超高分子量聚乙烯的改性研究.pdf

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1、罗玉梅，等：超高分子量聚乙烯的改性研究17超高分子量聚乙烯的改性研究罗玉梅周勇梁兵(西南石油大学材料科学与工程学院，成都610500)(高分子材料工程国家重点实验室，四Jil大学，成都610065)摘要通过添加PP和自制交联聚丙烯(PP—X)，使用双辊开炼和Haake密炼的方法对超高分子量聚乙烯(UHM—WPE)进行改性，并通过万能材料试验机、熔体流动速率仪和摩擦磨损试验机等系统研究了UHMWPE、UHMWPE／PP、UHMWPE／PPX的力学性能、熔体流变性能及摩擦磨损性能等。结果表明，当PP和PP—x的质量分数小于等于30％时，UHMWPE的力学性能得到了一定程度的

2、改善，熔体流动性能增加，摩擦磨损性能有较大提高。关键词超高分子量聚乙烯聚丙烯交联共混超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为工程塑料1实验部分具有许多优异性能，在众多场合中得到广泛应用。1．1主要原材料如人工关节、高速铁路的桥梁支座等，都是基于其良UHMWPE：M—m，平均分子量约为350万，北好的耐磨性、尺寸稳定性以及良好的耐候性能制备京助剂二厂；的。但由于其超长的线性分子结构，使得其耐热性PP：F401，等规均聚型，甘肃兰港石化公司；能J、硬度以及抗磨粒磨损和抗疲劳磨损性能与PP．X：JL2，交联度为53．5％，自制。其它工程塑料相比尚有一定差距。虽然UHMWPE1．2

3、设备及仪器自身的化学或辐照交联以及填料可以适度地改善这Haake转矩流变仪：RC一90型，德国Thermo—些性能，但均由于不能很好地兼顾其它性能而受到Haake公司；限制-4]。双辊开炼机：SK一160B型，上海橡塑机械厂；基于UHMWPE的难加工性、较差的表面硬度、平板硫化仪：HP一63D型，上海西玛伟力橡塑耐热性、抗磨粒磨损和高温下的塑性形变，机械有限公司；UHMWPE的改性主要分为两部分：一是改善万能材料试验机：Instron5567型，美国英斯特朗UHMWPE~I]工流动性能；二是改善UHMWPE的摩公司；擦磨损性能。悬臂梁冲击试验机：CP一25型，上海化工机

4、械聚丙烯(PP)以强度高、密度低、硬度大、耐热性厂；好、易加工、价格低廉等优势而成为产量仅次于聚乙洛氏硬度计：TH型，上海精密仪器仪表有限公烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)的大品种通用塑料。研究司；表明PP能够破坏UHMWPE完整的链缠绕结构，摩擦磨损试验机：MM一200型，上海工业大学降低UHMWPE的缠结点密度和熔体表观粘度，改附属工厂；善UHMWPE的加工流动性能。PP交联后具有较好维卡软化点温度测试仪：ATLASHDV2型，美国的硬度和耐热性能，可以赋予UHMWPE较好的耐ATLAS公司；热性能和抗磨粒磨损性能。熔体流动速率(MFR)仪：CS一127型，美国AT—

5、笔者采用PP和交联聚丙烯(PP—X)对UHMWPELAS公司。进行改性。并在之前研究的PP-X对UHMWPE滑1．3试样制备动摩擦性能的改进的基础上，继续在较大交联度将UHMWPE经100~C干燥8h后与PP—X及其PP的基础上全面研究了UHMWPE／PP和它助剂共混，经双辊塑化或Haake密炼(220~C，10UHMWPE／PP—X的力学性能、熔体流变性能和摩擦min)后在平板硫化机上热压(190℃，10MPa，8min磨损性能，以期在改善UHMWPE加工流动性能的和15min)制成厚度分别为1mm和4mm的片状试同时保持UHMWPE的力学性能，甚至对力学性能样，加工

6、成能够用于力学性能和滑动摩擦测试的试有所改善的情况下降低材料的摩擦系数，从而扩大材料的应用范围。收稿日期：2010—04-1818工程塑料应用2010年，第38卷，第6期样。同样制备UHMWPE和UHMWPE／PP试样。与pP的协同作用。当PP．x质量分数为30％时，断1．4性能测试裂伸长率、拉伸强度、拉伸屈服强度以及缺口冲击强拉伸强度按GB／T1040—1992测试，拉伸速率度均达到最大，比UHMWPE分别提高了约30．2％、为100mIn／min，试验温度25℃；30．7％、26．9％、19．5％。这归功于PP—X中交联的缺口冲击强度按GB／T1843—1996测试

7、，试验PP提高了UHMWPE的强度、耐热性能。当PP-x的温度25℃；用量超过30％时，力学性能下降较大。PP—x对UH—洛氏硬度按GB／T9342—1988测试，载荷588．4MWPE力学性能的改善比PP的效果好，这是因为N，压头12．7mm，温度25~C，试样大小50mm×50PP．x中含有交联的PP，其硬度和耐热性能比纯PPmm×4mm；提高幅度较大。PP和PP．X的性能比较见表1。维卡软化温度按ASTMD1525—1998测试，负表1PP和PP—x的性能载分别为1、5kg，升温速率120~C／60min；试样拉伸M强Pa度／缺口k