CN115232381B - 一种超高分子量聚乙烯制品及其制备方法 - Google Patents
一种超高分子量聚乙烯制品及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115232381B CN115232381B CN202210882198.5A CN202210882198A CN115232381B CN 115232381 B CN115232381 B CN 115232381B CN 202210882198 A CN202210882198 A CN 202210882198A CN 115232381 B CN115232381 B CN 115232381B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molecular weight
- ultra
- high molecular
- weight polyethylene
- polyethylene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 102
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 45
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 41
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 41
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 25
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 10
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 7
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 7
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 claims description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 2
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 claims description 2
- 239000012748 slip agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 42
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- SSDSCDGVMJFTEQ-UHFFFAOYSA-N octadecyl 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCOC(=O)CCC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 SSDSCDGVMJFTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 101100453790 Drosophila melanogaster Kebab gene Proteins 0.000 description 2
- BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N [3-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]-2,2-bis[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxymethyl]propyl] 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCC(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 235000015231 kebab Nutrition 0.000 description 2
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 238000000235 small-angle X-ray scattering Methods 0.000 description 2
- 238000004736 wide-angle X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- YHMYGUUIMTVXNW-UHFFFAOYSA-N 1,3-dihydrobenzimidazole-2-thione Chemical compound C1=CC=C2NC(S)=NC2=C1 YHMYGUUIMTVXNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PRWJPWSKLXYEPD-UHFFFAOYSA-N 4-[4,4-bis(5-tert-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)butan-2-yl]-2-tert-butyl-5-methylphenol Chemical compound C=1C(C(C)(C)C)=C(O)C=C(C)C=1C(C)CC(C=1C(=CC(O)=C(C=1)C(C)(C)C)C)C1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C=C1C PRWJPWSKLXYEPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N Butylhydroxytoluene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHKOFFNLGXMVNJ-UHFFFAOYSA-N Didodecyl thiobispropanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC(=O)CCSCCC(=O)OCCCCCCCCCCCC GHKOFFNLGXMVNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKIJEFPNVSHHEI-UHFFFAOYSA-N Phenol, 2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-, phosphite (3:1) Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1OP(OC=1C(=CC(=CC=1)C(C)(C)C)C(C)(C)C)OC1=CC=C(C(C)(C)C)C=C1C(C)(C)C JKIJEFPNVSHHEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/06—Polyethene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/03—Injection moulding apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
- C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/06—Properties of polyethylene
- C08L2207/068—Ultra high molecular weight polyethylene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高性能超高分子量聚乙烯制品及其制备方法。该超高分子量聚乙烯制品由超高分子量聚乙烯组合物加入到注塑机中注塑成型得到，所述超高分子量聚乙烯组合物按照质量含量包含超高分子量聚乙烯60‑95％和双峰聚乙烯5‑40％，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为1500000‑9000000；所述双峰聚乙烯重均分子量为200000‑1200000，分子量分布为20‑60。最终制备得到的超高分子量聚乙烯注塑制品的断裂强度大于80MPa，拉伸模量大于1900MPa，冲击强度大于110MPa。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高性能超高分子量聚乙烯制品及其制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯是分子量达到100万以上、具有线性结构的热塑性工程塑料，它几乎集中了各种塑料的优点，具有普通聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、耐低温、卫生无毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能。目前超高分子量聚乙烯已被广泛的应用于纺织、造纸、食品、化工、农业、矿山、建筑、医疗、体育、军事等领域。但是超高分子量聚乙烯熔体呈现橡胶状高粘弹性体，熔体粘度高达108Pa.s，熔体流动指数几乎为零，造成超高分子量聚乙烯临界剪切速率很低，易产生熔体破裂等缺陷。在很大程度上限制了超高分子量聚乙烯的推广使用。因此开发超高分子聚乙烯的成型加工技术显得尤为重要。
中国专利CN 1244626C报道了在超高分子量聚乙烯中加入一定份数的聚丙烯及其它助剂，高温下熔融共混造粒，制备了一种能用于注塑、挤出成型加工的超高分子量聚乙烯制品。该方法利用了聚丙烯的流动性降低了超高分子量聚乙烯加工时的高粘度，但聚丙烯与超高分子量聚乙烯的相容性不好，因此制品的力学性能降低很多。
中国专利CN 113292775A报道了在超高分子量聚乙烯中加入一定份数的高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、无机纤维、相容剂、改性剂及其他助剂，在高温下熔融挤出造粒，得到了一种注塑级的超高分子量聚乙烯。该方法利用加入高密度聚乙烯和低密度聚乙烯改善了超高分子量聚乙烯组合物的流动性，但过多助剂的加入不仅使得力学性能降低，还使加工工艺变得非常复杂。
随着超高分子量聚乙烯应用的不断扩展，市场对于各种特殊形状制品的超高分子量聚乙烯制品需求不断增加，对兼具优秀力学性能和较低成本的超高分子量聚乙烯注塑成型技术的需求不断增加。因此本领域迫切希望找到一种超高分子量聚乙烯注塑成型技术，进而满足市场的需求。
双峰聚乙烯是指分子量分布曲线呈现两个峰值的聚乙烯树脂，双峰聚乙烯的高分子量部分能够达到较高的物理机械强度，低分子量部分可以改善加工流动性。如果选配合适的超高分子量聚乙烯和双峰聚乙烯、以合适的比例共混，可以使超高分子量聚乙烯与双峰聚乙烯能在分子级别上实现均匀混合，形成多峰分布的聚乙烯组合物。在高分子材料的加工过程中，剪切场或拉伸场等流场的存在会对高分子的分子链取向和结晶产生重要影响，如流场可以诱导高分子shish-kebab晶体(串晶)的形成，从而影响材料的宏观力学性能。在超高分子量聚乙烯与双峰聚乙烯的组合物加工中，通过调控加工工艺，控制加工过程中的流场，超高分子量聚乙烯会诱导双峰聚乙烯的高分子量部分形成shish晶体、其它部分形成kebab晶体。相比于通常的球晶，shish-kebab晶体能提高高分子材料制品的强度和热稳定性，对高分子材料制品性能的提高有着重要意义。
背景技术部分所公开的信息仅用于帮助理解本发明的背景，不应当理解为承认或以任何方式暗示该信息形成了本领域技术人员以公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能超高分子量聚乙烯制品及其制备方法。
通过发明人的创新性研究，发现选择特定分子量及分布的双峰聚乙烯与超高分子量聚乙烯形成多峰分布的聚乙烯组合物，制备了一种高性能超高分子量聚乙烯制品，并开发了其注塑成型方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下的技术方案：
一种超高分子量聚乙烯制品，由超高分子量聚乙烯组合物加入到注塑机中注塑成型得到，所述超高分子量聚乙烯组合物按照质量含量包含超高分子量聚乙烯60-95％和双峰聚乙烯540％，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为1500000-9000000；所述双峰聚乙烯重均分子量为200000-1200000，分子量分布为20-60；
所述注塑成型，注塑机加料段的温度为150-210℃压缩段的温度为230-260℃；均化段的温度为230-260℃，物料通过喷嘴的温度为230-260℃，螺杆转速10-200rpm，注射压力10-300MPa，保压压力为8-120MPa，保压时间60-200s，模具温度为30-60℃，物料在模具中的冷却速度为8-25℃/min。
所述超高分子量聚乙烯的重均分子量优选为2500000-8000000，更优选为4000000-7000000；所述超高分子量聚乙烯组合物中超高分子量聚乙烯的质量含量优选为70-95％。在上述质量含量比例、分子量的选择下，超高分子量聚乙烯制品能在拥有高力学性能的同时更大程度地兼顾加工的高效性，因此优选。
所述双峰聚乙烯重均分子量优选为400000-1000000，分子量分布优选为30-50。在上述分子量和分子量分布情况下，双峰聚乙烯能实现与超高分子量聚乙烯在分子级别上的均匀混合，在提高组合物流动性的同时更大程度地兼顾制品的力学性能，因此优选。
所述双峰聚乙烯可以为带支链或者不带支链的聚乙烯，通常支链含量为0-1％。本发明优选不带支链的双峰聚乙烯，支链的存在使高分子链的规整度降低，使其不易结晶，容易导致最终产品力学性能的降低。
上述超高分子量聚乙烯组合物中，还可以含有助剂，助剂类型并无特别限定，可以列举为抗氧剂、热稳定剂、抗菌剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、润滑剂、增滑剂和辐射稳定剂。超高分子量聚乙烯组合物中含有的助剂为上述助剂类型中的一种或多种，添加量并无特别限定，通常为超高分子量聚乙烯组合物的0.01w％-0.5w％，在此范围内，助剂能起到应有的作用，而且不会影响制品的结构和力学性能。
所述抗氧剂，并无特别限定，可以为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂NP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB中的一种或几种。
本发明中注塑成型的注塑机没有特别限定，可以列举为柱塞式注塑机、螺杆式注塑机等，优选螺杆式注塑机，螺杆式注塑机对超高分子量聚乙烯组合物的熔融效果更好，因此优选。
本发明中注塑机物料均化段和通过喷嘴的温度均优选为240-250℃，在此温度范围内既能保证超高分子量聚乙烯组合物的流动性，又能保证聚乙烯的降解程度较低，因此优选。
本发明中的注射压力优选为100-250MPa，注射压力高，超高分子量聚乙烯组合物中分子链在剪切拉伸流场作用下取向度高，制品力学性能好。在此注塑压力范围内，还能保证注塑成型较好，没有气泡。同时不会因为注塑压力太低而物料不能完全填满模具，也不会因为注塑压力过高而损坏仪器，因此优选。
本发明中注塑机的保压压力优选为30-100MPa，保压时间优选为90-180s，在此保压条件下，可以减缓取向高分子链的松弛运动，将加工过程中产生的取向结构保存在高分子制品中，所得到制品力学性能好，同时避免加工时间过长降低生产效率，因此优选。
本发明中物料在模具中的冷却速度优选为10-20℃/min，降温速度过快，制品的内部温度过高、结晶太慢导致脱模冷却后制品翘曲，缓慢降温有助于超高分子量聚乙烯制品更好结晶成型，防止制品产生塌陷，因此优选。
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明通过采用特定的超高分子量聚乙烯组合物和特定的注塑成型工艺，通过加入能与超高分子量聚乙烯在分子级别上均匀混合的双峰聚乙烯，从而制备出兼具优秀力学性能和良好加工性能的超高分子量聚乙烯注塑制品，最终超高分子量聚乙烯注塑制品的断裂强度大于80MPa，拉伸模量大于1900MPa，冲击强度大于110MPa。
附图说明
图1为实施例1、2、3、4和比较例1、2、3制备的超高分子量聚乙烯注塑制品的示差扫描量热(DSC)曲线；
图2为实施例1、2、3、4和比较例1、2、3制备的超高分子量聚乙烯注塑制品的广角X-射线衍射(WAXD)二维图。
图3为实施例1、2、3、4和比较例1、2、3制备的超高分子量聚乙烯注塑制品的小角X-射线散射(SAXS)二维图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明，但本发明并不限于所述实施例。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
超高分子量聚乙烯注塑制品的拉伸断裂强度和拉伸模量测定参照GB/T 1040.2-2006进行；
超高分子量聚乙烯注塑制品的冲击强度测定参照GB/T 1843-2008进行。
实施例1：
将950g重均分子量为3000000的超高分子量聚乙烯、50g重均分子量为900000、分子量分布50的双峰聚乙烯和1000mg抗氧剂1010、700mg润滑剂加入到螺杆式注塑机中注塑成型得到超高分子量聚乙烯制品。注塑过程中加料段温度为160℃、压缩段温度为238℃、均化段温度为240℃，通过喷嘴的温度为240℃，螺杆转速为15rpm，注射压力为200MPa，保压压力为50MPa、保压时间为190s，模具温度为50℃，冷却速度为10℃/min。
实施例2：
将850g重均分子量为4500000超高分子量聚乙烯、150g重均分子量为800000、分子量分布45的双峰聚乙烯和800mg抗氧剂1076加入到螺杆式注塑机中注塑成型得到超高分子量聚乙烯制品，注塑过程中加料段温度为170℃、压缩段温度为242℃、均化段温度为245℃，通过喷嘴的温度为245℃，螺杆转速为35rpm，注射压力为240MPa，保压压力为80MPa、保压时间为170s，模具温度为40℃，冷却速度为15℃/min。
实施例3：
将750g重均分子量为5400000超高分子量聚乙烯、250g重均分子量为700000、分子量分布40的双峰聚乙烯和500mg润滑剂、700mg抗静电剂、800mg辐射稳定剂加入到螺杆式注塑机中注塑成型得到超高分子量聚乙烯制品，注塑过程中加料段温度为180℃、压缩段温度为248℃、均化段温度为250℃，通过喷嘴的温度为250℃，螺杆转速为75rpm，注射压力为300MPa，保压压力为100MPa、保压时间为150s，模具温度为40℃，冷却速度为20℃/min。
实施例4：
将600g重均分子量为6800000超高分子量聚乙烯、400g重均分子量为600000、分子量分布30的双峰聚乙烯和700mg润滑剂、600mg着色剂、800mg抗菌剂加入到螺杆式注塑机中注塑成型得到超高分子量聚乙烯制品，注塑过程中加料段温度为190℃、压缩段温度为257℃、均化段温度为260℃，通过喷嘴的温度为260℃，螺杆转速为140rpm，注射压力为150MPa，保压压力为28MPa、保压时间为100s，模具温度为30℃，冷却速度为25℃/min。
比较例1：
将500g重均分子量为6800000超高分子量聚乙烯、500g重均分子量为600000、分子量分布30的双峰聚乙烯和700mg润滑剂、600mg着色剂、800mg抗菌剂加入到螺杆式注塑机中注塑成型得到超高分子量聚乙烯制品，注塑过程中加料段温度为190℃、压缩段温度为257℃、均化段温度为260℃，通过喷嘴的温度为260℃，螺杆转速为140rpm、注射压力为150MPa，保压压力为28MPa、保压时间为100s，模具温度为30℃，冷却速度为25℃/min。
比较例2：
将750g重均分子量为5400000超高分子量聚乙烯、250g重均分子量为180000、分子量分布8的双峰聚乙烯和500mg润滑剂、700mg抗静电剂、800mg辐射稳定剂加入到螺杆式注塑机中注塑成型得到超高分子量聚乙烯制品，注塑过程中加料段温度为180℃、压缩段温度为248℃、均化段温度为250℃，通过喷嘴的温度为250℃，螺杆转速为75rpm、注射压力为300MPa，保压压力为100MPa、保压时间为150s，模具温度为40℃，冷却速度为20℃/min。
比较例3：
将850g重均分子量为4500000超高分子量聚乙烯、150g重均分子量为800000、分子量分布45的双峰聚乙烯和800mg抗氧剂1076、加入到螺杆式注塑机中注塑成型得到超高分子量聚乙烯制品，注塑过程中加料段温度为170℃、压缩段温度为276℃、均化段温度为280℃，通过喷嘴的温度为280℃，螺杆转速为35rpm，注射压力为240MPa，保压压力为80MPa、保压时间为170s、模具温度为40℃，冷却速度为15℃/min。
从图1中可以看出，采用实施例1、2、3、4的超高分子量聚乙烯制品的熔点相对比较例1、2、3有所提高，表明实施例1、2、3、4的制品相对比较例1、2、3有更多高熔点的shish-kebab晶体。
表1为实施例1、2、3、4和比较例1、2、3制备的超高分子量聚乙烯制品的热力学数据、取向度数据、拉伸性能和冲击性能数据，从表1中力学性能来看，实施例1、2、3、4的拉伸强度相对比较例1、2、3提高了22.4-52.8％，拉伸模量提高了14.2-41.6％，冲击强度提高了34.1-66.6％。
从图2中可看出，采用实施例1、2、3、4的超高分子量聚乙烯制品相对比较例1、2、3的取向程度更高，计算得到表1实施例中样品取向度为0.27-0.38，比较例中样品取向度为0.07-0.11，表明实施例制品中存在大量的取向晶体。
从图3中可看出，采用实施例1、2、3、4的超高分子量聚乙烯制品相对比较例1、2、3的取向程度更高，存在更多的shish晶体。
分析实施例4与比较例1发现，除了超高分子量聚乙烯和双峰聚乙烯的含量不同外，其它条件均相同，性能测试结果表明采用实施例4的超高分子量聚乙烯制品熔点提高了1.9℃，冲击强度提高了42.8％，拉伸强度提高了29.1％，表明超高分子量聚乙烯含量过低的超高分子量聚乙烯制品的熔点变低、力学性能更差。
分析实施例3与比较例2发现，除了双峰聚乙烯的分子量和分子量分布不同外，其它条件均相同，性能测试结果表明采用实施例3的超高分子量聚乙烯制品熔点提高了3.5℃，冲击强度提高了52.4％，拉伸强度提高了44.3％，表明混入低分子量以及低分子量分布的双峰聚乙烯会使得超高分子量聚乙烯制品的熔点变低、力学性能变差。
分析实施例2与比较例3发现，除了加工温度不同外，其他条件均相同，性能测试结果表明采用实施例2的超高分子量聚乙烯制品熔点提高了4.3℃，结晶度提高了4.1％，冲击强度提高了43.3％，拉伸强度提高了30.2％，表明过高的加工温度会导致超高分子量聚乙烯组合物的力学性能变差。
上述结果说明实施例通过选择特定分子量及分布的双峰聚乙烯与超高分子量聚乙烯形成多峰分布的聚乙烯组合物，同时通过调控加工工艺、控制加工过程中的流场，使超高分子量聚乙烯诱导双峰聚乙烯的高分子量部分形成shish晶体、其它部分形成kebab晶体，从而制备得到了兼具优秀力学性能和良好加工性能的超高分子量聚乙烯注塑制品。
表1
Claims (4)
1.一种超高分子量聚乙烯制品，由超高分子量聚乙烯组合物加入到注塑机中注塑成型得到，所述超高分子量聚乙烯组合物按照质量含量，包含超高分子量聚乙烯60-95％和双峰聚乙烯5-40％，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为2500000-8000000；所述双峰聚乙烯重均分子量为400000-1000000，分子量分布为30-50；所述双峰聚乙烯为不带支链的双峰聚乙烯；
所述注塑成型，注塑机加料段的温度为150-210℃，压缩段的温度为230-260℃，均化段的温度为230-260℃，物料通过喷嘴的温度为230-260℃，螺杆转速10-200rpm，注射压力10-300MPa，保压压力为8-120MPa，保压时间60-200s，模具温度为30-60℃，物料在模具中的冷却速度为8-25℃/min。
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯制品，超高分子量聚乙烯组合物包含助剂，助剂为抗氧剂、热稳定剂、抗菌剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、润滑剂、增滑剂和辐射稳定剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯制品，所述注塑成型，均化段和通过喷嘴的温度为240-250℃，注射压力为100-250MPa。
4.一种超高分子量聚乙烯制品的制备方法，将超高分子量聚乙烯组合物加入到注塑机中注塑成型得到，所述超高分子量聚乙烯组合物按照质量含量，包含超高分子量聚乙烯60-95％和双峰聚乙烯5-40％，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为1500000-9000000；所述双峰聚乙烯重均分子量为200000-1200000，分子量分布为20-60；所述双峰聚乙烯为不带支链的双峰聚乙烯；所述注塑成型，注塑机加料段的温度为150-210℃，压缩段的温度为230-260℃，均化段的温度为230-260℃，物料通过喷嘴的温度为230-260℃，螺杆转速10-200rpm，注射压力10-300MPa，保压压力为8-120MPa，保压时间60-200s，模具温度为30-60℃，物料在模具中的冷却速度为8-25℃/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210882198.5A CN115232381B (zh) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 一种超高分子量聚乙烯制品及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210882198.5A CN115232381B (zh) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 一种超高分子量聚乙烯制品及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115232381A CN115232381A (zh) | 2022-10-25 |
| CN115232381B true CN115232381B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=83675107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210882198.5A Active CN115232381B (zh) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 一种超高分子量聚乙烯制品及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115232381B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2663125Y (zh) * | 2003-08-01 | 2004-12-15 | 北京化工大学 | 超高分子量聚乙烯注射成型机 |
| CN103751849A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-30 | 四川大学 | 一种人工关节用可熔体加工的超高分子量聚乙烯复合材料 |
| CN105001486A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-10-28 | 四川大学 | 高耐磨高强度超高分子量聚乙烯基人工关节材料及其制备方法 |
| CN105593285A (zh) * | 2014-02-13 | 2016-05-18 | 博里利斯股份公司 | 具有改善的机械性能的双峰聚乙烯与单峰超高分子量聚乙烯的共混物 |
| CN108943634A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-07 | 宁波大学 | 一种双峰聚乙烯制品的注塑成型方法 |
-
2022
- 2022-07-15 CN CN202210882198.5A patent/CN115232381B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2663125Y (zh) * | 2003-08-01 | 2004-12-15 | 北京化工大学 | 超高分子量聚乙烯注射成型机 |
| CN103751849A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-30 | 四川大学 | 一种人工关节用可熔体加工的超高分子量聚乙烯复合材料 |
| CN105593285A (zh) * | 2014-02-13 | 2016-05-18 | 博里利斯股份公司 | 具有改善的机械性能的双峰聚乙烯与单峰超高分子量聚乙烯的共混物 |
| CN105001486A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-10-28 | 四川大学 | 高耐磨高强度超高分子量聚乙烯基人工关节材料及其制备方法 |
| CN108943634A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-07 | 宁波大学 | 一种双峰聚乙烯制品的注塑成型方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 冯孝中、李亚东主编，闫春绵、张旺玺副主编.《高分子材料》.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2007,第7页. * |
| 温变英主编，陈雅君、王佩璋参编.《高分子材料加工》.北京：中国轻工业出版社,2016,第282-285页. * |
| 蔡国军等."聚乙烯白色护套料的耐久性研究".《工程塑料应用》.2010,第38卷(第04期),第4、61-63页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115232381A (zh) | 2022-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104031305B (zh) | 超高分子量聚乙烯管材的专用料及其制备和应用 | |
| CN103044769A (zh) | 一种高强度、高断裂伸长率聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN108943634B (zh) | 一种双峰聚乙烯制品的注塑成型方法 | |
| CN104448491B (zh) | 一种石墨烯改性聚乙烯高强度复合薄型制品的挤出成型方法 | |
| CN106317912A (zh) | 高雾面快速成型且耐磨的热塑性弹性体材料 | |
| Qin et al. | Simultaneously toughening and reinforcing high-density polyethylene via an industrial volume-pulsatile injection molding machine and Poly (ethylene terephthalate) | |
| CN111073273A (zh) | 一种改善浮纤、高表面光洁度的玻纤增强pa6复合材料及其制备方法 | |
| Wang et al. | Morphology evolutions and mechanical properties of in situ fibrillar polylactic acid/thermoplastic polyurethane blends fabricated by fused deposition modeling | |
| CN108624016B (zh) | 芳纶纤维改性碳纤维增强聚乳酸热塑性复合材料及制备方法 | |
| CN115232381B (zh) | 一种超高分子量聚乙烯制品及其制备方法 | |
| CN110872418A (zh) | 一种聚丙烯组合物及其制备方法 | |
| CN107974025B (zh) | 一种无填充低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN105061902A (zh) | 一种活性碳纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN113754955A (zh) | 一种高断裂伸长率、耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| WO2022127862A1 (zh) | 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN114276620A (zh) | 一种低收缩率聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110079077A (zh) | 一种耐磨性能优异的尼龙6组合物及其制备方法 | |
| CN109535701A (zh) | 一种尼龙6直接注射成型用高效增强型阻燃功能母粒及其制备方法 | |
| CN100387654C (zh) | 高强度、耐磨耗聚酰胺1012的制备方法 | |
| CN110315785B (zh) | 一种双峰聚乙烯制品的退火处理方法 | |
| CN108973080B (zh) | 一种双峰聚乙烯制品的挤出成型方法 | |
| CN106566159A (zh) | 聚酰胺作为流动促进剂在提高增强asa组合物光泽度的用途 | |
| CN108858868B (zh) | 一种高强度双峰聚乙烯/甲壳素纳米晶复合材料的注塑成型方法 | |
| US3751535A (en) | Preparation of moulding compositions containing glass fibers | |
| CN103951978A (zh) | 用于飞行器头罩的聚苯硫醚树脂复合材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |