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超高分子量聚乙烯的开发和应用四是嘛

发布时间:2021-07-17 00:02:06 阅读: 来源:压接钳厂家
超高分子量聚乙烯的开发和应用四是嘛

超高分子量聚乙烯的开发和应用(四)

3.2.2 流动改进剂改性

流动改进剂促进了长链分子的解缠,并在大分子之间起润滑作用,改变了大分子链间的能量传递,从而使得链段位移变得容易,改善了聚合物的流动性。

用于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的流动改进剂主要是指脂肪族碳氢化合物及其衍生物。其中脂肪族碳氢化合物有:碳原子数在22以上的n-链烷烃及以其作主成分的低级烷烃混合物;石油分裂精制得到的石蜡等。其衍生物是指末端含有脂肪族烃基、内部含有1个或1个以上(最好为1个或2个)羧基、羟基、酯基、羰基、氮基甲酰基、巯基等官能团;碳原子数大于8(最好为12~50)并且分子量为130~2000(以200~800为最佳)的脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪族酰胺、脂肪硫醇等。举例来说,脂肪酸有:癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬酯酸、油酸等。

我国制备了一种有效的流动剂(MS2)〔17〕,添加少量(0.6%~0.8%)就能显著改善超高分子量聚乙烯(UHMW对科学研究和材料分析就需要0.5级精度的实验机;其实对0.5级和1级精度的实验机在技术上差别其实不明显-PE)的流动性,使其熔点下降达10℃之多,能在普通注塑机上注塑成型,而且拉伸强度仅有少许降低。

另外,用苯乙烯及其衍生物改性超高分子量聚乙烯(UHMW-PE),除可改善加工性能使制品易于挤出外,还可保持超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)优良的耐摩擦性和耐化学腐蚀性〔18〕;1,1-二苯基乙炔〔19〕、苯乙烯衍生物〔20〕、四氢化萘〔21〕皆可使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)获得优良的加工性能,同时使材料具有较高的冲击强度和耐磨损性。

3.2.3 液晶高分子原位复合材料

液晶高分子原位复合材料是指热致液晶高分子(TLCP)与热塑性树脂的共混物,这种共混物在熔融加工过程中,由于TLCP分子结构的刚直性,在力场作用下可自发地沿流动方向取向,产生明显的剪切变稀行为,并在基体树脂中原位就地形成具有取向结构的增强相,即就地成纤,从而起到增强热塑性树脂和改善加工流动性的作用。清华大学赵安赤等采用原位复合技术,对超高分子量聚乙烯(UHM蠕变实验机W-PE)加工性能的改进取得了明显的效果〔22〕。

用TLCP对超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)进行改性,不仅提高了加工时的流动性,采用通常的热塑加工工艺及通用设备就能方便地进行加工,而且可保持较高的拉伸强度和冲击强度,耐磨性也有较大提高。

3.3 聚合填充型复合材料

高分子合成中的聚合填充工艺是一种新型的聚合方法,它是把填料进行处理,使其粒子表面形成活性中心,在聚合过程中让乙烯、丙烯等烯烃类单体在填料粒子表面聚合,形成紧密包裹粒子的树脂,最后得到具有独特性能的复合材料。它除具有掺混型复合材料性能外,还有自己本身的特性:首先是不必熔融聚乙烯树脂,可保持填料的形状,制备粉状或纤维状的复合材料;其次,该复合材料不受填料/树脂组成比的限制,一般可任意设定填料的含量;另外,所得复合材料是均匀的组合物,不受填料比重、形状的限制。

与热熔融共混材料相比,由聚合填充工艺制备的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料中,填料粒子分散良好,且粒子与聚合物基体的界面结合也较好。这就使得复合材料的拉伸强度、冲击强度与超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)相差不大,却远远好于共混型材料,尤其是在高填充情况下,对比更加明显,复合材料的硬度、弯曲强度,尤其是弯曲模量比纯超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)提高许多,尤其适用作轴承、轴座等受力零部件。而且复合材料的热力学性能也有较好的改善:维卡软化点提高近30℃,热变形温度提高近20℃,线膨胀系数下降20%以上。是目前利用范围最广因此,此材料可用于温度较高的场合,并适于制造轴承、轴套、齿轮等精密度要求高的机械零件。

采用聚合填充技术还可通过向聚合体系中通入氢或其它链转移剂,控制超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)分子量大小,使得树脂易加工〔23〕。

美国专利〔24〕用具有酸中性表面的填料:水化氧化铝、二氧化硅、水不溶性硅酸盐、碳酸钙、碱式碳酸铝钠、羟基硅灰石和磷酸钙制成了高模量的均相聚合填充超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料。另有专利〔25〕指出,在60℃,1.3MPa且有催化剂存在的条件下,使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)在庚烷中干燥的 氧化铝表面聚合,可得到高模量的均相复合材料。齐鲁石化公司研究院分别用硅藻土、高岭土作为填料合成了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料〔26〕。

3.4 超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的自增强〔27、28〕

在超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)基体中加入超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维,由于基体和纤维具有相同的化学特征,因此化学相容性好,两组份的界面结合力强,从而可获得机械性能优良的复合材料。超高分子量聚乙烯(UHMW能做多种实验-PE)纤维的加入可使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的拉伸强度和模量、冲击强度、耐蠕变性大大提高。与纯超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)相比,在超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)中加入体积含量为60%的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维,可使最大应力和模量分别提高160%和60%。这种自增强的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)材料尤其适用于生物医学上承重的场合,而用于人造关节的整体替换是近年来才倍受关注的,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)自增强材料的低体积磨损率可提高人造关节的使用寿命。

(一)(二)(三)(四)(五)

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