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超高分子量聚乙烯的改性:共混法

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发布日期:
2019年4月24日
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共混法改善超高分子聚乙烯(UHMW-PE)的熔体流动性是最有效、最简便和最实用的途径。这方面的技术多见于专利文献。共混所用的第二组份主要是指低熔点、低粘度树脂,有LDPE、HDPE、PP、聚酯等,其中使用较多的是中分子量PE(分子量40万~60万)和低分子量PE(分子量<40万)。当共混体?#24403;?#21152;热到熔点以上时,超高分子聚乙烯(UHMW-PE树脂就会悬浮在第二组份树脂的液相中,形成可挤出、可注射的悬浮体物料。

(1)与低、中分子量PE共混

高分子聚乙烯(UHMW-PE)与分子量低的LDPE(分子量1,000~20,000,以5,000~12,000为最佳)共混可使其成型加工性获得显著改善,但同时会使拉伸强度、挠曲弹性等力学性能有所下降。HDPE也能显著改善超高分子聚乙烯(UHMW-PE)的加工流动性,但也会引起冲击强度、耐摩擦等性能的下降。为使超高分子聚乙烯(UHMW-PE)共混体系的力学性能维持在一较高水平,一个有效的补偿办法是加入PE成核剂,如苯甲酸苯甲酸盐、硬脂酸盐己二酸盐等,可以借PE结晶度的提高,球晶尺寸的微细均化而起到强化作用,从而有效阻止机械性能的下降。有专利指出,在超高分子聚乙烯(UHMW-PE)/HDPE共混体系中加入很少量的细小的成核剂硅灰石(其粒径尺寸范围5nm~50nm,表面积100m2/g~400m2/g),可很好地补偿机械性能的降低。

(2)共混形态

高分子聚乙烯(UHMW-PE)的化学结构虽然与其它?#20998;?#30340;PE相近,但在?#35805;?#30340;熔混设备和条件下,它们的共混物都难以形成均匀的形态,这可能与组份之间粘度相差悬殊有关。采用普通单螺杆混炼得到的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)/LDPE共混物,两组份各自结晶,不能形成共晶,超高分子聚乙烯(UHMW-PE)基本上以填料?#38382;?#20998;散于LDPE基体中。熔体长时间处理和使用双辊炼塑机混炼,两组份之间作用有所加强,性能亦有进一步的改善,不过仍不能形成共晶的形态。

Vadhar发现,当采用两步共混法,即先在高温下将超高分子聚乙烯(UHMW-PE)熔融,再降到较低温度下加入LLDPE进行共混,可获得形成共晶的共混物。Vadher用溶液共混法也得到了能形成共晶的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)/LLDPE共混物。

(3)共混物的力学强度

对于未加成核剂的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)/PE体系,其在冷却过程中会形成较大的球晶,球晶之间存在着明显的界面,而在这些界面上存在着由分子链排布不同引起的内应力,由此会导致?#30416;?#30340;产生,所以与基体聚合物相比,共混物的拉伸强度常常有所下降。当受到外力冲击时?#30416;?#20250;很快地沿球晶界面发展而导致最后的破碎,因此又引起冲击强度的下降。

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