本发明专利技术公开了一种利用界面缩聚改性超高分子量聚乙烯表面的方法，该方法包括将超高分子量聚乙烯粉末浸泡在含两个或两个以上酰氯基团或异氰酸酯基团的反应单体溶液中，再加入到含有两个或两个以上胺基或羟基的反应单体溶液中，经搅拌分散，通过界面缩聚在超高分子量聚乙烯粉末表面生成一层聚脲和/或聚氨酯和/或聚酰胺薄膜，从而有效地改善UHMWPE粉末表面的相容性和粘结性，同时不改变UHMWPE粉末本身性能。另外，本发明专利技术的UHMWPE粉末表面改性方法操作简单、对设备要求低、处理速度快而且处理效果好，是一种易于进行工业化生产的UHMWPE粉末表面改性方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物表面改性
，特别涉及一种利用界面缩聚改性超高分子量聚乙烯表面的方法，旨在提高超高分子量聚乙烯粉末表面的相容性和粘结性能。
技术介绍
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种平均分子质量在百万以上的聚乙烯材料，它的分子链为线性结构，具有优越的耐磨性、超高模量、高韧性、自润滑、耐环境应力开裂、化学稳定、抗疲劳、摩擦系数小等优点。UHMWPE通常采用淤桨法合成技术，在Zieglar-Natta催化剂作用下低压间歇聚合得到UHMWPE粉末。UHMWPE粉末经加工后可制成各种材料，如板材、型材、薄膜和纤维。例如，UHMWPE经过凝胶纺丝超倍拉后制成UHMWPE纤维，UHMWPE纤维复合材料具有耐冲击和耐切割性能，广泛应用于渔网、降落伞绳索、防弹制品、防切割手套等方面。UHMWPE的生产加工已有三十多年历史，目前全球UHMWPE年产量为8 10万吨，我国UHMWPE年产量为1 2万吨。如果UHMWPE粉末能够直接和其他树脂共混，使这种高性能粉末得到广泛应用，对拓展聚烯烃的应用领域具有重大意义。但是，UHMWPE分子链的结构单元为-CH2-，表面无极性基团，表面能低，加工过程中添加剂等杂质在表面形成弱边界层， 这些因素都造成UHMWPE表面惰性，与其他树脂之间的相容性很差，限制了它在复合材料方面的应用。因此，对UHMWPE粉末表面进行改性，提高它与其他树脂之间的相容性以及增大它的表面粘结性能，是一项具有重要意义的研究课题。公开号为CN1151417A的中国专利申请公开了一种高和/或超高分子量聚乙烯粉末的亲水改性方法。该方法在HMWPE和/或UHMWPE粉末中添加至少一种水溶性组分和非水溶性组分，经烧结后获得表面亲水性较好的多孔板材。所使用的水溶性组分为水溶性表面活性剂，如水溶性链烷磺酸盐，或者是聚乙二醇以及烷基醚。所使用的非水溶性组分为主链含有4个以上丙二醇结构单元的聚丙二醇单丁醚。Bahattin Aydinli和Teoman Tincer采用辐射接枝法在UHMWPE粉末表面接枝上水溶性乙烯基单体。他们将UHMWPE粉末和乙烯基单体水溶液，例如丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、N’N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮，混合一起，再利用γ射线来引发单体进行表面接枝反应，同时添加微量亚铁离子或铜离子阻止均聚，得到表面亲水性单体接枝率达 30 40 %的UHMWPE粉末。Mallakpour等人用微波辅助高锰酸钾来氧化聚乙烯粉末。聚乙烯粉末和高锰酸钾按一定比例混合放于微波发生装置中辐照。红外结果表明，粉末表面生成了羟基和乙烯基， 这类可反应基团可增强粉末和树脂之间的粘结性能。Dae Hyeok Yang等人将UHMWPE粉末浸渍在MMA/PMMA/二甲苯混合溶液，添加少量过氧化苯甲酰(BPO)和微量对苯二酚，加热进行接枝聚合。接枝后的UHMWPE粉末添加到 PMMA骨水泥中，增强骨水泥的机械强度，同时大幅度降低骨水泥的固化温度。同时他们还对UHMWPE粉末表面进行偶联剂改性，硅烷偶联剂在酸性溶液中水解后黏附在UHMWPE粉末表面，达到表面改性的效果。以上采用物理混合方法、辐照活化接枝或者表面自由基接枝反应等方法对UHMWPE 进行表面改性。但是，采用物理混合方法时，物理混合的效率不高，在混合体系中往往会产生相分离；采用辐照活化接枝、表面自由基接枝反应等方法时，表面接枝的UHMWPE往往会有时效性，即经过一段时间以后，由于高分子链的重构，表面重回化学惰性。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是针对现有的UHMWPE表面改性方法的不足，提供一种UHMWPE 表面改性的新方法，该方法能够有效地提高UHMWPE粉末表面的相容性和粘结性能，同时不改变UHMWPE粉末本身性能，而且该方法工艺简单、对设备要求低、易于进行工业化生产。本专利技术实现上述技术目的所采用的技术方案为一种，包括如下步骤步骤1 将经过50 800目筛子筛选后颗粒均勻的UHMWPE粉末浸泡在丙酮中，超声洗涤0. 5 10小时，经抽滤除去丙酮，然后置于真空烘箱中20 100°C真空烘干3 M 小时，干燥后取出待用；步骤2 将反应单体A溶解在溶剂A中，配成浓度为0. 0001 lg/mL的溶液A ；所述的反应单体A是带有两个或两个以上酰氯基团或异氰酸酯基团的物质；所述的溶剂A为低沸点烃类、氯代烃类、氟代碳烃类、酯类等，选自石油醚、正己烷、庚烷、戊烷、苯、甲苯、二甲苯、异丙苯、正丙苯、对甲乙苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、一氟二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氟三氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、吡啶、 四氢呋喃、呋喃、N’ N-二甲基甲酰胺、N’ N-二甲基乙酰胺、吡咯烷酮、萘、十氢化萘中的一种或几种混合物；步骤3 将步骤1处理后的UHMWPE粉末室温下浸泡在步骤2得到的溶液A中0. 1 3小时，所述的UHMWPE粉末与溶液A的质量体积比为0. 01 20g/mL ；步骤4 反应单体B溶解在溶剂B中，再加入一定量的添加剂，配成反应单体B浓度为0. 0001 lg/mL、添加剂C浓度为0 0. lg/mL的溶液B ；所述的反应单体B为带有两个或两个以上胺基或羟基的物质；所述的溶剂B为去离子水、蒸馏水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、环己醇、苯甲醇、 丙酮、丁酮中的一种或几种混合物。步骤5 将步骤3得到的混合溶液抽滤后搅拌加入到步骤4得到的溶液B中，搅拌速度为100 5000rpm，搅拌时间为5 180分钟；步骤6 将步骤5得到的混合溶液经抽滤除去溶剂，再用去离子水和/或丙酮多次洗涤和抽滤，最后置于真空烘箱中20 100°C真空烘干3 M小时，干燥后取出待用。所述的UHMWPE粉末相对分子质量优选为100万到800万。步骤1中与步骤6中，真空烘箱中的真空度优选为0. 01 0. IMpa0步骤2中，所述的反应单体A选自但不限于乙二酰氯、丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯、辛二酰氯、癸二酰氯、甲基丙二酰氯、乙基乙二酰氯酯、苯磷酰二氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、二氯代甲酸酯、酰氯端基分子量为100 10000的聚氨酯、酰氯端基分子量为100 10000的聚乙二醇、酰氯端基分子量为100 10000的聚氧化甲烯、酰氯端基分子量为100 10000的环氧树脂、六亚甲基二异氰酸酯、亚甲基双(异氰酸苯酯)、异氟尔酮二异氰酸酯、三甲基己二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、邻苯二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多次甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、间苯二甲撑二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、硫代磷酸三苯基异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、异氰酸酯端基分子量为100 10000的聚氨酯、异氰酸酯端基分子量为 100 10000的聚乙二醇、异氰酸酯端基分子量为100 10000的聚氧化甲烯、异氰酸端基分子量为100 10000的环氧树脂中的一种或者几种的混合物。步骤4中，所述的反应单体B选自但不限于三乙烯四胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、 三乙烯二胺、乙醇胺、二乙醇胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、间苯二甲胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺、癸二胺本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．利用界面缩聚改性超高分子量聚乙烯粉末表面的方法，其特征是：包括如下步骤：步骤１：将经过５０～８００目筛子筛选后颗粒均匀的ＵＨＭＷＰＥ粉末浸泡在丙酮中，超声洗涤０．５～１０小时，经抽滤除去丙酮，然后置于真空烘箱中２０～１００℃真空烘干３～２４小时，干燥后取出待用；步骤２：将反应单体Ａ溶解在溶剂Ａ中，配成浓度为０．０００１～１ｇ／ｍＬ的溶液Ａ；所述的反应单体Ａ是带有两个或两个以上酰氯基团或异氰酸酯基团的物质；所述的溶剂Ａ为低沸点烃类、氯代烃类、氟代碳烃类、酯类等，选自石油醚、正己烷、庚烷、戊烷、苯、甲苯、二甲苯、异丙苯、正丙苯、对甲乙苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、一氟二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氟三氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、吡啶、四氢呋喃、呋喃、Ｎ’Ｎ－二甲基甲酰胺、Ｎ’Ｎ－二甲基乙酰胺、吡咯烷酮、萘、十氢化萘中的一种或几种混合物；步骤３：将步骤１处理后的ＵＨＭＷＰＥ粉末室温下浸泡在步骤２得到的溶液Ａ中０．１～３小时，所述的ＵＨＭＷＰＥ粉末与溶液Ａ的质量体积比为０．０１～２０ｇ／ｍＬ；步骤４：反应单体Ｂ溶解在溶剂Ｂ中，配成浓度为０．０００１～１ｇ／ｍＬ的溶液Ｂ；所述的反应单体Ｂ为带有两个或两个以上胺基或羟基的物质；所述的溶剂Ｂ为去离子水、蒸馏水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、环己醇、苯甲醇、丙酮、丁酮中的一种或几种混合物；步骤５：将步骤３得到的混合溶液抽滤后搅拌加入到步骤４得到的溶液Ｂ中，搅拌速度为１００～５０００ｒｐｍ，搅拌时间为５～１８０分钟；步骤６：将步骤５得到的混合溶液经抽滤除去溶剂，再用去离子水和／或丙酮多次洗涤和抽滤，最后置于真空烘箱中２０～１００℃真空烘干３～２４小时，干燥后取出待用。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟炜，乌学东，戴丹，顾群，曾志祥，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：97
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