【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料加工领域，具体涉及基于注塑成型制备耐热、耐磨超高分子量聚乙烯的方法与应用。
技术介绍
1、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)具有高耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、耐低温、不吸水等特点，在纺织工业、食品机械、石油化工等方面应用广泛，例如油田采油生产中使用的抽油杆扶正器，用于支撑和稳定抽油杆的运行轨迹以防止或减小抽油杆与油管之间的偏磨，注塑成型制备的超高分子量聚乙烯抽油杆扶正器替代传统的玻纤增强、碳纤维增强尼龙扶正器，具有高耐磨、使用寿命长、防偏磨效果优异的特点，但由于超高分子量聚乙烯树脂自身的耐热性不足，限制了超高分子量聚乙烯注塑制品在高温环境下的工作。为此，需要对超高分子量聚乙烯进行耐热改性并保持其高耐磨性，以提高其使用温度。
2、中国专利cn111363227a公开了一种改性超高分子量聚乙烯组合物的方法，将高岭土、纳米锌-稀土复合氧化物(钇、镧、钕、铕或镱中一种或多种)并用对超高分子量聚乙烯进行耐热改性，再加入一定偶联剂等助剂通过挤出机制备试样。当超高分子量聚乙烯100g、纳米锌-钕复合氧化物13g、高岭土8g、润滑剂5g、偶联剂(kh-750)3g时，提高了超高分子量聚乙烯的热变形温度。
3、中国专利cn112521674a公开了一种耐高温超高分子量聚乙烯复合管材的方法，以高密度聚乙烯(hdpe)、纳米碳化硅(sic)、碳酸钙(caco3)、三氧化二铝(al2o3)为改性材料，并用钛酸酯偶联剂处理填料，混合后通过挤出成型制备管材。当超高分子量聚乙烯为60％、hdpe为25％、纳米s
4、上述改性方法均基于uhmwpe挤出成型，并不完全适合超高分子量聚乙烯注塑成型的耐热改性，这是由于注塑成型制备超高分子量聚乙烯制品与挤出成型制备超高分子量聚乙烯制品存在显著不同。超高分子量聚乙烯注塑成型时，从注塑机喷嘴射出的超高分子量聚乙烯熔体将转变为“喷射流”粉末颗粒，注入模具后在高压下互相融合，经冷却而形成内部密实、表面光滑的制品，这与超高分子量聚乙烯挤出成型时树脂逐步熔融，在机头压力作用下熔体逐渐变为型坯，冷却定型后得到制品的成型原理是不同的。因此，基于挤出成型的超高分子量聚乙烯耐热改性方法，并不完全适用于超高分子量聚乙烯注塑成型。且在实验中发现，超高分子量聚乙烯注塑成型时添加无机填料往往导致注塑制品冲击强度急剧下降(以至于无法使用)，热变形温度也难以得到明显提升，这可能与无机填料颗粒阻碍超高分子量聚乙烯“喷射流”粉末颗粒的融合有关。而有的耐热改性虽然提高了超高分子量聚乙烯的热变形温度，但添加的组分可能会严重损害超高分子聚乙烯的耐磨性，这使得单方面的耐热改性失去使用价值。
5、为了提高超高分子量聚乙烯的耐热性，也有文献采取对超高分子量聚乙烯进行交联的方法。论文“化学交联对超高分子量聚乙烯结构和性能的影响”(胡平等，塑料，1989年第2期)公开了采用压制烧结工艺研究dcp交联剂含量对超高分子量聚乙烯的凝胶率(交联度)和热变形温度的影响。当dcp含量为0.25％，超高分子量聚乙烯试样的凝胶率为75.1％，热变形温度由纯料的74℃提高到85℃，提高幅度为14.9％；当dcp含量为2％，超高分子量聚乙烯试样的凝胶率为89.1％，热变形温度提高到87℃，提高幅度为17.6％。
6、论文“化学交联超高分子量聚乙烯的结晶行为与力学性能分析”(刘颖等，塑料，2004年第1期)公开了采用压制烧结工艺研究硅烷交联和过氧化物交联对超高分子量聚乙烯热变形温度的影响。过氧化物交联样品的凝胶率为97.47％，其热变形温度由纯料的95℃降为49℃，下降幅度为48.4％；硅烷交联样品的凝胶率为97.02％，热变形温度降为76℃，下降幅度为20％。
7、论文“过氧化物交联超高分子量聚乙烯的结构与性能”(刘群等，工程塑料应用，2018年第11期)公开了利用压制烧结法制备交联超高分子量聚乙烯片材。添加dcp交联剂含量为0.5-2.5％，tg和dtg测试表明，dcp含量为2％时的5％失重温度(t5)和最大失重速率所对应的温度(tmax)相比纯料都提高了5℃左右。
8、经验证，在以往的超高分子量聚乙烯注塑成型实验中，添加常规含量的交联剂，无法得到密实的注塑制品，分析表明，这是由于超高分子量聚乙烯发生交联反应后，改变了超高分子量聚乙烯的粘弹流变特性，加剧了“喷射流”现象，使得“喷射流”粉末颗粒难以实现高压融合，而无法得到致密制品。
9、本专利技术通过大量实验，提出基于注塑成型制备耐热、耐磨超高分子量聚乙烯的新方法。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于注塑成型制备耐热、耐磨超高分子量聚乙烯的方法与应用，在提高超高分子量聚乙烯耐热性的同时，保持其耐磨、抗冲击等优异性能，解决了超高分子量聚乙烯在耐磨应用场合的耐热性差的问题。
2、为了实现专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于注塑成型制备耐热、耐磨超高分子量聚乙烯的方法，成型物料的组成为：超高分子量聚乙烯树脂与润滑剂的总量为100重量份，极微含量的交联剂0.001～0.09重量份，抗氧剂0.2-0.8重量份，微粉聚四氟乙烯蜡0-20重量份；其中抗氧剂用于防止或减小注塑成型过程中超高分子量聚乙烯发生热降解，微粉聚四氟乙烯蜡主要是利用其高耐热性和较好的流动性。
4、在本专利技术的优选的实施方式中，所述的超高分子量聚乙烯树脂的分子量为150-1050万，优选分子量为250-950万。
5、在本专利技术的优选的实施方式中，超高分子量聚乙烯树脂与润滑剂的组成中，超高分子量聚乙烯树脂的含量为85％-95％，润滑剂的含量为5-15％；润滑剂的作用是提高注塑成型过程中的物料流动性能。
6、在本专利技术的优选的实施方式中，交联剂为有机过氧化物交联剂，选自但不限于双叔丁基过氧化异丙基苯(bibp)、过氧化二异丙苯(dcp)、过氧化二叔丁基(dtbp)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(dbph)中的一种或几种；交联剂优选为过氧化二异丙苯(dcp)或2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(dbph)。
7、其中，当微粉聚四氟乙烯蜡添加量为0时，即组分中不添加聚四氟乙烯蜡，以交联作用为主提高注塑超高分子量聚乙烯的耐热性，则交联剂含量宜为0.005-0.09重量份，且当选用dcp交联剂，交联剂含量宜小于0.02重量份，当选用dbph交联剂，交联剂含量宜小于0.09重量份；由于螺杆剪切塑化、混合作用促使超高分子量聚乙烯中在机筒内发生适度的高效交联反应，从而使注塑超高分子量聚乙烯获得高耐热性。当交联剂含量过高，注塑制品内部产生孔隙结构，这是由于此时过度交联反应导致“喷射流”粉末颗粒的流变特性和形态发生剧变，导致其难以实现致密压缩融合而在制品内部产生孔洞缺陷，且注塑制品表面出现粗糙、凹陷变形等缺陷，相应地，热本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于注塑成型制备耐热、耐磨超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，成型物料的组成为：超高分子量聚乙烯树脂与润滑剂的总量为100重量份，极微含量的交联剂0.001～0.09重量份，抗氧剂0.2-0.8重量份，微粉聚四氟乙烯蜡0-20重量份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯树脂的分子量为150-1050万；优选分子量为250-950万。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超高分子量聚乙烯树脂与润滑剂的组成中，超高分子量聚乙烯树脂的含量为85％-95％，润滑剂的含量为5-15％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，交联剂为有机过氧化物交联剂，选自但不限于双叔丁基过氧化异丙基苯(BIBP)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二叔丁基(DTBP)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPH)中的一种或几种；交联剂优选为过氧化二异丙苯(DCP)或2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPH)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当微粉聚四氟乙烯蜡添加量为0时，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当微粉聚四氟乙烯蜡添加量大于0时，其添加量为10-15重量份，且交联剂宜小于0.005重量份；且微粉聚四氟乙烯蜡添加量越大，交联剂添加量越小。
7.根据权利1～6中任一项所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：先将极微含量的交联剂与润滑剂、抗氧剂和微粉聚四氟乙烯蜡进行预混合，混合均匀后再将该混合物与超高分子量聚乙烯进行混合，混合均匀后直接喂入注塑机进行高压高速注塑成型，冷却后得到密实、光滑的耐热、耐磨超高分子量聚乙烯注塑制品。
8.权利要求7所述的方法在基于注塑成型或挤出成型制备耐热、耐磨超高分子量聚乙烯中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于注塑成型制备耐热、耐磨超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，成型物料的组成为：超高分子量聚乙烯树脂与润滑剂的总量为100重量份，极微含量的交联剂0.001～0.09重量份，抗氧剂0.2-0.8重量份，微粉聚四氟乙烯蜡0-20重量份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯树脂的分子量为150-1050万；优选分子量为250-950万。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超高分子量聚乙烯树脂与润滑剂的组成中，超高分子量聚乙烯树脂的含量为85％-95％，润滑剂的含量为5-15％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，交联剂为有机过氧化物交联剂，选自但不限于双叔丁基过氧化异丙基苯(bibp)、过氧化二异丙苯(dcp)、过氧化二叔丁基(dtbp)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(dbph)中的一种或几种；交联剂优选为过氧化二异丙苯(dcp)或2,5-二甲基-2,5-...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。