一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料制造技术

本发明专利技术一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料，属于高分子技术领域，包括以下原料：超高分子量聚乙烯、改性超支化硅氧烷、润滑剂、成核剂和防老化剂；所述改性超支化硅氧烷为负载纳米氧化锌的超支化硅氧烷，既能对超高分子量聚乙烯起到纳米氧化锌填料增强作用，且该纳米氧化锌因在超支化聚硅氧烷的空腔中，其能够在超高分子量聚乙烯基料中均匀分散，提高了超高分子量聚乙烯耐热稳定性和硬度；又能对超高分子量聚乙烯起到超支化硅氧烷混熔改性增强的作用：改性超支化硅氧烷含有的硅氧链，使得该改性超支化硅氧烷可作为流动促进剂，提高超高分子量聚乙烯在熔融状态下的流动能力和临界剪切速率，提高了超高分子量聚乙烯的加工性能。能。

An ultra high molecular weight polyethylene based self reinforced composite

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料


[0001]本专利技术属于高分子
，具体地，涉及一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料。

技术介绍

[0002]超高分子量聚乙烯是一种粘均分子量在150万以上聚乙烯，它是一类具有普通聚乙烯及其它工程塑料不可比拟的耐磨性、耐冲击性及耐低温性能等优异性能的热塑性工程塑料，常制成管材类材料用于排水、通风、输送粮食、粉体、浆料等，被广泛应用于粮食、煤矿、化工、纺织、交通运输、电气、体育和医疗等领域。但是超高分子量聚乙烯也有其自身固有的缺陷，如热变形温度低、表面硬度差、抗磨粒磨损差等，不能满足客户的实际使用的需要。
[0003]因此，有必要通过物理/化学的方法对超高分子量聚乙烯进行增强改性，以提高复合材料的热变形温度和硬度，满足超高分子量聚乙烯的应用需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料，以提高超高分子量聚乙烯基复合材料的热变形温度和硬度。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料，包括以下重量份原料：超高分子量聚乙烯75
‑
90份、改性超支化硅氧烷12
‑
33份、润滑剂1
‑
3.5份、成核剂0.5
‑
2.5份、防老化剂1
‑
3.5份。
[0007]进一步地，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为350
‑
560万。<br/>[0008]进一步地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌按照质量比1
‑
5:1
‑
5混合组成。
[0009]进一步地，所述成核剂为气相二氧化硅、苯甲酸钠中的一种或两种任意比的混合。
[0010]进一步地，所述防老化剂为抗氧化剂1010、紫外光吸收剂UV328按照质量比2
‑
4:1混合组成。
[0011]进一步地，所述改性超支化硅氧烷通过以下步骤制成：
[0012]A1、将丙三醇、吡啶
‑
2,6
‑
二甲酸、对甲苯磺酸和甲基氢醌混合均匀后，打开冷凝水，加热至80
‑
90℃，搅拌反应2
‑
4h，水洗，干燥，得支化单体，其中，丙三醇、吡啶
‑
2,6
‑
二甲酸的摩尔比为1.05
‑
1.1:1，对甲苯磺酸的加入质量为丙三醇、吡啶
‑
2,6
‑
二甲酸总质量的0.5
‑
1.5％，甲基氢醌的加入质量为丙三醇、吡啶
‑
2,6
‑
二甲酸总质量的3
‑
5％；在上述反应中，利用丙三醇和吡啶
‑
2,6
‑
二甲酸的反应，并通过它们二者之间的物质的量的控制，获得的支化单体，该支化单体为AB2型单体(A为羧基，B为羟基)；
[0013]A2、将支化单体和对甲苯磺酸混合均匀后，加热至90
‑
100℃，搅拌反应1.5
‑
2h，再减压反应1.5
‑
2h，再次加入支化单体和对甲苯磺酸，搅拌反应1.5
‑
2h，再减压反应1.5
‑
2h，降温至80
‑
90℃，加入甲基丙烯酸和对甲苯磺酸，搅拌反应6
‑
8h，降至50℃减压(
‑
0.3MPa)去
除多余甲基丙烯酸，得双键封端超支化聚酯，其中，首次加入支化单体的质量和再次加入支化单体的质量相等，首次加入对甲苯磺酸再次加入的对甲苯磺酸质量相等；
[0014]在上述反应中利用支化单体自缩合反应，获得的超支化聚酯，然后利用甲基丙烯酸中的羧基和超支化聚合物中的羟基反应，使得超支化聚酯获得双键封端；
[0015]A3、将端氢硅油和混合溶剂(二甲苯/四氢呋喃的体积比为1:2)混合均匀后，打开冷凝水，加热至90
‑
95℃，搅拌下，缓慢滴加含有催化剂的双键封端超支化聚酯，滴加结束后，继续搅拌反应6
‑
8h，停止反应，降至室温，用活性炭吸附催化剂，过滤，滤液减压旋蒸，得超支化聚硅氧烷，其中，催化剂为质量分数为1％氯铂酸
‑
乙醇溶液，端氢硅油、双键封端超支化聚酯的质量比为30
‑
40:15
‑
20，催化剂的加入质量为端氢硅油的3
‑
5％；
[0016]在上述反应中利用双键封端超支化聚酯中的双键和端氢硅油在催化剂作用下的硅氢加成聚合反应，使得超支化聚酯外端接入硅氧烷链(端氢键)，得超支化聚硅氧烷，可知，该超支化聚硅烷烷分子是以超支化聚酯(含有醇羟基和吡啶
‑
2,6
‑
二甲酸形成酯链)为核，以硅氧链为壳的超支化分子，含有大量带有吡啶基团的空腔，以及游离的羧基和双键；
[0017]A4、将超支化聚硅氧烷、分散剂和去离子水混合均匀后，加入二水合醋酸锌，常温下搅拌至完全溶解，升温至60
‑
65℃，搅拌下加入1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为10，继续搅拌3
‑
4h，降至室温，静置分层，取下层，下层用去离子水洗涤数次，干燥，得改性超支化聚硅烷烷，其中，超支化聚硅氧烷、分散剂、去离子水、二水合醋酸锌的用量比为100g:1.5
‑
2.5g:200
‑
300mL:10
‑
25g，分散剂为聚氧乙烯醚。
[0018]在上述反应中，利用分散剂使得超支化聚硅氧烷能够在去离子水中稳定地分散，然后向该溶液中加入二水醋酸锌，即向溶液中引入锌离子，通过溶液pH的条件，使得氧化锌得以沉积，在上述过程中，因超支化聚硅氧烷中含有大量带有吡啶基团的空腔，其中，吡啶基团易与锌离子形成配位键，进而使得氧化锌易在空腔中生长沉积，提高了纳米氧化锌粒径的均一性，进而实现对纳米氧化锌的负载，得改性超支化硅氧烷。
[0019]进一步地，所述端氢硅油以D4和1,1,3,3
‑
四甲基二氢基二硅氧烷为反应底物，采用本
熟知的方法制备而成。且本申请中使用的端氢硅油的相对分子质量为500
‑
1000。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]为解决
技术介绍
中提到的问题，本专利技术向超高分子量聚乙烯基料中引入了改性超支化硅氧烷，该改性超支化硅氧烷为负载纳米氧化锌的超支化硅氧烷，既能对超高分子量聚乙烯起到纳米氧化锌填料增强作用，且该纳米氧化锌因在超支化聚硅氧烷的空腔中，其能够在超高分子量聚乙烯基料中均匀分散，提高了超高分子量聚乙烯耐热稳定性和硬度，且比单纯的纳米氧化锌填充所起的作用更强；又能对超高分子量聚乙烯起到超支化硅氧烷混熔改性增强的作用：改性超支化硅氧烷含有的硅氧链，使得该改性超支化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料，其特征在于：包括以下原料：超高分子量聚乙烯、改性超支化硅氧烷、润滑剂、成核剂和防老化剂；所述改性超支化硅氧烷包括以下步骤制成：A1、将端氢硅油和混合溶剂混合均匀后，打开冷凝水，加热至90
‑
95℃，搅拌下，缓慢滴加含有催化剂的双键封端超支化聚酯，滴加结束后，继续搅拌反应6
‑
8h，经后处理，得超支化聚硅氧烷，混合溶剂为二甲苯、四氢呋喃按照体积比1:2混合组成；A2、将超支化聚硅氧烷、分散剂和去离子水混合均匀后，加入二水合醋酸锌，常温下搅拌至完全溶解，升温至60
‑
65℃，搅拌下加入氢氧化钠溶液调节pH值为10，继续搅拌3
‑
4h，经后处理，得改性超支化聚硅烷烷。2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料，其特征在于：步骤A1中催化剂为质量分数为1％氯铂酸
‑
乙醇溶液，端氢硅油、双键封端超支化聚酯的质量比为30
‑
40:15
‑
20，催化剂的加入质量为端氢硅油的3
‑
5％。3.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯基自增强复合材料，其特征在于：步骤A2中超支化聚硅氧烷、分散剂、去离子水、二水合醋酸锌的用量比为100g:1.5
‑
2.5g:200
‑
300mL:10
‑
25g，分散剂为聚氧乙烯醚。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁玮，马荣哲，乔佳乐，
申请(专利权)人：梁玮，
类型：发明
国别省市：