用TLCP改性UHMW聚乙烯,不僅能改善加工過程中的流動性,還能保持較高的拉伸強度和沖擊強度,並大大提高耐磨性。聚合物合成中的聚合填充過程是壹種新型的聚合方法,是對填料進行處理,使其顆粒表面形成活性中心。在聚合過程中,乙烯、丙烯等烯烴單體在填料顆粒表面聚合,形成緊密包裹顆粒的樹脂,最終得到具有獨特性能的復合材料。它除了具有共混復合材料的特性外,還具有自身的特點:首先,不需要熔融聚乙烯樹脂,可以保持填料的形狀,制備粉末狀或纖維狀的復合材料;其次,復合材料不受填料/樹脂組成比的限制,填料含量壹般可以隨意設定;此外,所獲得的復合材料是均勻的組合物,其不受填料的比重和形狀的限制。
與熱熔* * *混合材料相比,聚合填充工藝制備的UHMW-聚乙烯復合材料中的填料粒子分散性好,粒子與聚合物基體的界面也更好。這使得復合材料的拉伸強度和沖擊強度與UHMW-PE相差不大,但遠好於* * *混合材料,尤其是在高填充的情況下。該復合材料的硬度和彎曲強度,特別是彎曲模量遠高於純UHMW-PE,特別適用於軸承、軸座等受力部件。此外,復合材料的熱力學性能得到了改善:維卡軟化溫度提高了近30℃,熱變形溫度提高了近20℃,線膨脹系數降低了20%以上。因此,這種材料可用於高溫場合,適用於制造軸承、襯套、齒輪等精度要求高的機械零件。
聚合物填充技術還可以通過在聚合體系中引入氫氣或其他鏈轉移劑來控制超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的分子量,使樹脂易於加工。
美國專利使用具有酸中性表面的填料,例如水合氧化鋁、二氧化矽、水不溶性矽酸鹽、碳酸鈣、堿式碳酸鋁鈉、羥基矽灰石和磷酸鈣,來制造高模量均相聚合填充的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)復合材料。另壹項專利指出,在60℃、65438±0.3 MPa和催化劑存在的條件下,在庚烷中幹燥的氧化鋁表面上聚合超高分子量聚乙烯(UHMW-PE),可以獲得具有高模量的均勻復合材料。齊魯石化公司研究院分別以矽藻土和高嶺土為填料合成了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)復合材料。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)不僅可以與塑料共混以改善其加工性能,還可以獲得其他性能。其中,PP/ UHMW-PE合金最為突出。
通常聚合物的增韌是在樹脂中引入柔性鏈段形成復合材料(如橡塑混合物),其增韌機理為“多重鍍銀機理”。在PP/ UHMW-PE體系中,UHMW-PE對PP有明顯的增韌作用,這不能用“多重裂紋”理論來解釋。1993在國內首次報道了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)成功增韌聚丙烯。當UHMW-聚乙烯含量為15%時,* *混合物的缺口沖擊強度比純PP提高了2倍多..還報道了當UHMW-PE的含量為25%時,與含有乙烯鏈段的* * *聚丙烯混合的UHMW-PE的沖擊強度增加了壹倍以上。對上述現象的解釋是“網絡增韌機制”。
PP/ UHMW-PE * * *混合體系的亞微觀相是雙連續的,UHMW-PE分子和長鏈PP分子* * *形成* *混合網絡,其余PP形成PP網絡,交織成“線性互穿網絡”。其中* * *混合網絡在材料中起骨架作用,為材料提供機械強度。當受到外力沖擊時,會發生很大的變形來吸收外力能量,起到增韌作用。網絡越完整、越密集,增韌效果越好。
為了保證“線性互穿網絡”結構的形成,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)必須以準分子水平分散在PP基體中,這對* * *混合方式提出了更高的要求。北京化工大學的研究發現,用四螺桿擠出機可以將UHMW-PE均勻分散在PP基體中,但雙螺桿擠出機的混合效果不好。
EPDM可以增容PP/ UHMW-PE合金。由於EPDM具有與PP和UHMW-PE相同的兩個主要環節,與兩種材料都有很好的親和性,混合時容易分散在兩相界面上。EPDM對復合晶體有插入、分割和細化作用,有利於提高材料的韌性,大大提高缺口沖擊強度。
此外,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)也可以與橡膠形成合金,以獲得比純橡膠更好的機械性能,如摩擦阻力、拉伸強度和斷裂伸長率。其中,在混煉過程中,橡膠在高於UHMW-聚乙烯軟化點的溫度下硫化。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)可與各種橡膠(或橡塑合金)硫化復合制成改性PE片材,這些片材可進壹步與金屬片材復合制成復合材料。此外,還可以在塑料表面復合超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)來提高抗沖擊性能。