易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物及生产该组合物板材的工艺方法与流程

本发明属于超高分子量组合物，具体涉及易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物。

背景技术：

1、超高分子量聚乙烯（uhmwpe）仿真冰场相比于真冰场具有投资成本低、可拆卸、可移动、对场地要求低、不需要制冷设备、维护成本低等优点，特别适合于中小学开展冰上运动的教学、训练等活动。超高分子量聚乙烯板仿真冰场利用了材料本身耐磨、自润滑、不吸水、摩擦系数小等特性，建成冰场具有卓越的运动性能，95%近似于传统的真冰，是一种新型的产品。在应用上，超高分子量聚乙烯板可以用作滑冰场进行花样滑和冰球运动，也可以进行轮滑，篮球等运动，还可以作为舞会，表演，娱乐等休闲活动的华美舞台，而且超高分子量聚乙烯板的安装受环境影响不大，无论是南方还是北方，无论是冬天还是夏天，无论是室内还是室外，无论是体育馆、商业中心还是家庭庭院。更为让人惊喜的是其投资和运行成本远低于真冰场，性价比高，是真冰的完美替代品。

2、超高分子量聚乙烯板材具有与冰相当的摩擦系数和自润滑性，可用于制备仿真冰用冰场板材，但是国内模压或挤出板材存在因四季变换热胀冷缩致翘曲等问题，导致国产超高分子量聚乙烯板材认可度比较低，所以当前大部分用于仿真冰厂的超高分子量聚乙烯板材更依赖于进口；为了打破依赖进口的现状，需要研发一种超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，改善模压或挤出板材存在因四季变换热胀冷缩导致翘曲等问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，流动性好，挤出产品耐磨性好，挤出板材能够满足溜冰板的膨胀系数、摩擦系数、硬度、热变形温度、耐磨性等技术指标要求，有效改善翘曲问题。

2、本发明所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，包括以下质量份数的原料：

3、超高分子量聚乙烯树脂       30-70份，

4、高流动性高密度聚乙烯树脂   30-70份，

5、抗氧剂                     0-0.5份，

6、外润滑剂                   0.2-10份，

7、耐磨剂                     5-10份，

8、热膨胀冷缩抑制剂           15-20份，

9、其中，超高分子量聚乙烯树脂和高流动性高密度聚乙烯树脂质量之和为100份。

10、优选的，超高分子量聚乙烯树脂分子量为400-1000万，平均粒径范围为120-600μm，表观密度为0.42-0.54g/cm3，拉伸断裂应力＞28mpa，断裂伸长率＞150%。

11、优选的，高流动性高密度聚乙烯树脂在190℃、2.16kg条件下熔融指数>2g/10min，密度＞0.955g/cm3，熔点＞130℃，平均粒径范围80-600μm，拉伸断裂应力＞28mpa，断裂伸长率＞150%。

12、优选的，抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲基苯酚和亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯中的一种或两种。

13、优选的，外润滑剂为超高分子量聚硅氧烷、含氟聚合物加工助剂ppa和硬脂酸钙中的一种或多种。

14、优选的，超高分子量聚硅氧烷为硅酮粉，硅酮含量≥70%，添加量为0.5-8份。

15、优选的，硬脂酸钙添加量为0.2-1份。

16、优选的，耐磨剂为碳酸钙纳米粉和碳酸钙晶须中的一种。

17、优选的，热膨胀冷缩抑制剂为空心玻璃微珠。

18、本发明所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物生产板材的工艺方法，包括如下步骤：将超高分子量聚乙烯树脂、高流动性高密度聚乙烯树脂、抗氧剂、外润滑剂、耐磨剂和热膨胀冷缩抑制剂投入预热后的高速混合机中，启动高速混合机进行混合后出料，密封保存，得到所述组合物；将组合物通过单螺杆挤出机进行挤出，即得所述板材；

19、挤出工艺条件：挤出温度200-205℃，主机单螺杆直径65mm，主机转速10-12rpm，挤出机头口模尺寸770mm*19mm。

20、本发明中，作为外润滑剂的硅酮粉以高分子量有机硅聚合物硅酮为主要组分，和其它功能性助剂复合使用，具有不析出，在螺杆中挤出不打滑的特点；

21、有机化合物的热氧化过程是一系列的自由基链式反应，在热、光或氧的作用下，有机分子的化学键发生断裂，生成活泼的自由基和氢过氧化物。氢过氧化物发生分解反应，也生成烃氧自由基和羟基自由基。这些自由基可以引发一系列的自由基链式反应，导致有机化合物的结构和性质发生根本变化。抗氧剂的作用是消除刚刚产生的自由基，或者促使氢过氧化物的分解，阻止链式反应的进行。能消除自由基的抗氧剂有芳香胺和受阻酚等化合物及其衍生物，称为主抗氧剂；能分解氢过氧化物的抗氧剂有含磷和含硫的有机化合物，称为辅助抗氧剂，二者可单独或组合使用。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、1、选用少量抗氧剂可降低加工过程中的聚合物降解，并适当延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，延长使用寿命；

24、2、外润滑剂的加入使树脂流动性更好，同时起到润滑剂的作用，对形成致密光滑的表层制品，机械性能的提高作出了贡献；

25、3、耐磨剂使摩擦性能稳定，热衰退与热恢复性能较好，特别是碳酸钙晶须的填充更将减磨有机地统一在一个体系中，使耐高温摩擦磨损性能更加优越；

26、4、热膨胀冷缩抑制剂空心玻璃微珠具有热收缩系数小的特点，消除产品内应力确保尺寸稳定性，使制品具有良好的抗龟裂性能；

27、5、提供一种适合于一步法挤出成型工艺，赋予挤出超高聚乙烯板材制品完美的外观和优异的机械性能，超耐磨、易于加工、成本较低的超高分子量聚乙烯组合物。

技术特征：

1.一种易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，包括以下质量份数的原料：

2.根据权利要求1所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，超高分子量聚乙烯树脂分子量为400-1000万，平均粒径范围为120-600μm，表观密度为0.42-0.54g/cm3，拉伸断裂应力＞28mpa，断裂伸长率＞150%。

3.根据权利要求1所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，高流动性高密度聚乙烯树脂在190℃、2.16kg条件下熔融指数>2g/10min，密度＞0.955g/cm3，熔点＞130℃，平均粒径范围80-600μm，拉伸断裂应力＞28mpa，断裂伸长率＞150%。

4.根据权利要求1所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲基苯酚和亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，外润滑剂为超高分子量聚硅氧烷、含氟聚合物加工助剂ppa和硬脂酸钙中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，超高分子量聚硅氧烷为硅酮粉，硅酮含量≥70%，添加量为0.5-8份。

7.根据权利要求5所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，硬脂酸钙添加量为0.2-1份。

8.根据权利要求1所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，耐磨剂为碳酸钙纳米粉和碳酸钙晶须中的一种。

9.根据权利要求1所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于，热膨胀冷缩抑制剂为空心玻璃微珠。

10.一种根据权利要求1~9任意一项所述的易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物生产板材的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明属于超高分子量组合物技术领域，具体涉及易加工超耐磨超高分子量聚乙烯组合物。本发明包括以下质量份数的原料：超高分子量聚乙烯树脂30‑70份，高流动性高密度聚乙烯树脂30‑70份，抗氧剂0‑0.5份，外润滑剂0.2‑10份，耐磨剂5‑10份，热膨胀冷缩抑制剂15‑20份，其中，超高分子量聚乙烯树脂和高流动性高密度聚乙烯树脂质量之和为100份。本发明组合物流动性好，挤出产品的耐磨性好，挤出板材能够满足溜冰板的膨胀系数、摩擦系数、硬度、热变形温度、耐磨性等技术指标要求。

技术研发人员：齐宏岗,盛春蕊,金俊杰,李蕾,李龙,罗方涛
受保护的技术使用者：山东裕龙石化有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25