子量聚乙烯在螺杆挤出机内加工成型条件，注塑温度270℃，保压压力4.5mpa，注射压力9mpa。注入的模具温度70℃，注入后冷却时间1.5min。
33.对比例1：
34.与实施例3的区别在于：超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成，uhmwpe80份、液晶聚合物20份、流动改性剂0.9份、纳米层状硅酸盐4份。
35.对比例2：
36.与实施例3的区别在于：超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成，uhmwpe80份、hdpe 250份、成核剂硬脂酸钠1.2份、流动改性剂0.9份、纳米层状硅酸盐4份。
37.对比例3：
38.与实施例3的区别在于：超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成，uhmwpe80份、hdpe 250份、成核剂硬脂酸钠1.2份、液晶聚合物20份、纳米层状硅酸盐4份。
39.对比例4：
40.与实施例3的区别在于：超高分子量聚乙烯加工配方，由如下重量份组分组成，uhmwpe80份、hdpe 250份、成核剂硬脂酸钠1.2份、液晶聚合物20份、流动改性剂0.9份。
41.根据实施例1-5，对比例1-4的螺杆挤出机的成型加工，对各物料的性能进行对比，如下表所示：
[0042][0043]
应用本实施例时，根据上表数据所示，磨耗量与流动性树脂的分子量相关，uhmwpe、hdpe、成核剂硬脂酸钠的配比起到关键作用；拉伸强度、缺口冲击、球压痕硬度与成核剂配合的其他组分息息相关。实施例3具有整体较优的性能表现。
[0044]
本实施例中uhmwpe与低熔点、低粘度、高流动性的hdpe共混，相容度较好，共混体系被加热到熔点温度以上时，uhmwpe就会浮在改性树脂的液相中，使大分子间的作用力减小，且分子链的缠结程度下，流动性增强，从而形成可挤出，可注射的悬浮体物料。为了保证冲击强度、硬度、耐磨性，成核剂会增大共混体系的结晶度，使球形状完整，尺寸细化，成核剂的选择决定弥补强度的损失大小，成核剂起到有效润滑作用。uhmwpe处于分散相的液晶聚合物中，大分子平行排列，分子间无缠绕，黏度低，流动性好，可带动连续相的uhmwpe流动，改善整体共混体系的流动性。配方中加入ms2，使得uhmwpe的熔点下降10℃左右，流动性较大改性，且不影响其他性能。整体配方有效实现提高uhmwpe的熔体流动指数，便于普通挤
出机加工作业，具有较好的拉伸强度、球压痕硬度，使得挤出成型时，熔体不易破裂，不会出现裂纹，注射成型时，不会引起气孔和脱层现象；改变uhmwpe的摩擦系数，保证加工作业不易打滑，方便进料。
[0045]
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。