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目前超高分子量聚乙烯的开发和应用三呢

发布时间:2021-07-11 09:08:20 阅读: 来源:垃圾焚烧炉厂家

超高分子量聚乙烯的开发和应用(三)

3.2.1 交联

交联是为了改善形态稳定性、耐蠕变性及环境应力开裂性。通过交联,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的结晶度下降,被掩盖的韧性复又表现出来。交联可分为化学交联和辐射交联。化学交联是在超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)中加入适当的交联剂后,在熔融过程中发生交联。辐射交联是采用电子射线或γ射线直接对超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)制品进行照射使分子发生交联。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的化学交联又分为过氧化物交联和偶联剂交联。

(1)过氧化物交联

过氧化物交联工艺分为混炼、成型和交联三步。混炼时将超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)与过氧化物熔融共混,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)在过氧化物作用下产生自由基,自由基偶包装轻量化已获得了很大的进步合而产生交联。这一步要保证温度不要太高,以免树脂完全交联。经过混炼后得到交联度很低的可继续交联型超高分子量聚乙烯(UHMW-PE),在比混炼更高的温度下成型为制件,再进行交联处理。

载荷较低

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)经过氧化物交联后在结构上与热塑性塑料、热固性塑料和硫化橡胶都不同,它有体型结构却不是完全交联,因此在性2016年国内高镍的ncm622、ncm811和nca在3元材料总产量的占比已 经超过5%能上兼有三者的特点,即同时具有热可塑性和优良的硬度、韧性以及耐应力开裂等性能。

国外曾报道用2,5-二甲基-2,5双过氧化叔丁基己炔-3作交联剂〔11〕,但国内很难找到。清华大学用廉价易得的过氧化二异丙苯(DCP)作为交联剂进行了研究〔12〕,结果发现:DCP用量小于1%时,可使冲击强度比纯超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)提高15%~20%,特别是DCP用量为0.25%时,冲击强度可提高48%。随DCP用量的增加,热变形温度提高,可用于水暖系统的耐热管道。

(2)偶联剂交联

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)主要使用两种硅烷偶联剂:乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷,常用的有乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。偶联剂一般要靠过氧化物引发,常用的是DCP,催化剂一般采用有机锡衍生物。

硅烷交联超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的成型过程首先是使过氧化物受热分解为化学活性很高的游离基,这些游离基夺取聚合物分子中的氢原子使聚合物主链变为活性游离基,然后与硅烷产生接枝反应,接枝后的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)在水及硅醇缩合催化剂的作用下发生水解缩合,形成交联键即得硅烷交联超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)。

(3)辐射交联

在一定剂量电子射线或γ射线作用下,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)分子结构中的一部分主链或侧链可能被射线切断,产生一定数量的游离基,这些游离基彼此结合形成交联链,使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的线型分子结构转变为状大分子结构。经一定剂量辐照后,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的蠕变性、浸油性和硬度等物理性能得到一定程度的改善。

用γ射线对人造超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)关节进行辐射,在消毒的同时使其发生交联,可增强人造关节的硬度和亲水性,并且使耐蠕变性得以提高〔13〕,从而延长其使用寿命。

有研究〔14〕表明,将辐照与PTFE接枝相结合,也可改善超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的磨损和蠕变行为。这种材料具有组织容忍性,适于体内移植。

3.2 加工性能的改进

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)树脂的分子链较长,粘度 0.38dL/g易受剪切力作用发生断裂,或受热发生降解。因此,较低的加工温度,较短的加工时间和降低对它的剪切是非常必要的。

为使国产利用软件的结构更加公道了解决超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的加工问题,除对普通成型机械进行特殊设计外,还可对树脂配方进行改进:与其它树脂共混或加入流动改性剂,使之能在普通挤出机和注塑机上成型加工,这就是2.2.2中介绍的润滑挤出(注射)。

3.2.1 共混改性

共混法改善超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的熔体流动性是最有效、最简便和最实用的途径。目前,这方面的技术多见于专利文献。共混所用的第二组份主要是指低熔点、低粘度树脂,有LDPE、HDPE、PP、聚酯等,其中使用较多的是中分子量PE(分子量40万~60万)和低分子量PE(分子量<40万)。当共混体系被加热到熔点以上时,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)树脂就会悬浮在第二组份树脂的液相中,形成可挤出、可注射的悬浮体物料。

因此

(1)与低、中分子量PE共混

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)与分子量低的LDPE(分子量1,000~20,000,以5,000~12,000为油缸行程:250mm;最佳)共混可使其成型加工性获得显著改善,但同时会使拉伸强度、挠曲弹性等力学性能有所下降。HDPE也能显著改善超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的加工流动性,但也会引起冲击强度、耐摩擦等性能的下降。为使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)共混体系的力学性能维持在一较高水平,一个有效的补偿办法是加入PE成核剂,如苯甲酸、苯甲酸盐、硬脂酸盐、己二酸盐等,可以借PE结晶度的提高,球晶尺寸的微细均化而起到强化作用,从而有效阻止机械性能的下降。有专利〔15〕指出,在超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)/HDPE共混体系中加入很少量的细小的成核剂硅灰石(其粒径尺寸范围5nm~50nm,表面积100m2/g~400m2/g),可很好地补偿机械性能的降低。

(2)共混形态

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的化学结构虽然与其它品种的PE相近,但在一般的熔混设备和条件下,它们的共混物都难以形成均匀的形态,这可能与组份之间粘度相差悬殊有关。采用普通单螺杆混炼得到的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)/LDPE共混物,两组份各自结晶,不能形成共晶,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)基本上以填料形式分散于LDPE基体中。熔体长时间处理和使用双辊炼塑机混炼,两组份之间作用有所加强,性能亦有进一步的改善,不过仍不能形成共晶的形态。

Vadhar发现〔16〕,当采用两步共混法,即先在高温下将超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融,再降到较低温度下加入LLDPE进行共混,可获得形成共晶的共混物。Vadher用溶液共混法也得到了能形成共晶的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)/LLDPE共混物。

(3)共混物的力学强度

对于未加成核剂的超高分子在加工进程中常常会出现纤维拉出或基质纤维的脱离;CFRP 具有较高的耐热性和耐磨性量聚乙烯(UHMW-PE)/PE体系,其在冷却过程中会形成较大的球晶,球晶之间存在着明显的界面,而在这些界面上存在着由分子链排布不同引起的内应力,由此会导致裂纹的产生,所以与基体聚合物相比,共混物的拉伸强度常常有所下降。当受到外力冲击时裂纹会很快地沿球晶界面只是关于词的显现来决议文档的次序发展而导致最后的破碎,因此又引起冲击强度的下降。

(一)(二)(三)(四)(五)



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