一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法技術(shù)

一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域，其特征在于包括如下步驟：（1）稱取干燥好的UHMWPE在恒溫磁力攪拌機(jī)上邊加熱邊攪拌備用；（2）稱取混好的料裝入磨具中，進(jìn)行預(yù)壓；（3）將預(yù)壓好的磨具放入熱爐中進(jìn)行加熱；（4）隨后再次將磨具放入熱爐中加熱；（5）最后在對(duì)其進(jìn)行最后壓力壓制，然后脫模完成制備。采用交聯(lián)劑和納米粒子協(xié)同改性UHMWPE，制備出耐磨性性能優(yōu)異的復(fù)合材料，且本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)所述制備方法工藝簡(jiǎn)單易于操作，適于推廣應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法。
技術(shù)介紹
超高分子量聚乙烯UHMWPE是一種線性的分子量很大的聚合物，沒(méi)有支鏈，幾乎不含不飽和基團(tuán)，也不含活性基團(tuán)，所以UHMWPE可以在低溫條件下使用，有資料顯示，在-196℃液氮環(huán)境下UHMWPE還表現(xiàn)出了良好的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度；同時(shí)因?yàn)檫@種高度線性的結(jié)構(gòu)，UHMWPE也表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐腐蝕性，對(duì)于大部分的酸堿鹽都不被腐蝕，只有在高溫下才微溶于某些有機(jī)溶劑。工程塑料具有很多優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，包括抗拉強(qiáng)度、高的韌性、低摩擦系數(shù)和耐化學(xué)腐蝕性等等，而這些性能都是很多金屬所不具備的，因此工程塑料在很多領(lǐng)域里可以用來(lái)代替金屬的作用，而超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一種新型工程材料，所以其具有非常廣泛的應(yīng)用價(jià)值和研究前景。UHMWPE的耐磨性是塑料之首，耐磨性比鋼鐵高7-8倍，沖擊強(qiáng)度更是比PC高2倍，比ABS高出4倍，比POM高14倍；而且具有其他材料無(wú)可比擬的消音性、耐化學(xué)腐蝕、耐低溫和摩擦系數(shù)低的性能，在生物、信息、化工、醫(yī)學(xué)、電子、紡織機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是UHMWPE也具有一些缺點(diǎn)，比如抗磨粒磨損性能不夠好，表面硬度偏低和抗蠕變能力弱等等，因此，對(duì)UHMWPE進(jìn)行性能改性使其更好的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中是非常必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)旨在解決上述問(wèn)題，提供一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）稱取干燥好的UHMWPE在恒溫磁力攪拌機(jī)上邊加熱邊攪拌，加入交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用無(wú)水乙醇稀釋?zhuān)訜釡囟葹?0℃，待無(wú)水乙醇蒸發(fā)完全后停止加熱，備用；（2）稱取15-20g步驟（1）混好的料裝入磨具中，進(jìn)行預(yù)壓，壓力為6MPa，保壓時(shí)間為60s；（3）將預(yù)壓好的磨具放入熱爐中進(jìn)行加熱，待溫度為135℃后，在此溫度下保溫20min；20min后再次對(duì)其進(jìn)行壓制，此次壓力為12MPa，保壓時(shí)間為5min；（4）隨后再次將磨具放入熱爐中加熱，在205℃保溫30min；（5）最后在對(duì)其進(jìn)行最后12MPa壓力寫(xiě)壓制，然后脫模完成制備。本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，所述UHMWPE的干燥溫度為90℃，干燥時(shí)間為12h。本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，所述交聯(lián)劑為硅烷交聯(lián)劑。本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，所述脫模后放在95℃的水浴中加熱24h。本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，所述保壓時(shí)間5min。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)效果在于：本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，采用交聯(lián)劑和納米粒子協(xié)同改性UHMWPE，制備出耐磨性性能優(yōu)異的復(fù)合材料，且本專(zhuān)利技術(shù)所述制備方法工藝簡(jiǎn)單易于操作，適于推廣應(yīng)用。具體實(shí)施方式實(shí)施例1一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）稱取干燥好的UHMWPE在恒溫磁力攪拌機(jī)上邊加熱邊攪拌，加入交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用無(wú)水乙醇稀釋?zhuān)訜釡囟葹?0℃，待無(wú)水乙醇蒸發(fā)完全后停止加熱，備用；（2）稱取15-20g步驟（1）混好的料裝入磨具中，進(jìn)行預(yù)壓，壓力為6MPa，保壓時(shí)間為60s；（3）將預(yù)壓好的磨具放入熱爐中進(jìn)行加熱，待溫度為135℃后，在此溫度下保溫20min；20min后再次對(duì)其進(jìn)行壓制，此次壓力為12MPa，保壓時(shí)間為5min；（4）隨后再次將磨具放入熱爐中加熱，在205℃保溫30min；（5）最后在對(duì)其進(jìn)行最后12MPa壓力寫(xiě)壓制，然后脫模完成制備。本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，所述UHMWPE的干燥溫度為90℃，干燥時(shí)間為12h。本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，所述交聯(lián)劑為硅烷交聯(lián)劑。本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，所述脫模后放在95℃的水浴中加熱24h。本專(zhuān)利技術(shù)所述的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，所述保壓時(shí)間5min。UHMWPE復(fù)合材料的尺寸為80mm×10mm×5mm，對(duì)偶件材質(zhì)為GGr15鋼球，直徑為5mm，測(cè)試在室溫下相對(duì)濕度為(60±3)%的條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)單位面積上的壓力為10MPa，往復(fù)距離為5mm，測(cè)試持續(xù)2個(gè)小時(shí)。實(shí)驗(yàn)前先用酒精將試件表面和對(duì)偶件擦拭干凈，目的是出去雜質(zhì)和油質(zhì)，待晾干稱其重量m0后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再進(jìn)行稱量m1，隨著滑動(dòng)速度的增加，UHMWPE及DTBP交聯(lián)的UHMWPE材料的摩擦系數(shù)也逐漸增大；摩擦系數(shù)增加的主要原因是，隨著滑動(dòng)速度的增加，會(huì)使表面摩擦熱增加、溫度升高，而在一定范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)會(huì)隨著溫度的升高而增加，從而也造成磨損量的增加。不論是否經(jīng)過(guò)交聯(lián)劑DTBP的交聯(lián)改性，材料的摩擦系數(shù)對(duì)速度的改變都是比較敏感，特別是滑動(dòng)速度從75r/min改變到105r/min時(shí)，材料的摩擦系數(shù)發(fā)生了較大的變化。但是隨著交聯(lián)劑用量的增加，滑動(dòng)速度對(duì)摩擦系數(shù)的敏感性減小，速度為35r/min時(shí)，當(dāng)DTBP含量大于0.2%時(shí)，摩擦系數(shù)逐漸變大，而且漲幅較大；速度為70r/min時(shí)，當(dāng)DTBP含量大于0.2%時(shí)，雖然摩擦系數(shù)逐漸增大，但是增大幅度卻不是很明顯；而速度為105r/min時(shí)，DTBP含量大于0.4%時(shí)，摩擦系數(shù)甚至呈減小的趨勢(shì)。這說(shuō)明，經(jīng)過(guò)DTBP改性的UHMWPE與純UHMWPE相比，雖然兩者的摩擦系數(shù)都隨滑動(dòng)速度的增大而增大，但是DTBP改性的UHMWPE對(duì)滑動(dòng)速度的敏感度終究比純UHMWPE的小。UHMWPE及DTBP交聯(lián)的UHMWPE材料的比磨損率都隨著滑動(dòng)速度的增大而增加，進(jìn)一步說(shuō)明材料的耐磨性隨速度的增大而減小；對(duì)于在不同的滑動(dòng)速度下，材料的比磨損率均呈先減小后增大的趨勢(shì)，且均是當(dāng)DTBP含量為0.4%-0.45%時(shí)，材料的比磨損率最低，耐磨性最佳；從整體來(lái)看，當(dāng)速度為（35r/min、75r/min）時(shí)，比磨損率變化幅度大，及材料的耐磨性變化幅度大，但當(dāng)速度進(jìn)一步增大時(shí)，材料的耐磨性變化幅度反而減小。由此可以得出，不論在何種速度條件下，UHMWPE經(jīng)過(guò)DTBP化學(xué)交聯(lián)改性后聚合物的耐磨性得到提高。當(dāng)DTBP含量為0.2%-0.3%時(shí)，改性的UHMWPE的摩擦系數(shù)最小；當(dāng)DTBP含量為0.4%-0.45%時(shí)，改性的UHMWPE的比磨損率最小。所以，用DTBP改性UHMWPE存在一個(gè)最佳的范圍，當(dāng)DTBP用量在0.2%-0.45%之間時(shí)，UHMWPE的摩擦系數(shù)最小，耐磨性最佳。，與DTBP一樣，在不同的滑動(dòng)速度下，交聯(lián)的UHMWPE的摩擦系數(shù)也隨滑動(dòng)速度的增大而增大；無(wú)論在何種條件下，UHMWPE的摩擦系數(shù)隨交聯(lián)劑A-151含量的增大均呈先減小后增大的趨勢(shì)；從整體來(lái)看，A-151交聯(lián)改性的摩擦系數(shù)對(duì)滑動(dòng)速度的敏感性并不大，無(wú)論是低速還是高速當(dāng)A-151用量大于0.2%時(shí)，材料的摩擦系數(shù)隨交聯(lián)劑用量的增大變化并不是很大，這一點(diǎn)與用DTBP改性UHMWPE不一樣。不同的滑動(dòng)方式下，UHMWPE的摩擦系數(shù)隨交聯(lián)劑用量變化而變化的趨勢(shì)是相同的，即隨著交聯(lián)劑用量的增加，摩擦系數(shù)呈先減小后增大的趨勢(shì)。以往復(fù)摩擦條件下為例，當(dāng)DTBP和A-151的用量均為0.25%左右時(shí)，材料的摩擦系數(shù)達(dá)到最小，分別約為0.14和0.105，比本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）稱取干燥好的UHMWPE?在恒溫磁力攪拌機(jī)上邊加熱邊攪拌，加入交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用無(wú)水乙醇稀釋?zhuān)訜釡囟葹?0℃，待無(wú)水乙醇蒸發(fā)完全后停止加熱，備用；（2）稱取15?20g?步驟（1）混好的料裝入磨具中，進(jìn)行預(yù)壓，壓力為6MPa，保壓時(shí)間為60s；（3）將預(yù)壓好的磨具放入熱爐中進(jìn)行加熱，待溫度為135℃后，在此溫度下保溫20min；20min后再次對(duì)其進(jìn)行壓制，此次壓力為12MPa，保壓時(shí)間為5min；（4）隨后再次將磨具放入熱爐中加熱，在205℃保溫30min；（5）最后在對(duì)其進(jìn)行最后12MPa壓力寫(xiě)壓制，然后脫模完成制備。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）稱取干燥好的UHMWPE在恒溫磁力攪拌機(jī)上邊加熱邊攪拌，加入交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用無(wú)水乙醇稀釋?zhuān)訜釡囟葹?0℃，待無(wú)水乙醇蒸發(fā)完全后停止加熱，備用；（2）稱取15-20g步驟（1）混好的料裝入磨具中，進(jìn)行預(yù)壓，壓力為6MPa，保壓時(shí)間為60s；（3）將預(yù)壓好的磨具放入熱爐中進(jìn)行加熱，待溫度為135℃后，在此溫度下保溫20min；20min后再次對(duì)其進(jìn)行壓制，此次壓力為12MPa，保壓時(shí)間為5min；（4）隨后再次將磨具放入熱爐中加熱，在2...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郝青，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：陜西環(huán)珂生物科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61