一种改善超高分子量聚乙烯加工流变性能的新方法

摘要

本发明公开了一种改善超高分子量聚乙烯加工流变性能的新方法。是通过在超高分子量聚乙烯中加入少量的超支化聚酯－酰胺聚合物，在转矩流变仪上混炼均匀后，即可显著改善超高分子量聚乙烯的加工流变性能。可显著降低超高分子量的熔融粘度。本发明在超高分子量聚乙烯加工领域有着良好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于聚乙烯复合材料加工技术领域，特别涉及一种改善超高分子量聚乙烯加工流变性能的新方法。

背景技术

超支化聚合物具有较低的熔融粘度，它在传统聚合物流变行为改性方面有着很大的应用价值。在美国专利USP487875报道共聚物与硬脂酸盐配合作为超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的润滑剂，可显著提高UHMWPE的加工性能，使其能在普通单螺杆挤出机或注射机上进行加工。赵安赤等人在1997年第6期的《塑料科技》中报道了采用液晶(LCP)改性UHMWPE，在UHMWPE的改性领域内取得了突破性进展。中科院化学所研究出了用纳米级层状硅酸盐改性UHMWPE。它们的片层之间结合力相对较弱，摩擦系数很小，利用片层之间的相对滑动可提高UHMWPE熔体的流动性，从而改善其加工性能；且片层内部结构紧密，刚度很高，在二维方向上对UHMWPE的性能有一定增强作用。如在聚苯乙烯中添加超支化聚苯5％时，共混物在120℃的熔融粘度可降至原来的80％。

UHMW-PE是一种综合性能优异的热塑性工程塑料。因其具有杰出的耐磨性(比钢铁耐磨8～9倍)、优异的耐冲击(是聚碳酸酯的2倍、ABS的5倍、聚甲醛的15倍)、摩擦系数低(其动摩擦系数为0.10～0.22，可与聚四氟乙烯相媲美，是理想的润滑材料)、耐化学药品性、耐低温性及消音性等优点，超支化聚合物的独特的三维分子结构使其具有低粘度、高反应活性和良好的相溶性等优良性能，众多可改性的端基使超支化聚合物在涂料领域具有广阔的应用前景。所以超支化聚合物完全有可能取代树枝状聚合物，在涂料、粘合剂、药物缓释剂、高分子催化剂、相转移剂、晶体成核剂、有机—无机参杂物的结构控制剂、功能膜材料、自组装等方面开发应用。因而在世界范围内倍受人们的青睐。其消费总量一直保持持续增长的势头。80年代以前，世界平均增长率为8.5％，进入80年代以后，增长率高达16％，1990年世界消费总量达到5万吨。

但是由于超高分子量聚乙烯加工时的熔融粘度极高，高达108Pa·s，流动性极差，其熔体流动指数几乎为零，所以很难直接进行挤出或注射成型，采用通常热塑性塑料的加工方法就可以对UHMW-PE进行加工是世界各国竟相攻坚的科研课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善超高分子量聚乙烯加工流变性能的新方法，其特征在于：将分子量为100万-300万的超高分子量聚乙烯与重量比1％-10％聚酯-酰胺超支化聚合物手动搅拌均匀5分钟，在Haake Rheomix 600转矩流变仪上混炼均匀，混炼温度为180-280℃，转速为5-60转/分的条件下，混炼5-50分钟，记录扭矩随时间变化数据至变化稳定。

本发明的有益效果是通过加入少量的超支化聚酯—酰胺聚合物，即可显著改善超高分子量聚乙烯的加工流变性能。可显著降低超高分子量的熔融粘度。

具体实施方式

本发明为一种改善超高分子量聚乙烯加工流变性能的新方法。其特征在于：将分子量为100万-300万超高分子量聚乙烯与重量比1％-10％聚酯-酰胺超支化聚合物手动搅拌均匀5分钟，在Haake Rheomix 600转矩流变仪上混炼均匀，混炼温度为180-280℃，转速为5-60转/分的条件下，混炼5-50分钟，记录扭矩随时间变化数据至变化稳定。

实施例：

1.分子量为200万的超高分子量聚乙烯50份，聚酯-酰胺超支化聚合物1份，常温下混合均匀合250合下下Haake Rheomix 600转矩流变仪转速为30转/min.混炼15-30分钟，记录数据至变化稳定

2.聚酯-酰胺超支化聚合物份数改为2份，其它同上。

3.聚酯-酰胺超支化聚合物份数改为3份，其它同上。

4.聚酯-酰胺超支化聚合物份数改为5份，其它同上。

5.实施例1中超高分子量聚乙烯的分子量改为300万，聚酯-酰胺超支化聚合物份数改为3份，其他同上

6.实施例1中超高聚乙烯的分子量改为300万，聚酯-酰胺超支化聚合物份数改为5份，其它同上。

比较例：

1.实施例1中，采用分子量为200万得超高分子量聚乙烯，直接用HaakeRheomix600转矩流变仪测得其熔融扭矩，其它相同。

2.实施例1中，采用分子量为300万得超高分子量聚乙烯，直接用HaakeRheomix 600转矩流变仪测得其熔融扭矩，其它相同。

以上各例通过Haake Rheomix 600转矩流变仪测得的扭矩值如下表所示。

        PF₂对超高分子量聚乙烯的流变扭矩的影响

实施例       PF₂添加量   混合熔体扭矩    扭矩值降低程度

             (wt％)       (N·m)          (％)

比较例1      0            40              0

实施例1      1            28              30

实施例2      2            24              40

实施例3      3            6               85

实施例4      5            4               90

比较例2      0            53              0

实施例5      3            48              9

实施例6      5            25              53

对比实施例可以发现，通过改性的超高分子量聚乙烯通过Haake Rheomix600转矩流变仪测得的熔融扭矩都有所降低，当加入的该性超支化聚合物含量在3％时，即可降纯的超高分子量聚乙烯的熔融扭矩降低85％(200万级)和53％(300万级)，改性效果明显。