一种耐高温超高分子量聚乙烯材料及其制备方法

本发明涉及高分子材料技术领域，具体来说，涉及一种耐高温超高分子量聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术：

超高分子量聚乙烯具有非常优异的特性，但是其热变形温度偏低，一般为85℃，这限制了它在较高温度环境中的应用。但是当温度升高时或在高温环境使用时，超高分子量聚乙烯这种材料就会产生形变，影响使用。

目前，国内外对超高分子量聚乙烯的改性研究虽然很多，但都分别侧重于改善其不同方面的性能，例如美国专利中提到一种改性,能在不改变其它性能的基础上改善其成型工艺性能；德国的ojacobs等对超高分子量聚乙烯纤维进行共混改性，明显的提高了材料的力学性能，使之更加抗蠕变和耐磨损。还有几家大学的研究侧重于超高分子量聚乙烯流动性改性研究，侧重于提高超高分子量聚乙烯耐高温性能的研究不多。

现有技术，虽然使超高分子量聚乙烯的耐高温性能有所提高，但是于此同时其力学性能、加工工艺性能和使用性能等有很大程度的降低，同时不绿色环保。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出一种耐高温超高分子量聚乙烯材料及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种耐高温超高分子量聚乙烯材料，包括：超高分子量聚乙烯100份；润滑剂0.1～5份；填充料10～20份；补强纤维5～20份；填料10～30份，且所述填料为高岭土或者碳酸钙。

一种耐高温超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

s1：按比例获取超高分子量聚乙烯与润滑剂，高速搅拌8～15分钟，搅拌的同时，使其加热到至50～70℃；

s2：再将填充料和补强纤维通过偶联剂活化处理；

s3：再加入高岭土或者碳酸钙和已通过偶联剂活化处理的填充料、补强纤维，高速搅拌3～5分钟，得到混合原料；

s4：通过挤出机挤出成型，制成不同规格和形状的复合材料；

s5：当填料为10份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为103℃；当填料为10份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为105℃，得到复合材料的力学性能、加工工艺性能和使用性能最好；

s6：当填料为30份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为113℃；当填料为30份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为111℃，其力学性能有明显的下降趋势。

进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

进一步的，所述偶联剂活化处理的过程为取填充料或补强纤维的总质量0.5-3.5份的偶联剂，用无水乙醇按照8-12:1的体积比进行稀释偶联剂；边搅拌填充料或补强纤维边加入偶联剂/无水乙醇混合溶液，待溶液全部倒入后继续搅拌数分钟，再放入设定温度70～90℃的烘箱中干燥，取出后研细即可。

进一步的，所述润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸正丁酯、硬脂酸铅中的一种或多种。

本发明提供了一种耐高温超高分子量聚乙烯材料及其制备方法，有益效果如下：

(1)、通过在填料为10份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为103℃；当填料为10份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为105℃，得到复合材料的力学性能、加工工艺性能和使用性能最好，当填料为30份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为113℃；当填料为30份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为111℃，其力学性能有明显的下降趋势，因此，当填料质量份数在10份到20份之间时，能在保证超高分子量聚乙烯的力学性能、加工工艺性能和使用性能的基础上，明显改善其耐高温性能，将超高分子量将超高分子量聚乙烯进行耐高温性能提高20％左右。如果用于受力不大的工作场合时，可以增加填料到30份左右，且本复合材料安全环保，经济绿色。

(2)、偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种，可以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能。

(3)、偶联剂活化处理的过程为取填充料或补强纤维的总质量0.5-3.5份的偶联剂，用无水乙醇按照8-12:1的体积比进行稀释偶联剂；边搅拌填充料或补强纤维边加入偶联剂/无水乙醇混合溶液，待溶液全部倒入后继续搅拌数分钟，再放入设定温度70～90℃的烘箱中干燥，取出后研细即可，

(4)、润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸正丁酯、硬脂酸铅中的一种或多种。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种耐高温超高分子量聚乙烯材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做出进一步的描述：

实施例一：

请参阅图1，根据本发明实施例的一种耐高温超高分子量聚乙烯材料，包括超高分子量聚乙烯100份；润滑剂0.1～5份；填充料10～20份；补强纤维5～20份；填料10～30份，且所述填料为高岭土或者碳酸钙。

一种耐高温超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

s1：按比例获取超高分子量聚乙烯与润滑剂，高速搅拌8～15分钟，搅拌的同时，使其加热到至50～70℃；

s2：再将填充料和补强纤维通过偶联剂活化处理；

s3：再加入高岭土或者碳酸钙和已通过偶联剂活化处理的填充料、补强纤维，高速搅拌3～5分钟，得到混合原料；

s4：通过挤出机挤出成型，制成不同规格和形状的复合材料；

s5：当填料为10份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为103℃；当填料为10份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为105℃，得到复合材料的力学性能、加工工艺性能和使用性能最好；

s6：当填料为30份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为113℃；当填料为30份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为111℃，其力学性能有明显的下降趋势。

通过本发明的上述方案，通过按比例获取超高分子量聚乙烯与润滑剂，高速搅拌8～15分钟，搅拌的同时，使其加热到至50～70℃，再将填充料和补强纤维通过偶联剂活化处理，再加入高岭土或者碳酸钙和已通过偶联剂活化处理的填充料、补强纤维，高速搅拌3～5分钟，得到混合原料，通过挤出机挤出成型，制成不同规格和形状的复合材料，当填料为10份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为103℃；当填料为10份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为105℃，得到复合材料的力学性能、加工工艺性能和使用性能最好，当填料为30份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为113℃；当填料为30份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为111℃，其力学性能有明显的下降趋势，因此，当填料质量份数在10份到20份之间时，能在保证超高分子量聚乙烯的力学性能、加工工艺性能和使用性能的基础上，明显改善其耐高温性能，将超高分子量将超高分子量聚乙烯进行耐高温性能提高20％左右。如果用于受力不大的工作场合时，可以增加填料到30份左右。

实施例二：

如图1所示，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种，可以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能。

实施例三：

如图1所示，所述偶联剂活化处理的过程为取填充料或补强纤维的总质量0.5-3.5份的偶联剂，用无水乙醇按照8-12:1的体积比进行稀释偶联剂；边搅拌填充料或补强纤维边加入偶联剂/无水乙醇混合溶液，待溶液全部倒入后继续搅拌数分钟，再放入设定温度70～90℃的烘箱中干燥，取出后研细即可。

实施例四：

如图1所示，所述润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸正丁酯、硬脂酸铅中的一种或多种。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，当填料为10份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为103℃；当填料为10份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为105℃，得到复合材料的力学性能、加工工艺性能和使用性能最好，当填料为30份高岭土时，复合材料的维卡软化温度为113℃；当填料为30份碳酸钙时，复合材料的维卡软化温度为111℃，其力学性能有明显的下降趋势，因此，当填料质量份数在10份到20份之间时，能在保证超高分子量聚乙烯的力学性能、加工工艺性能和使用性能的基础上，明显改善其耐高温性能，将超高分子量将超高分子量聚乙烯进行耐高温性能提高20％左右。如果用于受力不大的工作场合时，可以增加填料到30份左右，且本复合材料安全环保，经济绿色。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。