【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法
技术介绍
1、热塑性弹性体是一类兼具优异弹性和重复加工能力的弹性材料，近年得到重要发展。乙烯-辛烯多嵌段共聚物obc是一种新型的聚烯烃热塑性弹性体(etpo)，独特的链穿梭聚合方法获得了结晶硬段和非晶软段交替的多嵌段结构【daniel j.arriola,edmundm.carnahan,phillip d.hustad,roger l.kuhlman,timothy t.wenzel,science,2006,312:714-719.】，相比其他热塑性弹性体品种，其分子链饱和、非极性，且硬段易结晶，具有优异的弹性、耐溶剂性和耐候性，应用潜力巨大。
2、对于高分子材料而言，长链形成的缠结结构对其力学性能有重要影响。以超高分子量聚乙烯(uhmwpe)为例，尽管分子链结构与高密度聚乙烯类似，但是大量的缠结结构形成高密度物理交联网络，使得超高分子量聚乙烯具有优异的耐磨性、抗冲击性，而超高分子量聚乙烯纤维甚至可用来制造防弹头盔、防弹衣等。对于弹性体或水凝胶而言，缠结充当了物理交联点，在短时间内提供弹性，在长时间内提供粘度，在外力作用下起到滑动链接效果，从而能量耗散能力优异【junsoo kim,guogao zhang,meixuanzi shi,zhigang suo*,science,2021,374:212-216.】。以obc为代表的聚烯烃弹性体(etpo)硬段为聚乙烯结构，与超高分子量聚乙烯结构相同，理论上具有很好的相容性，可形成
3、针对以上问题，一方面，我们采用溶液共混法在热二甲苯中充分溶解并稀释超高分子量聚乙烯，实现链的解缠结，并通过持续搅拌促进etpo弹性体和超高分子量聚乙烯的分子级别互溶，除去二甲苯溶剂后得到etpo/uhmwpe母料，后续可方便通过熔体混合和稀释的方式得到不同uhmwpe添加量的改性弹性体；另一方面，在体系中引入vitrimer动态共价交联网络，可以提升耐热性并兼顾重复加工特性。因此，本专利技术开发了一种操作简单、可批量制备高度缠结聚烯烃弹性体etpo/uhmwpevitrimer的方法，采用反应加工技术，在提升etpo弹性体缠结密度的同时引入动态硼氧键的动态化学网络，从而实现了缠结密度可控、使用温度宽的耐疲劳聚烯烃弹性体，同时可通过熔体剪切或拉伸外场很方便地实现弹性体的取向自增强。
技术实现思路
1、为避免现有技术的不足，本专利技术开发一种操作简单、易批量制备的etpo/uhmwpevitrimer弹性体的方法，解决了uhmwpe解缠结困难导致微米级团聚、共混弹性体因热力学趋向宏观分相的难题，同时实现了聚烯烃弹性体etpo缠结密度的调控、使用温度的拓宽并提升了加工流动场下弹性体的自增强效应。
2、为了达到上述目的，采用技术方案如下：
3、步骤一：称取100份聚烯烃热塑性弹性体(etpo)，称取20～50份超高分子量聚乙烯(uhmwpe)，取适量二甲苯加入三口烧瓶并按比例加入etpo和uhmwpe，加入0.05份抗氧剂，在120～140℃下恒温加热并持续搅拌至etpo和uhmwpe溶解并形成透明溶液，再搅拌1～2h充分混合，降温后再采用旋转蒸发仪去除二甲苯得到etpo-uhmwpe溶液共混母料a；
4、步骤二：以四氢呋喃作为溶剂，称取1,4苯二硼酸和3-烯丙氧基-1,2丙二醇，按照特征官能团摩尔比1:1配比，并加入适量的分子筛或无水硫酸镁，室温搅拌24小时，利用抽滤去除分子筛或无水硫酸镁，利用旋转蒸发仪去除溶剂，得到双键封端含硼交联剂b；
5、步骤三：取100份etpo、1～35份母料a、1～10份含硼交联剂b、0.05～0.2份抗氧剂、0.01～5份引发剂，采用密炼机或挤出机，温度设定为125～220℃，反应性混合5～20分钟，得到etpo/uhmwpe vitrimer弹性体；
6、步骤四：取适量etpo/uhmwpe vitrimer弹性体，采用常规聚合物加工方式，熔体温度为130～250℃，二次加工后得到样条以备测试。
7、步骤一所述的etpo，为乙烯-辛烯嵌段共聚物(obc)、乙烯-辛烯无规共聚物(poe)、三元乙丙弹性体(epdm)中的任一种或组合。
8、步骤一所述的uhmwpe，分子量为1,500,000～3,500,000。
9、步骤一和步骤三所述的抗氧剂为受阻酚、亚磷酸酯中的任一种。
10、步骤三所述的引发剂为过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈、硫化剂双-25、安息香双甲醚、二苯甲酮中的任一种。
11、步骤四所述的常规聚合物加工方式包括模压成型、注塑机、挤出-牵引机中的任一种。
12、本专利技术针对聚烯烃弹性体耐疲劳性能差、使用温度低的问题，一方面通过加工超高分子量聚乙烯增加链缠结，另一方面通过加入含硼交联剂制备可逆共价键，两者协同提高强度、耐疲劳性能和使用温度。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
14、1、本专利技术通过增加链缠结和构筑可逆共价键的方法，协同提高聚烯烃弹性体的强度、耐疲劳性能和使用温度，室温拉伸强度最高达到16.3mpa，可提高1.56倍，120度下etpo/uhmwpe vitrimer弹性体仍然具有很高的延伸性，断裂伸长率超过500％。
15、2、本专利技术制备的高缠结聚烯烃vitrimer弹性体因缠结而易形成取向结晶结构，在加工外场如熔体剪切/拉伸流场下会出现显著的自增强效应。
16、3、本专利技术除母料制备外，均使用聚合物加工的常规设备，操作工艺简单，生产成本低，有望连续化生产，适合工业化应用。
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1.一种高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于所述的ETPO弹性体为乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)、乙烯-辛烯无规共聚物(POE)、三元乙丙弹性体(EPDM)中的任一种或组合。
3.根据权利要求1所述高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于所述的UHMWPE，分子量为1,500,000～3,500,000。
4.根据权利要求1所述高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于所述的抗氧剂为受阻酚、亚磷酸酯中的任一种。
5.根据权利要求1所述高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于所述的引发剂为过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈、硫化剂双-25、安息香双甲醚、二苯甲酮中的任一种。
6.根据权利要求1所述高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于所述的常规聚合物加工方式包括模压成型、注塑机、挤出-牵引机中的任一种。
【技术特征摘要】
1.一种高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于所述的etpo弹性体为乙烯-辛烯嵌段共聚物(obc)、乙烯-辛烯无规共聚物(poe)、三元乙丙弹性体(epdm)中的任一种或组合。
3.根据权利要求1所述高缠结、耐疲劳聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于所述的uhmwpe，分子量为1,500,000～3,500,000。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永生，朱燕灵，闫浩楠，马宇琪，黎嘉良，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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