一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法和应用，制备方法包括如下过程：(1)超高分子量聚乙烯的改性：将超高分子量聚乙烯与改性剂共混后经熔融，制成颗粒状的改性超高分子量聚乙烯原料；(2)超高分子量聚乙烯焊丝的制备：将改性后的超高分子量聚乙烯颗粒料经过挤出机熔融挤出形成熔体，熔体经过单丝成型模具挤出形成单丝，单丝经三辊牵引机牵引拉伸、再经卷绕机收卷，制得超高分子量聚乙烯焊丝。本发明专利技术制得的焊丝可用于焊接超高分子量聚乙烯复合膜，可以实现超高分子量聚乙烯复合膜接缝的平滑连接，且强度能达到本体复合膜强度，工艺简单，成本低，便于操作，焊接效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法和应用
本专利技术涉及超高分子量聚乙烯材料
，特别涉及一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法和应用。
技术介绍
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)薄膜具有优异的耐磨，耐冲击性能，低温状态下的耐冲击性能同样优异；摩擦系数小，无极性、表面能低，抗脏污、抗结冰性能好；以及非常优秀的化学稳定性能使得其在各个领域都有相当广泛的应用。但是在一些精细化的应用场合，由于基体随形的要求难免会产生大量的膜与膜的接缝，这些接缝往往会成为脏污附着点、薄膜破损的起始点，严重制约了超高分子量与乙烯膜的应用。由于UHMWPE本体材料熔融流动性差，在熔融焊接过程中，焊缝两端的材料在熔融状态下很难达到无界面平滑连接，并且焊缝会相应的凹陷，焊丝的加入虽然可以平滑凹陷，但由于熔融流动性的限制，使得焊丝和两端材料的接触处很难达到熔融混合，导致焊缝强度不够，成为后续应用过程中的失效起点。目前，还没有一种焊接工艺可以很好的处理接缝问题，大都以密封胶密封为主。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法和应用，以达到实现超高分子量聚乙烯复合膜接缝的平滑连接，且强度能达到本体复合膜强度的目的。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法，包括如下过程：(1)超高分子量聚乙烯的改性：将超高分子量聚乙烯与改性剂共混后经熔融，制成颗粒状的改性超高分子量聚乙烯原料；其中，包括如下质量分数的改性剂：解缠结剂石墨烯1-5％、分散剂聚乙烯蜡1-5％、有机氟化物PPA1-5％和分子量为20-30万的中分子量聚乙烯1-5％，剩余为超高分子量聚乙烯；(2)超高分子量聚乙烯焊丝的制备：将改性后的超高分子量聚乙烯颗粒料经过挤出机熔融挤出形成熔体，熔体经过单丝成型模具挤出形成单丝，单丝经三辊牵引机牵引拉伸、再经卷绕机收卷，制得超高分子量聚乙烯焊丝。上述方案中，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为150万以上，上述方案中，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为250～500万。上述方案中，所述改性超高分子量聚乙烯原料的溶体质量流动速率为0.5～3.0g/10min。上述方案中，所述超高分子量聚乙烯焊丝的直径为0.5-5mm，溶体质量流动速率为0.5～3.0g/10min。一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法制得的焊丝在焊接超高分子量聚乙烯复合膜中的应用。上述的超高分子量聚乙烯焊丝的应用，包括如下过程：首先，测量焊缝的宽度，选择合适直径的焊丝；然后，将焊丝通过进料口伸入喷嘴并延伸至压板外，同时利用压板将焊丝压入超高分子量聚乙烯复合膜一端的接缝中，调整压平辊位置，预热鼓风枪至合适的焊接温度，待温度达到后，给焊枪合适的压力，同时以压板为支点移动焊枪进行焊接，直至接缝的另一端，期间抽出多余的焊丝，使接缝平滑连接。进一步的技术方案中，同样的温度、压力和焊接速度重复热压焊缝2次，使接缝平滑连接。进一步的技术方案中，焊接温度为140～220℃，焊接压力为0.01～0.10Mpa。进一步的技术方案中，压板为金属制造，表面覆有聚四氟乙烯涂层；压平辊为聚四氟乙烯材质。通过上述技术方案，本专利技术提供的超高分子量聚乙烯焊丝在制备过程中，通过添加合适的改性剂制得焊丝具有很好的熔融流动性；在应用过程中，焊接工艺的实施使焊缝两端的超高分子量聚乙烯复合膜能够在施加温度下迅速达到熔融态，同时施加合适的压力使得两端复合膜能够熔融混合，由于复合膜的生产是通过共挤技术得到的，所以即使焊丝为超高分子量聚乙烯单丝同样可以使焊缝达到本体复合膜的强度。这样通过热压焊接实现了超高分子量聚乙烯复合膜接缝的平滑连接，且强度能达到本体复合膜的强度。解决了超高分子量聚乙烯复合膜在应用过程的焊接问题，大大地拓宽了超高分子量聚乙烯复合膜的应用范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例所公开的一种超高分子量聚乙烯焊丝的焊接应用过程示意图。图中，1、焊丝；2、进料口；3、喷嘴；4、压板；5、超高分子量聚乙烯-三元乙丙橡胶复合膜；6、焊缝；7、压平辊；8、热风枪。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法，包括如下过程：(1)超高分子量聚乙烯的改性：将超高分子量聚乙烯与改性剂共混后经熔融，制成颗粒状的改性超高分子量聚乙烯原料；其中，包括如下质量的改性剂：解缠结剂石墨烯2g、分散剂聚乙烯蜡2g、有机氟化物PPA1g和分子量为20-30万的中分子量聚乙烯1g，超高分子量聚乙烯50g；(2)超高分子量聚乙烯焊丝的制备：将改性后的超高分子量聚乙烯颗粒料经过挤出机熔融挤出形成熔体，熔体经过单丝成型模具挤出形成单丝，单丝经三辊牵引机牵引拉伸、再经卷绕机收卷，制得超高分子量聚乙烯焊丝。其中，上述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300万，中分子量聚乙烯的粘均分子量为25万；挤出机为单螺杆或者双螺杆挤出机，基础及温度设定为100～270℃，单丝的溶体质量流动速率MFR＝2.8g/10min。将上述制得的超高分子量聚乙烯焊丝对超高分子量聚乙烯-三元乙丙橡胶复合膜接缝进行焊接：接缝宽度1.2mm，接缝长度20cm。鼓风枪预热到160℃，如图1所示，将1.2mm的UHMWPE焊丝1从进料口2插入焊接喷嘴3中延伸至压板4处，将焊丝1起始点由压板4压入焊缝6中，调整喷嘴3角度使得压平辊7可以随焊接进行对焊缝6进行平滑处理，连接热风枪8和喷嘴，施加0.05Mpa的压力，以1cm/s的速度完成焊接，同样的温度、压力和焊接速度重复热压焊缝2次。最终成功完成了对超高分子量聚乙烯-三元乙丙橡胶复合膜5接缝的焊接，焊缝强度达到本体复合膜的强度。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本专利技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本专利技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下过程：/n(1)超高分子量聚乙烯的改性：将超高分子量聚乙烯与改性剂共混后经熔融，制成颗粒状的改性超高分子量聚乙烯原料；其中，包括如下质量分数的改性剂：解缠结剂石墨烯1-5％、分散剂聚乙烯蜡1-5％、有机氟化物PPA 1-5％和分子量为20-30万的中分子量聚乙烯1-5％，剩余为超高分子量聚乙烯；/n(2)超高分子量聚乙烯焊丝的制备：将改性后的超高分子量聚乙烯颗粒料经过挤出机熔融挤出形成熔体，熔体经过单丝成型模具挤出形成单丝，单丝经三辊牵引机牵引拉伸、再经卷绕机收卷，制得超高分子量聚乙烯焊丝。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下过程：
(1)超高分子量聚乙烯的改性：将超高分子量聚乙烯与改性剂共混后经熔融，制成颗粒状的改性超高分子量聚乙烯原料；其中，包括如下质量分数的改性剂：解缠结剂石墨烯1-5％、分散剂聚乙烯蜡1-5％、有机氟化物PPA1-5％和分子量为20-30万的中分子量聚乙烯1-5％，剩余为超高分子量聚乙烯；
(2)超高分子量聚乙烯焊丝的制备：将改性后的超高分子量聚乙烯颗粒料经过挤出机熔融挤出形成熔体，熔体经过单丝成型模具挤出形成单丝，单丝经三辊牵引机牵引拉伸、再经卷绕机收卷，制得超高分子量聚乙烯焊丝。


2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为150万以上。


3.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为250～500万。


4.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法，其特征在于，所述改性超高分子量聚乙烯原料的溶体质量流动速率为0.5～3.0g/10min。


5.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯焊丝的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆昭，刘鹏，杜栋栋，高龙洋，王志明，
申请(专利权)人：青岛正爱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37