專利名稱：擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合 材料的制備方法，屬于聚合物加工領域。
背景技術：
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于抗沖擊性(抗沖擊性居塑料之首)強、耐腐蝕性 好、優異的耐化學性能、密度低、摩擦系數低、優越的脫模性能、極低的吸水率、極好的電絕 緣性和抗靜電性、適中的機械強度、剛性的耐蠕變性能，優異的機械加工性能、自潤滑性能、 抗結垢性能、良好的抗高能量輻射性能，被美稱為“令人驚異的塑料”，其綜合性能超過“塑 料王”聚四氟乙烯。這些優良特性使超高分子量聚乙烯具有重要的實用價值，廣泛應用于 油氣集輸、石油化工、電力、礦山、食品加工、市政建設、紡織、造紙、運輸、醫療等領域，是未 來工業管材的主導產品。雖然超高分子量聚乙烯具有許多優異的特性，但也有許多不足，由 于其極高的分子量，大分子鏈間的無規纏結使其對熱運動反應遲緩，表現為熔體流動速率 (MFR)極低(接近于零、熔點高(190-210°C)、熔融時粘度極高，熔體粘度高達lX108Pa/s、 臨界剪切速率低，易發生熔體破裂、極難加工成型等。另外與其它工程塑料相比，具有表面 硬度低、熱變形溫度低、彎曲強度和耐蠕變性較差，抗磨損能力差、強度低等缺點，影響了其 使用效果和應用范圍。數十年來，從加工設備改造到超高分子量聚乙烯原材料的改性研究 一直成為塑料界和產業界的熱門課題。中國專利98100960. 3選用主鏈聚酯型液晶高分子對超高分子量進行改性，極大 的改善了超高分子量聚乙烯的流動性，制備了可以用于擠出和注射的超高分子量聚乙烯專 用料，但是由于液晶高分子價格昂貴，嚴重限制了其在工業中的應用和推廣。美國專利US4853427、日本專利JP6042078將超高分子量聚乙烯與中低分子量聚 乙烯共混改性，雖然混合物的流動性能得到改善，但是只有中低分子量聚乙烯加入量在30 份以上時才能使其用于擠出和注塑，這使得超高分子量聚乙烯的性能大幅下降。中國專利01100116. 3報道了有機粘土改性超高分子量聚乙烯的技術，其將蒙脫 土的層狀硅酸鹽經原位接枝插層與超高分子量聚乙烯混合，制得了擠出注射級超高分子量 聚乙烯專用料，但是在流動性改善的同時，隨著層狀硅酸鹽加入量的增加，使得超高分量聚 乙烯良好的韌性下降明顯。中國專利200710049024. 6將超高分子量聚乙烯與聚丙烯、有機粘土經擠出造粒， 制得了擠出級超高分子量聚乙烯專用料，并且可以顯著提高復合體系的韌性。但是聚丙烯 與超高分子量聚乙烯為典型的不相容體系，使得復合體系混合均勻的難度增大，對加工機 械的要求較高，需要對擠出機進行設備改造。
發明內容
本發明的目的是針對超高分子量聚乙烯改性技術的不足而提供一種可用于擠出的超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合材料及其制備方法，其綜合機 械性能可與純超高分子量聚乙烯相媲美，可滿足一些特殊場合和特殊制品的需要。
本發明的超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合材料包括一下 各組分，其用量均為重量分數。超高分子量聚乙烯85-90
高密度聚乙烯15-10
凹凸棒石預凝膠1-10
流動改性劑0. 5-30
抗氧劑0. 1-1
其中超高分子量聚乙烯的分子量為100-500萬，高密度聚乙烯為平均分子量為
4-30萬，其分子量分布不勻度指數(HI)為4-30。流動改性劑包括粉煤灰玻璃微珠、二氧化硅、三氧化二鋁、聚乙二醇、硅油、氫化石 油樹脂、石蠟、硬脂酸酰胺中的一種或者其混合物。抗氧劑包括為抗氧劑CA、抗氧劑1010、抗氧劑BHT中的一種或其混合物。凹凸棒石預凝膠中的凹凸棒石為蘇皖地區或甘肅臨澤出產的凹凸棒粘土，其中含 凹凸棒含量約為30-90%，蒙脫土含量為10-60%，粒徑為200-300目。凹凸棒石預凝膠中的溶劑為白油、二甲苯、6#溶劑油、120#溶劑油、丙酮中的一種 或者混合溶劑。擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合材料的制備方法 包括以下步驟(1)凹凸棒石預凝膠的制備在室溫下，將凹凸棒粘土與溶劑按照一定重量的比 混合，高速攪拌制得凹凸棒石預凝膠。(2)在溫度25-30°C下，將超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、凹凸棒石預凝膠、流 動改性劑、抗氧劑在高速混合器內高速混合。(3)將第(2)步中制得的混合物喂入雙螺桿擠出機中，擠出溫度為180_240°C，擠 出造粒，制得了擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合材料。本發明具有以下優點1、本發明制得的超高分子量聚乙烯復合材料具有良好的流動性能，復合材料的熔 體粘度顯著降低，臨界剪切速率顯著提高，可以用于雙螺桿擠出。2、本發明制得的超高分子量聚乙烯復合材料具有優異的綜合性能，可與純超高分 子量聚乙烯相媲美，復合材料的拉伸強度、沖擊強度、耐磨性能、熱變形溫度等性能優異。3、該發明采用的凹凸棒石預凝膠制備工藝簡單，提高了復合材料的綜合機械性 能，而且其中的蒙脫土層狀硅酸鹽可以起到大分子解纏劑的作用，提高了超高分子量聚乙 烯的流動性能，其中的無機納米粒子還起到成核劑的作用。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明進行進一步的描述，但不能理解為對本發明保護范圍的 限制，實施例各組分含量均為重量分數。實施例1 在室溫下將凹凸棒石粘土與二甲苯按照重量比1 1加入高速攪拌器中，高速攪拌10分鐘，制得了凹凸棒石預凝膠；將90份的平均分子量為100-500萬的超高 分子量聚乙烯、10份的平均分子量為4-30萬的高密度聚乙烯、3份的凹凸棒石預凝膠、20份 的粉煤灰玻璃微珠、0. 3份的抗氧劑1010在室溫下于高速混合器中高速攪拌10分鐘，在通 用型雙螺桿擠出機上擠出造粒，擠出溫度為180-240°C。測試結果見表1所示。實施例2 在室溫下將凹凸棒石粘土與丙酮按照重量比1 1加入高速攪拌器中， 高速攪拌10分鐘，制得了凹凸棒石預凝膠；將85份的平均分子量為100-500萬的超高分子 量聚乙烯、15份的平均分子量為4-30萬的高密度聚乙烯、6份的凹凸棒石預凝膠、10份的粉 煤灰玻璃微珠、10份液體石蠟、0. 3份的抗氧劑1010在室溫下于高速混合器中高速攪拌10 分鐘，在通用型雙螺桿擠出機上擠出造粒，擠出溫度為180-240°C。測試結果見表1所示。實施例3:在室溫下將凹凸棒石粘土與120#溶劑油按照重量比1 1加入高速攪 拌器中，高速攪拌10分鐘，制得了凹凸棒石預凝膠；將85份的平均分子量為100-500萬的 超高分子量聚乙烯、15份的平均分子量為4-30萬的高密度聚乙烯、3份的凹凸棒石預凝膠、 20份的粉煤灰玻璃微珠、0. 3份的抗氧劑1010在室溫下于高速混合器中高速攪拌10分鐘， 在通用型雙螺桿擠出機上擠出造粒，擠出溫度為180-240°C。測試結果見表1所示。對比例1 將90份的平均分子量為100-500萬的超高分子量聚乙烯、10份的平 均分子量為4-30萬的高密度聚乙烯、、20份的粉煤灰玻璃微珠、0. 3份的抗氧劑1010在室 溫下于高速混合器中高速攪拌10分鐘，在通用型雙螺桿擠出機上擠出造粒，擠出溫度為 180-2400C 0測試結果見表1所示。對比例2 將85份的平均分子量為100-500萬的超高分子量聚乙烯、15份的平 均分子量為4-30萬的高密度聚乙烯、、20份的粉煤灰玻璃微珠、0. 3份的抗氧劑1010在室 溫下于高速混合器中高速攪拌10分鐘，在通用型雙螺桿擠出機上擠出造粒，擠出溫度為 180-2400C 0測試結果見表1所示。表 權利要求
一種擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合材料，該復合材料的組成包括以下各組分，下述各組分用量均為重量份數超高分子量聚乙烯 85 90高密度聚乙烯 15 10凹凸棒石預凝膠 1 10流動改性劑 0.5 30抗氧劑 0.1 1
2.如權利要求1所述的擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復 合材料，其特征在于所述的超高分子量聚乙烯的平均分子量為100-500萬。
3.如權利要求1所述的擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復 合材料，其特征在于所述的高密度聚乙烯為平均分子量為4-30萬。
4.如權利要求1所述的擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復 合材料，其特征在于所述的凹凸棒石預凝膠的制備方法為將凹凸棒粘土與溶劑按照一定 的重量比在室溫下混合，高速攪拌使凹凸棒石充分溶脹形成凹凸棒石預凝膠。
5.如權利要求1所述的擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復 合材料，其特征在于所述的流動改性劑包括粉煤灰玻璃微珠、二氧化硅、三氧化二鋁、聚乙 二醇、硅油、氫化石油樹脂、石蠟、硬脂酸酰胺中的一種或者其混合物。
6.如權利要求1所述的擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復 合材料，其特征在于所述的抗氧劑包括抗氧劑CA、抗氧劑1010、抗氧劑BHT。
7.如權利要求4所述的凹凸棒石預凝膠，其特征在于所述的凹凸棒石為蘇皖地區或甘 肅臨澤出產的凹凸棒粘土，其中含凹凸棒含量約為30-90%，蒙脫土含量為10-60%，粒徑 為 200-300 目。
8.如權利要求4所述的凹凸棒石預凝膠，其特征在于所述的溶劑為白油、二甲苯、6#溶 劑油、120#溶劑油、丙酮中的一種或者混合溶劑。
9.如權利要求1所述的擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復 合材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)在室溫下，將凹凸棒粘土與溶劑按照一定重量的比混合，高速攪拌制得凹凸棒石預 凝膠。(2)在溫度20-30°C下，將超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、凹凸棒石預凝膠、流動改 性劑、抗氧劑在高速混合器內高速混合。(3)將第⑵步中制得的混合物喂入雙螺桿擠出機中，擠出溫度為180-240°C，擠出造 粒，制得了擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合材料。
全文摘要
一種擠出級超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯/凹凸棒石預凝膠復合材料的制備方法，其制備方法是在超高分子量聚乙烯85-90重量份中加入高密度聚乙烯15-10重量份，凹凸棒石預凝膠1-10重量份，流動改性劑0.5-30重量份，抗氧劑0.1-1重量份，在溫度20-30℃下高速混合，然后將混合物喂入雙螺桿擠出機，擠出溫度為180-240℃，擠出造粒即制得了擠出級超高分子量聚乙烯專用料。該專用料具有優異的機械性能，可滿足一些特定場合及特殊制品的需要。
文檔編號C08K3/34GK101985501SQ201010519750
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月16日 優先權日2010年10月16日
發明者谷正, 陸廷華 申請人:甘肅華峰管業科技有限公司