超高分子量聚乙烯加工流动性和力学性能的研究

摘要

本文主要是从加工流动性方面对超高分子量聚乙烯进行改性，在保证超高分子量聚乙烯高冲击强度和高耐磨的前提下，对超高分子量聚乙烯共混体系的加工流动性进行改善，使其能在普通的双螺杆挤出设备和注塑机等成型加工设备上加工成型。本文主要内容包括∶
　　(1)用HDPE改性UHMWPE的加工流动性和力学性能，研究HDPE的含量对UHMWPE/HDPE共混体系的影响。结果表明，当UHMWPE∶HDPE=60∶40时，效果较好。HDPE不仅能够改善复合材料的加工流动性，而且还能改善UHMWPE/HDPE共混体系与改性剂的相容性。
　　(2)用超支化聚酯C102和H202分别对UHMWPE/HDPE共混体系进行改性。结果发现，综合比较复合材料的加工流动性和力学性能，C102对复合材料的改性效果明显优于H202，得到较优配方UHMWPE∶HDPE∶C102=60∶40∶5。
　　(3)用PE蜡、高密度PE蜡和低密度氧化PE蜡分别和硬脂酸复配对UHMWPE/HDPE共混体系进行改性。结果发现，PE蜡和低密度氧化PE蜡分别和硬脂酸复配对复合材料的加工流动性的改善都能取得较好的效果，得到UHMWPE∶HDPE∶PE蜡∶硬脂酸=60∶40∶3∶2和UHMWPE∶HDPE∶低密度氧化PE蜡∶硬脂酸=60∶40∶3∶2这两个较优配方。
　　(4)用不同分子量的超高分子量聚乙烯作为基体，研究超高分子量聚乙烯的分子量对复合材料的影响。结果发现，低密度氧化PE蜡在以分子量为250万的超高分子量聚乙烯为基体的体系中的效果要比PE蜡好，而PE蜡在以分子量为450万的超高分子量聚乙烯为基体的体系中的改性效果要比低密度氧化PE蜡好。
　　(5)用膨胀石墨对前面改性的较优配方进行优化。结果发现，在C102共混体系的基础上添加膨胀石墨不仅没有达到改善复合材料的加工流动性的效果，反而使得复合材料的加工流动性(0.108g/10min降为0.0424 g/10min)变差了。而在PE蜡和低密度氧化PE蜡共混体系的基础上添加膨胀石墨取得了较好的效果。添加适量的膨胀石墨不仅能改善复合材料的加工流动性(PE蜡体系从0.1766g/10min提高到0.3418g/10min，而低密度氧化PE蜡体系从0.112g/10min提高到0.2036 g/10min)，而且对复合材料的耐磨性也有一定的改善(PE蜡体系干摩擦系数从0.225降为0.20)。得到了五个较优的配方，它们的耐磨性和冲击强度都比市售样品（干摩擦系数0.235，冲击强度33kJ/m2）好，只有一个配方的加工流动性比市售样品稍差(市售为0.2239g/10min，配方为0.2036 g/10min)。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 超高分子量聚乙烯的改性研究

1．2．1 超高分子量聚乙烯的流动改性

1．2．2 超高分子量聚乙烯的耐磨改性

1．2．3 超高分子量聚乙烯的抗静电阻燃改性

1．2．4 超高分子量聚乙烯的耐热改性

1．2．5 超高分子量聚乙烯的粘附性改性

1．3 超高分子量聚乙烯的应用

1．3．1 超高分子量聚乙烯在采矿中的应用

1．3．2 超高分子量聚乙烯在化工机械设备的应用

1．3．3 超高分子量聚乙烯在纺织机械领域的应用

1．3．3 超高分子量聚乙烯在食品机械和包装领域的应用

1．3．4 超高分子量聚乙烯在医疗器械的应用

1．4 本论文研究意义、主要研究内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 主要研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验仪器设备及原料

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验原料

2．2 实验工艺流程

2．2．1 高速混合

2．2．2 复合材料制备

2．2．3 性能测试与表征

第三章 结果与讨论

3．1 HDPE改性UHMWPE

3．2 超支化聚酯改性

3．2．1 不同超支化聚酯用量对UHMWPE／HDPE的影响

3．2．2 相同超支化聚酯用量对UHMWPE／HDPE的影响

3．3 流动改性剂改性

3．3．1 流动改性剂对加工流动性的影响

3．3．2 PE蜡和硬脂酸的不同配比对UHMWPE／HDPE的影响

3．3．3 PE蜡和硬脂酸的同一配比对UHMWPE／HDPE的影响

3．3．4 其他PE蜡和硬脂酸改性UHMWPE／HDPE

3．4 超高分子量聚乙烯的分子量对复合材料的影响

3．5 膨胀石墨优化

3．5．1 膨胀石墨改性超支化聚酯C102体系

3．5．2 膨胀石墨改性PE蜡和硬脂酸体系

3．5．3 膨胀石墨改性低密度氧化PE蜡和硬脂酸体系

3．5．4 膨胀石墨改性不同分子量的超高分子量聚乙烯体系

3．6 配方优化

3．7 负载和温度对复合材料的加工流动性的影响

第四章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果