本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種納米改性超高分子量聚乙烯抗靜電復(fù)合材料的制備方法，該方法按重量份將2-20份包覆劑放入反應(yīng)釜中，于150-180℃熔融，放入1-10份納米導(dǎo)電材料、1-5份分散劑，高速攪拌分散10-30分鐘，加入10-50份溶劑，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料；然后將上述有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料與100份超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在200-230℃，即得產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)制備的納米改性UHMWPE抗靜電復(fù)合材料形成納米級連續(xù)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，這種立體穿插納米尺度均勻分布，對在低導(dǎo)電材料含量情況下就形成穩(wěn)定的導(dǎo)電通路作出貢獻(xiàn)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于聚合物
，涉及一種連續(xù)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)納米改性UHMWPE抗靜電復(fù)合材料的制備方法。
技術(shù)介紹
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是粘均分子量大于150萬的聚乙烯(PE)，是一種新型熱塑性工程塑料，它極高的分子量、高度纏繞的鏈段結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)異的力學(xué)性能。UHMWPE的抗沖擊性能居塑料之首，耐低溫、在-80°C仍能保持韌性，耐腐蝕，耐磨損且自潤滑性能優(yōu)異，是以塑代鋼的理想材料。該材料在石油化工、冶金選礦、生物醫(yī)學(xué)、微電子機(jī)械、海洋工程等高新
得到研究和應(yīng)用。但UHMWPE存在耐溫性能差、硬度低、流動性差、拉伸強(qiáng)度低以及阻燃性能差等缺點。利用納米粒子特有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，開發(fā)系列新型納米催化制備UHMWPE樹脂以及新型納米復(fù)合功能化UHMWPE·材料，是提高UHMWPE性能、并使其得到更廣泛應(yīng)用的有效途徑。納米改性UHMWPE，國內(nèi)外有學(xué)者作過一定的研究。Krasnor等制得UHMWPE/Fe復(fù)合材料，鐵粒子在高速摩擦過程中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可起活性中心作用。復(fù)合材料具有低的摩擦系數(shù)，并且穩(wěn)定性好。有些學(xué)者推出了層狀硅酸鹽熔融插層改性UHMWPE，研究發(fā)現(xiàn)，層狀硅酸鹽剝離分散在UHMWPE基體中，使材料的流動加工性能有所改善，但是這種改性方法的對象是粘均分子量150萬左右的UHMWPE，對于粘均分子量較高的UHMWPE，層狀硅酸鹽就無法剝離分散在UHMWPE基體中。納米粒子改性UHMWPE，如果沒有解決好納米粒子與UHMWPE的相容和分散，納米粒子與UHMWPE的界面會有縫隙空穴或納米粒子團(tuán)聚在UHMWPE基體里，材料的力學(xué)性能尤其是耐磨性和耐沖擊性大幅度下降，失去了作為輸送漿體、粉體介質(zhì)的UHMWPE管材最為關(guān)鍵的耐磨、耐壓特性。所以，納米材料表面處理及高效分散技術(shù)是其功能有效發(fā)揮的重要條件。由于UHMWPE本身熔體粘度極高，無法用常規(guī)的擠出設(shè)備加工成型管材，而納米粒子的加入，使得體系的熔體粘度進(jìn)一步加大。納米粒子在高熔體粘度的基體中的分散及微結(jié)構(gòu)控制技術(shù)是實現(xiàn)高性能UHMWPE復(fù)合材料工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的關(guān)鍵。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種連續(xù)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種，其特征在于，該方法按重量份將2-20份包覆劑放入反應(yīng)釜中，于150-180°C熔融，放入1-10份納米導(dǎo)電材料、1-5份分散劑，高速攪拌分散10-30分鐘，力口入10-50份溶劑，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料；然后將上述有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料與100份超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在200-230°C，即得產(chǎn)品。所述的包覆劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的一種或幾種。所述的納米導(dǎo)電材料選自納米炭黑、納米石墨、碳纖維、納米銅粉中的一種或幾種。所述的分散劑為聚乙烯蠟、石蠟中的一種或幾種。所述的溶劑為蒸餾水、丙酮、乙醇中的一種或幾種。所述的超聞分子量聚乙烯為粘均分子量150萬-700萬的聚乙烯。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)針對納米粒子的加入，使得UHMWPE復(fù)合材料的熔體粘度 進(jìn)一步加大，難以擠出成型等技術(shù)難點，用有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料，使其與高熔體粘度的UHMWPE基體緊密結(jié)合，提高了相容性；同時利用有機(jī)包覆劑有較好流動性和UHMWPE基體在熔點以上也無流動性的特征差異，設(shè)計有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料在UHMWPE基體中的分散微結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雙螺桿擠出納米級連續(xù)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的改性UHMWPE抗靜電復(fù)合材料。這種立體穿插納米尺度均勻分布，對在低導(dǎo)電材料含量情況下就形成穩(wěn)定的導(dǎo)電通路作出貢獻(xiàn)。附圖說明圖I為本專利技術(shù)納米改性超高分子量聚乙烯抗靜電復(fù)合材料的電鏡圖。具體實施例方式實施例I按重量份將5份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物放入反應(yīng)釜中，于160°C熔融，放入3份納米炭黑、2份聚乙烯蠟、I份石蠟，高速攪拌分散15分鐘，加入10份丙酮，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電炭黑。然后將上述材料與100份粘均分子量350萬超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在210°C。管材的各項性能指標(biāo)見表I。實施例2按重量份將2份乙烯-甲基丙烯酸共聚物放入反應(yīng)釜中，于150°C熔融，放入I份碳纖維、4份聚乙烯蠟，高速攪拌分散10分鐘，加入15份蒸餾水，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆導(dǎo)電碳纖維。然后將上述材料與100份粘均分子量150萬超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在200°C。管材的各項性能指標(biāo)見表I。實施例3按重量份將20份乙烯-丙烯酸共聚物放入反應(yīng)釜中，于180°C熔融，放入6份納米石墨、4份納米銅粉、5份石蠟，高速攪拌分散30分鐘，加入45份乙醇，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料。然后將上述材料與100份粘均分子量500萬超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在230°C。管材的各項性能指標(biāo)見表I。實施例4按重量份將8份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物放入反應(yīng)釜中，于155°C熔融，放入5份納米炭黑、3份聚乙烯蠟、2份石蠟，高速攪拌分散20分鐘，加入30份蒸餾水，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電炭黑。然后將上述材料與100份粘均分子量700萬超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在230°C。管材的各項性能指標(biāo)見表I。實施例5按重量份將15份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物放入反應(yīng)釜中，于170°C熔融，放入8份納米石墨、5份聚乙烯蠟，高速攪拌分散25分鐘，加入50份蒸餾水，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電石墨。然后將上述材料與100份粘均分子量450萬超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在220°C。管材的各項性能指標(biāo)見表I。實施例6按重量份將2份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、3份乙烯-丙烯酸共聚物放入反應(yīng)釜中，于160°C熔融，放入I份納米炭黑、I份碳纖維、2份聚乙烯蠟、I份石蠟，高速攪拌分散20分鐘，加入30份丙酮，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料。然后將上述材料與100份粘均分子量250萬超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在225°C。管材的各項性能指標(biāo)見表I。實施例7按重量份將10份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物放入反應(yīng)釜中，于150°C熔融，放入2份納米炭黑、2份納米銅粉、3份聚乙烯蠟，高速攪拌分散15分鐘，加入20份丙酮，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料。然后將上述材料與100份粘均分子量600萬超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在230°C。管材的各項性能指標(biāo)見表I。實施例8按重量份將20份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物放入反應(yīng)釜中，于160°C熔融，放入2份納米炭黑、I份聚乙烯蠟，高速攪拌分散20分鐘，加入30份丙酮，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料。然后將上述材料與100份粘均分子量250萬超高分子量聚乙烯高本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種納米改性超高分子量聚乙烯抗靜電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法按重量份將2？20份包覆劑放入反應(yīng)釜中，于150？180℃熔融，放入1？10份納米導(dǎo)電材料、1？5份分散劑，高速攪拌分散10？30分鐘，加入10？50份溶劑，降溫冷卻，過濾烘干，得到有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料；然后將上述有機(jī)層包覆納米導(dǎo)電材料與100份超高分子量聚乙烯高速混合，將混合物用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出熔體溫度控制在200？230℃，即得產(chǎn)品。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張煒，李志，洪尉，許振華，趙春保，李建龍，
申請(專利權(quán))人：上海化工研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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