耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法技術

本發明專利技術公開一種耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：將分子量為200萬左右的超高分子量聚乙烯的粒料加入8wt%的導熱填料、氮化硼、0.5wt%耐磨填料，碳納米管、1wt%交聯促進劑和0.lwt%的抗氧化劑形成混合物；將混合物充分混合后，送入擠出機，加熱熔融后，由擠出機擠出，在加熱過程中，對原料的溫度、壓力實行控制，擠出的材料厚度保持在1~10mm；將所得樣品在空氣中用鈷源的γ射線輻照，輻照劑量為50?180kGy，輻照樣品放入真空條件的烘箱中。本發明專利技術在保證超了超高分子量聚乙烯材料的固有性能穩定的同時，進一步提高超高分子量聚乙烯材料的耐磨性能、導熱性能、耐溫性能和力學強度。

Preparation method of abrasion resistant heat conducting type radiation crosslinked ultrahigh molecular weight polyethylene

The invention discloses a preparation method of a wear-resistant conduction radiation crosslinking of UHMWPE, which comprises the following steps: granular molecular weight UHMWPE around 2 million of the added 8wt% thermal conductive fillers, boron nitride, 0.5wt% wear-resistant filler, carbon nanotubes, 1wt% cross-linking agent and 0.lwt% mixture to form a mixture of antioxidants; after mixing into the extruder, heating and melting, from an extrusion machine, in the heating process, the temperature and pressure of raw materials control, material thickness of the extruded at 1~10mm; the samples by gamma ray irradiation of cobalt source in the air, the radiation dose was 50 180kGy, irradiated sample into the oven in the vacuum condition. In the invention, the abrasion resistance, thermal conductivity, temperature resistance and mechanical strength of ultra high molecular weight polyethylene material are further improved while the inherent property of the ultrahigh molecular weight polyethylene material is ensured to be stable.

【技術實現步驟摘要】
耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法
本專利技術涉及工程塑料材料
，尤其涉及一種耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法。
技術介紹
根據美國菲利普石油公司的劃分方法，分子量在150萬以上的聚乙烯稱為"UHMWPE"即Ultra-highmolecularweightPE，中文稱超高分子量聚乙烯。德國赫斯特（Hoechst）公司、美國赫爾克樂斯（Hercules）公司和日本三井石油化學公司是世界上生產UHMWPE的三大公司，中國主要生產廠家是北京助劑二廠、上海高橋石化公司化工廠，中國石化齊魯石化分公司。UHMWPE極高的分子量（HDPE的分子量通常只有2-30萬）賦予其優異的使用性能，而且屬于價格適中、性能優良的熱塑性工程塑料，它幾乎集中了各種塑料的優點，具有普通聚乙烯和其它工程塑料無可比擬的耐磨、耐沖擊、自潤滑、耐腐蝕、吸收沖擊能、耐低溫、衛生無毒、不易粘附、不易吸水、密度較小等綜合性能。事實上，目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優異性能。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作為工程塑料具有許多優異性能，在眾多場合中得到廣泛應用。如人工關節、高速鐵路的橋梁支座、機車、航空航天等，都是基于其良好的耐磨性、尺寸穩定性以及良好的耐候性能而制備的。但由于其超長的線性分子結構，使得其耐熱性能、硬度以及抗磨粒磨損和抗疲勞磨損性能與其它工程塑料相比尚有一定差距，尤其是在注塑過程中，UHMWPE由于導熱性太差導致其脫模后形狀發生變化，嚴重影響了產品的質量和生產的效率。基于UHMWPE的難加工性、較差的表面硬度、耐熱性、抗磨粒磨損和高溫下的塑性形變UHMWPE的改性主要分為三部分：一是改善UHMWPE加工流動性能；二是改善UHMWPE的摩擦磨損性能；三是改善UHMWPE的高溫塑性形變。顯然UHMWPE加工流動性能可能通過提高加工溫度來改善，而UHMWPE自身的化學或輻照交聯以及與填料配合交聯可以適度地改善表面硬度、耐熱性、抗磨粒磨損和高溫下的塑性形變這些性能。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法，該制備方法獲得的輻照交聯超高分子量聚乙烯不僅保證了超高分子量聚乙烯充分交聯，而且克服了高輻射劑量對UHMWPE造成的降解、破壞材料表面的缺點，得到高凝膠含量、高力學強度和耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯材料。為達到上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案是：一種耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一、將分子量為200萬左右的超高分子量聚乙烯的粒料加入8wt%的導熱填料、氮化硼、0.5wt%耐磨填料，碳納米管（CNT）、1wt%交聯促進劑和0.lwt%的抗氧化劑形成混合物；步驟二、將步驟一的混合物充分混合后，送入擠出機，加熱熔融后，由擠出機擠出，在加熱過程中，對原料的溫度、壓力實行控制，擠出的材料厚度保持在1~10mm；步驟三、將所得樣品在空氣中用鈷源的γ射線輻照，輻照劑量為50-180kGy，輻照樣品放入真空條件的烘箱中，在65-120℃下退火1~5小時。上述技術方案進一步改進的技術方案如下：1.上述方案中，所述交聯促進劑為三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC）或者三烯丙基氰尿酸酯（TAC）。2.上述方案中，所述抗氧化劑為受阻酚、受阻胺、4，4′-硫代雙（6-叔丁基-3-甲基苯酚）中的至少一種。3.上述方案中，所述導熱劑為納米級氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、碳化硅中的至少一種。4.上述方案中，所述耐磨填料為微納米碳酸鈣晶須、微納米四氧化三鐵中至少一種。由于上述技術方案的運用，本專利技術與現有技術相比具有下列優點：本專利技術耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法，其在導熱劑和耐磨填料的共同作用下，超高分子量聚乙烯的導熱和耐磨性能得到了提高；經過交聯促進劑和抗氧化劑的共同作用，使熔融擠出UHMWPE材料能夠在較低的劑量下輻照發生交聯，降低了材料表面輻射降解的產生，實現了高效率的交聯；而高溫退火進一步保證了輻射交聯材料的穩定性，保證了UHMWPE基本性能的同時，提高了其耐熱性能和力學強度，通過上述技術控制，輻射交聯UHMWPE的達到相同交聯程度，所需輻射劑量明顯降低。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步描述：實施例：一種耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將分子量為200萬左右的超高分子量聚乙烯的粒料加入8wt%的導熱填料、氮化硼、0.5wt%耐磨填料，碳納米管（CNT）、1wt%交聯促進劑和0.lwt%的抗氧化劑形成混合物；步驟二、將步驟一的混合物充分混合后，送入擠出機，加熱熔融后，由擠出機擠出，在加熱過程中，對原料的溫度、壓力實行控制，擠出的材料厚度保持在1~10mm；步驟三、將所得樣品在空氣中用鈷源的γ射線輻照，輻照劑量為50-180kGy，輻照樣品放入真空條件的烘箱中，在65-120℃下退火1~5小時。上述交聯促進劑為三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC）或者三烯丙基氰尿酸酯（TAC）。上述抗氧化劑為受阻酚、受阻胺、4，4′-硫代雙（6-叔丁基-3-甲基苯酚）中的至少一種。上述導熱劑為納米級氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、碳化硅中的至少一種。上述耐磨填料為微納米碳酸鈣晶須、微納米四氧化三鐵中至少一種。實施例1：本專利技術所述的耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯材料，其制備步驟為：將分子量為200萬左右的超高分子量聚乙烯的粒料作為原料，加入8wt%的導熱填料、氮化硼（BN）、0.5wt%耐磨填料，碳納米管（CNT）、1wt%多官能團交聯促進劑三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)、和0.lwt%的抗氧化劑4，4′-硫代雙（6-叔丁基-3-甲基苯酚），充分混合后，送入擠出機，加熱熔融后，由擠出機擠出。在加熱過程中，對原料的溫度、壓力實行控制，擠出的材料厚度保持在1-10mm。將所得樣品在空氣中用鈷源的γ射線輻照，輻照劑量為100kGy，劑量率為5kGy/h。輻照樣品放入烘箱中80℃退火2小時；上述耐磨填料為微納米碳酸鈣晶須。根據ASTM標準，測定輻照后樣條的物理性能，其結果見表1。表1輻照改性前后UHMWPE物理性能對比：實施例2：本專利技術所述的耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯材料，其制備步驟為：將分子量為300萬左右的超高分子量聚乙烯的粒料作為原料，加入6wt%的導熱填料、氮化硼（BN）、1wt%耐磨填料，碳納米管（CNT）、1.5wt%多官能團交聯促進劑三烯丙基氰尿酸酯(TAC)、和0.3wt%的抗氧化劑4，4′-硫代雙（6-叔丁基-3-甲基苯酚），充分混合后，送入擠出機，加熱熔融后，由擠出機擠出。在加熱過程中，對原料的溫度、壓力實行控制，擠出的材料厚度保持在1-10mm。將所得樣品在空氣中用高能電子束射線輻照，輻照劑量為100kGy，劑量率為440000kGy/h。輻照樣品放入恒溫熱水中80℃退火4小時。上述耐磨填料微納米四氧化三鐵。根據ASTM標準，測定輻照后樣條的物理性能，其結果列于表2。表2輻照改性前后UHMWPE物理性能對比：從對比數據看出，本專利技術耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯材料，在相對較低劑量的高能射線（電子束或鈷源）輻照后，其蠕變性能、力學強度、耐溫性能、耐磨性能和導熱性能均有所提升本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一、將分子量為200萬左右的超高分子量聚乙烯的粒料加入8wt%的導熱填料、氮化硼、0.5wt%耐磨填料，碳納米管（CNT）、1wt%交聯促進劑和0.lwt%的抗氧化劑形成混合物；步驟二、將步驟一的混合物充分混合后，送入擠出機，加熱熔融后，由擠出機擠出，在加熱過程中，對原料的溫度、壓力實行控制，擠出的材料厚度保持在1~10mm；步驟三、將所得樣品在空氣中用鈷源的γ射線輻照，輻照劑量為50?180kGy，輻照樣品放入真空條件的烘箱中，在65?120℃下退火1~5小時。

【技術特征摘要】
1.一種耐磨導熱型輻照交聯超高分子量聚乙烯的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一、將分子量為200萬左右的超高分子量聚乙烯的粒料加入8wt%的導熱填料、氮化硼、0.5wt%耐磨填料，碳納米管（CNT）、1wt%交聯促進劑和0.lwt%的抗氧化劑形成混合物；步驟二、將步驟一的混合物充分混合后，送入擠出機，加熱熔融后，由擠出機擠出，在加熱過程中，對原料的溫度、壓力實行控制，擠出的材料厚度保持在1~10mm；步驟三、將所得樣品在空氣中用鈷源的γ射線輻照，輻照劑量為50-180kGy，輻照樣品放入真空條件的烘箱中，在65-120℃下退火1~5小時。2.根據權利要求1所述的耐磨導熱型輻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李建喜，
申請(專利權)人：中廣核三角洲蘇州新材料研發有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32