CN109233056A - 一种超高分子量聚乙烯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯组合物，按重量份计，所述的超高分子量聚乙烯组合物包括如下原料组分：超高分子量聚乙烯100份；聚苯醚0.01～5份；填料0.1～10份；增容剂0.01～5份；引发剂0.001～1份。本发明的材料具有优异的刚性和耐磨性，适用于在往复运动的高压力下也不会变形的桥梁支座滑板等耐蠕变、高强度板材领域。

Description

一种超高分子量聚乙烯组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于聚合物技术领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
我国国民经济的高速发展，提出了“八纵八横”高速铁路网的宏大规划，预计到2020年，全国高速铁路将由2015年底的1.9万公里增加到3万公里。修建一条铁路时，就要修建各种各样的铁路桥梁，京沪高铁81％是桥梁，标注跨度32米，对应需要高性能的桥梁支座。而桥梁支座里面最关键的部件是支座用滑板，要求材料有非常优异的耐磨性、自润滑性、耐冲击性和刚性。
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是分子量大于100万的聚乙烯，它高度缠结的分子链结构赋予其优异的力学性能，它的耐冲击性、耐磨性居塑料之首，被称为神奇的塑料。但是由于其缠结的非晶区分子链，使其结晶度不高而导致材料的刚性不高。分子量高达1200万的UHMWPE板也无法满足载荷大、横向竖向刚性高的使用要求，因此，必须对UHMWPE板进行改性，进一步提高材料的刚性、耐磨性和降低摩擦系数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高刚性耐磨的超高分子量聚乙烯组合物及其制备方法和应用。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
本发明的一个目的是提供一种超高分子量聚乙烯组合物，按重量份计，所述的超高分子量聚乙烯组合物包括如下原料组分：
优选地，按重量份计，所述的超高分子量聚乙烯组合物由如下原料组分组成：
优选地，所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300万～1200万。
优选地，所述的聚苯醚的粘均分子量为0.2万～10万。
优选地，所述的填料为二氧化硅、碳酸钙、石墨烯、石墨、二硫化钼、碳化硅、氧化锌中的一种或几种。
优选地，所述的填料的平均粒径为1纳米～10微米。
优选地，所述的增容剂为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、聚氨酯丙烯酸中的一种或几种。
优选地，所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、二叔丁基过氧化物中的一种或几种。
本发明的另一个目的是提供一种所述的超高分子量聚乙烯组合物的制备方法，按重量份将所述的超高分子量聚乙烯、所述的聚苯醚、所述的填料、所述的增容剂、所述的引发剂混合30～60分钟得到所述的超高分子量聚乙烯组合物。
本发明的第三个目的是提供一种板材，所述的板材由所述的超高分子量聚乙烯组合物模压成型制得。
本发明的第四个目的是提供一种所述的板材的制备方法，将所述的超高分子量聚乙烯组合物在10～30MPa、210～280℃下模压成型制得所述的板材。
本发明的第五个目的是提供一种所述的超高分子量聚乙烯组合物或所述的板材在桥梁支座滑板中的应用。
由于超高分子量聚乙烯具有优异的耐冲击性能、耐磨性能；而聚苯醚是高强度的工程塑料，具有刚性大、耐磨、无毒、耐污染、尺寸稳定性好等特点。因此，本发明将超高分子量聚乙烯与聚苯醚配合使用，并采用相容剂解决两者的相容性，使UHMWPE与聚苯醚的界面有良好的强度，再用填料改性材料以得到摩擦系数极低的高性能材料，使得该材料压制的板材可以满足桥梁支座滑板的使用要求。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的材料具有优异的刚性和耐磨性，适用于在往复运动的高压力下也不会变形的桥梁支座滑板等耐蠕变、高强度板材领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，本发明中所用原料均可市购获得。
实施例1
按重量份将100份1200万分子量超高分子量聚乙烯、0.01份10万分子量聚苯醚、10份平均粒径为200纳米的石墨烯、0.01份顺丁烯二酸酐、0.001份过氧化苯甲酰高速混合，混合时间为30分钟，然后将混合物模压成型板材，模压的压为25MPa，温度为210℃。
板材的各项性能指标见表1。
实施例2
按重量份将100份1000万分子量超高分子量聚乙烯、0.5份8万分子量聚苯醚、7份平均粒径为1纳米的二氧化硅、0.1份丙烯酸、0.02份过氧化二异丙苯高速混合，混合时间为40分钟，然后将混合物模压成型板材，模压的压为30MPa，温度为220℃。
板材的各项性能指标见表1。
实施例3
按重量份将100份900万分子量超高分子量聚乙烯、3份5万分子量聚苯醚、3份平均粒径为5微米的碳酸钙、1.5份丙烯酸、0.4份二叔丁基过氧化物高速混合，混合时间为40分钟，然后将混合物模压成型板材，模压的压为15MPa，温度为265℃。
板材的各项性能指标见表1。
实施例4
按重量份将100份700万分子量超高分子量聚乙烯、2份6万分子量聚苯醚、5份平均粒径为50纳米的二硫化钼、2份聚氨酯丙烯酸、0.1份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷高速混合，混合时间为50分钟，然后将混合物模压成型板材，模压的压为20MPa，温度为270℃。
板材的各项性能指标见表1。
实施例5
按重量份将100份600万分子量超高分子量聚乙烯、4份3万分子量聚苯醚、2份平均粒径为10微米的石墨、3份甲基丙烯酸、0.5份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷高速混合，混合时间为50分钟，然后将混合物模压成型板材，模压的压为25MPa，温度为270℃。
板材的各项性能指标见表1。
实施例6
按重量份将100份500万分子量超高分子量聚乙烯、1份5万分子量聚苯醚、8份平均粒径为9纳米的氧化锌、1份甲基丙烯酸、0.3份过氧化氢二异丙苯高速混合，混合时间为30分钟，然后将混合物模压成型板材，模压的压为10MPa，温度为270℃。
板材的各项性能指标见表1。
实施例7
按重量份将100份300万分子量超高分子量聚乙烯、5份0.2万分子量聚苯醚、0.1份平均粒径为250纳米的碳化硅、5份甲基丙烯酸、1份过氧化氢二异丙苯高速混合，混合时间为60分钟，然后将混合物模压成型板材，模压的压为30MPa，温度为280℃。
板材的各项性能指标见表1。
对比例
按重量份将100份1200万分子量超高分子量聚乙烯模压成型板材，模压的压为30MPa，温度为280℃。
板材的各项性能指标见表1。
表1
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于：按重量份计，所述的超高分子量聚乙烯组合物包括如下原料组分：
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300万～1200万。
3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于：所述的聚苯醚的粘均分子量为0.2万～10万。
4.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于：所述的填料为二氧化硅、碳酸钙、石墨烯、石墨、二硫化钼、碳化硅、氧化锌中的一种或几种。
5.根据权利要求1或4所述的超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于：所述的填料的平均粒径为1纳米～10微米。
6.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于：所述的增容剂为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、聚氨酯丙烯酸中的一种或几种；所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、二叔丁基过氧化物中的一种或几种。
7.一种如权利要求1至6中任一项所述的超高分子量聚乙烯组合物的制备方法，其特征在于：按重量份将所述的超高分子量聚乙烯、所述的聚苯醚、所述的填料、所述的增容剂、所述的引发剂混合30～60分钟得到所述的超高分子量聚乙烯组合物。
8.一种板材，其特征在于：所述的板材由权利要求1至6中任一项所述的超高分子量聚乙烯组合物模压成型制得。
9.一种如权利要求8所述的板材的制备方法，其特征在于：将权利要求1至6中任一项所述的超高分子量聚乙烯组合物在10～30MPa、210～280℃下模压成型制得所述的板材。
10.一种如权利要求1至6中任一项所述的超高分子量聚乙烯组合物或权利要求8所述的板材在桥梁支座滑板中的应用。
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