一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法，属于高分子材料制备技术领域。本发明专利技术以1,3,5‑三氯苯为溶剂，该溶剂的熔点远高于室温，且易溶解超高分子量聚乙烯；溶剂的稀释作用，能够降低超高分子量聚乙烯的粘度，同时使超高分子量聚乙烯分子链处于舒展状态，再与填料混合时，能够确保超高分子量聚乙烯与填料均匀分散，进而复合，最终保证了改性超高分子量聚乙烯的性能。实施例的数据表明：采用本发明专利技术所得改性超高分子量聚乙烯获得聚乙烯复合材料薄膜的导电率为200～5800s·m

【技术实现步骤摘要】
一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料制备
，尤其涉及一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种分子量超过150万的线性结构的热塑性工程塑料，其具有优异的耐冲击性、耐磨性、自润滑性、耐化学腐蚀性、耐低温性等特性。鉴于其优异的性能，UHMWPE常应用于生物医药、安保纺织品、电子科学、机械零件、建筑业、化工等领域。UHMWPE尽管具有众多优良性能，但仍然存在一些问题制约其应用。首先UHMWPE分子量高，分子链长且无极性基团，容易形成分子缠结，导致UHMWPE的熔体粘度极高，达到108Pa·s，这是导致UHMWPE难以采用传统高分子加工方式的原因，而其他性能如硬度、弯曲强度、热变形温度和耐蠕变性等性能不够。因此，如果想提高UHMWPE的性能，需要对其进行改性处理。常见的UHMWPE处理方式有交联处理、共混改性和填料复合等方式，而其中填料复合可有效提高UHMWPE的性能。常用的UHMWPE复合材料制备方法有熔融混合和溶液混合等。对于熔融混合，由于UHMWPE熔体粘度较高，填料与UHMWPE熔体直接混合，填料与高分子基体复合的效果较差，并不能提高UHMWPE的性能。而溶液混合因为是在高分子链舒展的情况下与填料进行复合，因此可避免熔融混合的缺点，提高UHMWPE与填料的复合能力。但是现有技术中采用溶液混合制备复合材料时，UHMWPE舒展不均匀，与填料混合不均匀，也不能很好的提高UHMWPE的性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法。本专利技术采用合理的溶剂溶解超高分子量聚乙烯，使其充分舒展，保证了填料与超高分子量聚乙烯的复合，得到了性能优异的改性超高分子量聚乙烯；且操作简便、成本低廉，溶剂可回收，适用于工业化生产。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种改性超高分子量聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：(1)将1,3,5-三氯苯依次与超高分子量聚乙烯和填料混合，得到悬浮液；(2)将所述步骤(1)得到的悬浮液冷却至室温，得到固态混合物；除去固态混合物中的1,3,5-三氯苯，得到所述改性超高分子量聚乙烯。优选地，所述步骤(1)中填料与超高分子量聚乙烯的质量比为10：90～70：30。优选地，所述步骤(1)中1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯的质量比为500：1～10。优选地，所述填料包括碳纳米管、碳纤维、炭黑或石墨烯。优选地，所述步骤(1)包括先将1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯初混，得到超高分子量聚乙烯溶液；然后将超高分子量聚乙烯溶液与填料终混。优选地，所述步骤(1)中超高分子量聚乙烯溶液与填料终混的温度为70～150℃。优选地，所述步骤(2)中冷却的方式为水冷。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法得到的改性超高分子量聚乙烯，所述改性超高分子量聚乙烯包括填料和超高分子量聚乙烯，所述填料和超高分子量聚乙烯的质量比为10：90～70：30。本专利技术还提供了一种聚乙烯复合材料，所述聚乙烯复合材料包括上述技术方案所述的改性超高分子量聚乙烯。本专利技术还提供了上述技术方案所述聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(I)将所述改性超高分子量聚乙烯与有机溶剂混合，得到改性超高分子量聚乙烯浆液；(II)将所述步骤(I)得到的改性超高分子量聚乙烯浆液涂膜，经热压处理，得到所述聚乙烯复合材料。本专利技术提供了一种改性超高分子量聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：(1)将1,3,5-三氯苯依次与超高分子量聚乙烯和填料混合，得到悬浮液；(2)将所述步骤(1)得到的悬浮液冷却至室温，得到固态混合物；除去固态混合物中的1,3,5-三氯苯，得到所述改性超高分子量聚乙烯。本专利技术以1,3,5-三氯苯为溶剂，该溶剂的熔点远高于室温，且易溶解超高分子量聚乙烯；溶剂的稀释作用，能够降低超高分子量聚乙烯的粘度，同时使超高分子量聚乙烯分子链处于舒展状态；再与填料混合时，能够确保超高分子量聚乙烯与填料均匀分散，进而复合，最终保证了改性超高分子量聚乙烯的性能。实施例的数据表明：采用本专利技术所得改性超高分子量聚乙烯获得聚乙烯复合材料薄膜的导电率为200～5800s·m-1，拉伸模量为1250～2750MPa，拉伸强度为10～37MPa。进一步地，水冷避免了超高分子量聚乙烯在缓慢冷却的过程中析出，同时水冷的速度快，可以固定高分子量聚乙烯的结构，避免收缩，使高分子量聚乙烯分散更均匀；进而保证了高分子量聚乙烯与填料在分散度好的情况下复合，提高了改性超高分子量聚乙烯的性能。附图说明图1为实施例1～8制备的聚乙烯复合材料薄膜的差示扫描量热法(DSC)降温曲线；图2为实施例1～8制备的聚乙烯复合材料薄膜的差示扫描量热法(DSC)升温曲线；图3为实施例1～7制备的聚乙烯复合材料薄膜的电导率曲线；图4为实施例1～8制备的聚乙烯复合材料薄膜的力学性能比较图。具体实施方式本专利技术提供了一种改性超高分子量聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：(1)将1,3,5-三氯苯依次与超高分子量聚乙烯和填料混合，得到悬浮液；(2)将所述步骤(1)得到的悬浮液冷却至室温，得到固态混合物；除去固态混合物中的1,3,5-三氯苯，得到所述改性超高分子量聚乙烯。本专利技术将1,3,5-三氯苯依次与超高分子量聚乙烯和填料混合，得到悬浮液。在本专利技术中，所述1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯的质量比优选为500：1～10，进一步优选为500：2～8；所述填料与超高分子量聚乙烯的质量比优选为10：90～70：30，进一步优选为20：80～60：40，更优选为30：70～50：50。在本专利技术中，所述超高分子量聚乙烯的分子量优选200万～300万。在本专利技术中，所述填料优选包括碳纳米管、碳纤维、炭黑或石墨烯；所述碳纳米管优选包括多壁碳纳米管。本专利技术对所述1,3,5-三氯苯、填料和超高分子量聚乙烯的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本专利技术在混合时，优选先将1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯初混，得到超高分子量聚乙烯溶液；然后将超高分子量聚乙烯溶液与填料终混，得到悬浮液。在本专利技术中，所述1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯的初混优选包括将1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯室温预混，然后高温混合，得到超高分子量聚乙烯溶液。在本专利技术中，所述室温预混的时间优选为8～15min，进一步优选为10min。在本专利技术中，所述室温预混有利于后续高温混合的混合效果。在本专利技术中，所述高温混合的温度优选为70～150℃，进一步优选为80～140℃，更优选为100～120℃。本专利技术对高温混合的时间没有特殊的限定，只要使溶液中没有颗粒物质即可。在本专利技术中，所述室温预混和高温混合的方式优选为磁力搅拌。得到超高分子量聚乙烯溶液后，本专利技术优选将所述超高分子量聚乙烯溶液与填料终混，得到悬浮液。在本专利技术中，所述终混的温度与高温混合的温度相同，在此不再赘述。在本专利技术中，所述终混的方式优选为超声分散；所述超声分散的功率优选为100～1000W；所述超声分散的时间优选为30min。在本专利技术中，终混时采用超声分散，使得填料分散更为均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性超高分子量聚乙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将1,3,5‑三氯苯依次与超高分子量聚乙烯和填料混合，得到悬浮液；(2)将所述步骤(1)得到的悬浮液冷却至室温，得到固态混合物；除去固态混合物中的1,3,5‑三氯苯，得到所述改性超高分子量聚乙烯。

【技术特征摘要】
1.一种改性超高分子量聚乙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将1,3,5-三氯苯依次与超高分子量聚乙烯和填料混合，得到悬浮液；(2)将所述步骤(1)得到的悬浮液冷却至室温，得到固态混合物；除去固态混合物中的1,3,5-三氯苯，得到所述改性超高分子量聚乙烯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中填料与超高分子量聚乙烯的质量比为10：90～70：30。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯的质量比为500：1～10。4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述填料包括碳纳米管、碳纤维、炭黑或石墨烯。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括先将1,3,5-三氯苯与超高分子量聚乙烯初混，得到超高分子量聚乙烯溶液；然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：章自寿，麦堪成，伍泽雄，张扬帆，李富镇，杨康，陈耀光，刘秀，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44