一种交联的聚合物及其制备方法_2

文档序号:9344976阅读:来源:国知局
束辐射、Y射线辐射或它们的结合。 优选为电子束辐照剂量为〇. 1~lOMrad,紫外辐照时间为5~20s,y射线辐照剂量5~ 15Mrad;红外射线福照时间5~20s中的一种。
[0022] 本发明的交联的聚合物中由于辐射断裂而使聚合物的重均分子量下降率低于 10%,优选低于8%。本发明的交联聚合物中优选含有0. 05-0. 5wt%的自由基捕捉剂,更优选 含有0. 05~0. 5wt%的自由基捕捉剂和0. 05~0. 5wt%的阻聚剂,以聚合物原料的重量为 基准。
[0023] 本发明所述的交联的聚合物的制备方法,其详细的制备方法包括以下步骤: 1) 将烯丙基交联剂,自由基捕捉剂与聚合物原料在加热和加压的调节下进行充分混 合,混合过程中添加阻聚剂和纤维抗氧剂,得到纺丝混合料; 2) 将步骤1)中得到的纺丝混合料通过螺杆挤出机熔融挤出,螺杆挤出机的操作温度为 120~280°C,优选为150~250°C;转速为100~200转/分,优选为100~150转/分, 操作压力为3~6MPa,优选为4~5MPa;制成初生制品; 3) 将步骤2)中的初生制品在100~180°C,优选为120~160°C,的环境下进行一次或 多次拉伸操作,拉伸倍数为20~50倍,优选为35~50倍,得到拉伸后的纤维; 本发明步骤3)中对初生制品的拉伸操作可以分多级进行,优选为分2~10级,优选为 分3~6级。
[0024] 4)将步骤3)中拉伸后的纤维通过放线装置高速通过辐照设备进行交联操作,操作 完成后的纤维卷绕在丝筒上,卷绕的速度为30~100米/分钟,优选为40~60米/分钟。
[0025] 本发明所述的步骤4)的操作过程中可以先进行卷绕操作,然后将成筒纤维置于自 由旋转的设备上,通过可旋转的成筒纤维在辐照设备内进行交联操作。
[0026] 本发明的优点在于:本发明的交联聚合物制品不仅具有优异的耐热性和抗蠕变 性,而且也有极高的机械强度;本发明的交联聚合物特别适用于制备超高机械强度或耐温 的防弹背心和头盔、轻质装甲、船帆、渔网、缆绳、光缆补强体、降落伞、滤材、雷达罩、风机叶 片等。
[0027] 本发明的交联聚合物中的聚丙烯纤维红外图谱(如图3所示),与常规市售聚丙烯 纤维相比(如图2所示),在1687附近出现一个明显的峰,该峰是本发明中的交联剂中不饱 和键的特征峰(如C=C,C=0),该峰的红外光透过率为60%以上。本发明的交联聚合物含有 稳固的交联剂,采用元素分析仪测定交联剂中的N元素,N元素含量为聚合物原料重量的 0. 05~lwt%。
[0028] 本发明交联聚合物在110~120°C温度下老化100小时后拉伸强度保留率> 90%; 初始模量保留率> 90% ;断裂伸长率保留率为80%以上;本发明交联的聚合物在110~ 120°C温度下老化300小时后断裂强度保持率70~95%,断裂伸长增长率5~15%。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明制备交联的聚合物制品方法的工艺流程图。
[0030] 图2是常规聚丙烯纤维的红外图谱。
[0031]图3是本发明的聚丙烯纤维的红外图谱。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的描述。
[0033] 在如下的实施例中,本发明交联的聚合物制品的各种性能例如可用如下方法测 定。
[0034] 1)耐热性:在115°C烘箱空气环境中经过100小时的老化后,测试本发明交联超高 分子量聚乙烯纤维的断裂强度和断裂伸长率。
[0035] 2)蠕变伸长率:根据GBT19975-2005高强化纤长丝拉伸性能试验方法中规定的 拉伸蠕变试验方法进行,其中,负荷为纤维断裂负荷的50%,试验温度70°C。
[0036] 3)凝胶含量根据ASTMD276-01(2006)《交联乙烯塑料的凝胶含量及溶胀率的标 准测试方法》中凝胶含量测试方法,采用二甲苯作为溶剂。
[0037] 4)纤度:根据GBT19975-2005中规定的方法测试纤维纤度。
[0038] 5)断裂强度:根据GBT19975-2005中规定的方法测试纤维断裂强度。
[0039] 6)断裂伸长率:根据GBT19975-2005中规定的方法测试纤维断裂伸长率。
[0040] 7)红外测试:根据GBT21186-2007《傅立叶变换红外光谱仪》方法进行测试。
[0041] 8)元素测试:采用德国ElementavarioEL元素测试仪,样品在高温下(1200~ 1800°C)的氧气环境中经催化氧化使其燃烧分解,生成气体中的非检测气体被去除,被检测 的不同组分气体通过特殊吸附柱分离,再使用热导检测器对相应的气体进行分别检测,氦 气作为载气和吹扫气。
[0042] 实施例1:如图1所示: 称取超高分子量聚乙烯粉末100重量份(Ticona公司的Gur4022,分子量范围为50 万)、交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯分别为1 重量份、自由基捕捉剂为对苯醌〇. 1重量份、阻聚剂2-叔丁基对苯二酚0. 1重量份、抗氧剂 2,6-二特丁基苯酚0. 1重量份、极性改性剂2-苯氧基乙基丙烯酸酯0. 1重量份,把上述 原材料进行充分混合配制成纺丝混合料。在纺丝设备(为江苏神泰科技发展有限公司生产, 纺丝温度:螺杆预热区:60~110°C,熔融区:150°C,计量区:160°C,压缩区:170°C,箱体温 度:170°C)上将纺丝混合料经过螺杆挤出纺丝,然后通过4级超倍热牵伸(牵伸总倍率45 倍,牵伸温度控制在120~160°C,卷绕速度45m/min),所得的纤维产品经过电子数辐照交 联(福照剂量为2Mrad)。福射后纤维广品的性能如表1所不。
[0043]表1
实施例2:如图1所示: 称取超高分子量聚丙烯粉末100重量份(分子量范围为80万)、交联剂为三(2-羟乙基) 异氰脲酸三丙烯酸酯为2. 4重量份、自由基捕捉剂为2, 2-二苯基-1-三硝基苯肼0. 004重 量份、抗氧剂2,6-二特丁基苯酚和4,4'-硫代双(6-特丁基-3-甲基苯酚)各0. 003重 量份、极性改性剂月桂酸丙烯酸酯〇. 003重量份,把上述原材料进行充分混合配制成纺丝 混合料。在纺丝设备(江苏神泰科技发展有限公司生产,纺丝温度:60~250°C,箱体温度: 220°C以上将纺丝混合料经过螺杆挤出纺丝,然后通过4级超倍热牵伸(牵伸总倍率40倍, 牵伸温度控制在120~160°C,卷绕速度45m/min),所得纤维制品经过电子数辐照交联,辐 照剂量为2Mrad。辐射后纤维制品的性能如表2所示。
[0044]表 2
实施例3:如图1所示:(辐照方式为y射线) 称取超高分子量聚乙烯粉末100重量份(超高分子量采用Ticona公司的Gur4022,分 子量范围为150万)、抗氧剂1010为0. 3重量份、交联剂为三烯丙基三聚异氰酸酯和乙氧 化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯分别为1重量份,自由基捕捉剂为四甲基苯醌0. 12重量份、阻 聚剂对羟基苯甲醚〇. 1重量份、抗氧剂4,4' -硫代双(6-特丁基-3-甲基苯酚)0. 18重 量份,极性改性剂环三羟甲基丙烷缩醛丙烯酸酯〇. 1重量份,把上述原材料进行充分混合 配制成纺丝混合料。在纺丝设备(为江苏神泰科技发展有限公司生产,纺丝温度:螺杆预热 区:60~110°C,熔融区:130°C,计量区:140°C,压缩区:140°C,箱体温度:130°C)上将上述 纺丝混合料经过螺杆挤出纺丝,然后通过4级超倍热牵伸(牵伸总倍率50倍,牵伸温度控 制在120-160°C,卷绕速度50m/min),对所得的纤维制品进行y射线福照交联,福照剂量为 8Mrad。辐射后纤维产物的性能如表3所示: 表3
实施例4:如图1所示: 称取超高分子量聚乙烯粉末100重量份(Ticona公司的Gur4022,分子量范围为200 万)、抗氧剂1010为〇. 3重量份、交联剂为三烯丙基三聚异氰酸酯和二丙二醇二丙烯酸 酯分别为1. 2重量份、自由基捕捉剂为2, 2-二苯基-1-三硝基苯肼0. 12重量份、阻聚剂 2, 6-二叔丁基_4(二甲氨甲基苯酚)0. 1重量份、抗氧剂亚磷酸三异辛酯0. 15重量份、极性 改性剂四氢呋喃丙烯酸酯〇. 1份,把上述原材料进行充分混合配制成纺丝混合料。在纺丝 设备(为江苏神泰科技发展有限公司生产,纺丝温度:螺杆预热区:l〇〇°C,熔融区:160°C, 计量区:170°C,压缩区:180°C,箱体温度:190°C)上将上述纺丝混合料经过螺杆挤出纺丝, 然后通过4级超倍热牵伸(牵伸总倍率45倍,牵伸温度控制在130~150°C,卷绕速度45m/ min),所得的纤维制品经过电子束辐照交联,辐照剂量
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