不同成型方式下UHMWPE耐热改性进展

介绍了近年来超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在模压成型、挤出成型、注塑成型方面的耐热改性研究进展,分析了采用不同成型方法对UHMWPE耐热改性的方法及改性效果。关于UHMWPE模压与挤出成型的耐热改性方法主要包括物理改性(填充改性、共混改性、共混填充改性)、化学改性(过氧化物交联、偶联剂交联、辐射交联)、聚合填充复合改性,而UHMWPE的注塑成型耐热改性研究较少。对UHMWPE进行耐热改性,加入的改性材料后,能显著提高复合材料耐热性,但是,部分材料的加入却降低了UHMWPE耐磨性、抗冲击性等性能,需要对UHMWPE注塑成型的耐热改性及改性材料的选用进一步研究。最后,对UHMWPE的耐热改性的发展趋势进行了展望。     

引发剂对于PP/LDPE反应挤出共混改性效果的影响

采用常用的过氧化物引发剂对PP/LDPE体系进行反应增容,制得高熔体黏度的共混物,并研究了引发剂类型和含量对改性效果的影响.反应挤出共混改性过程中体系产生相内、相间交联和PP的降解反应;引发剂的类型决定了共混物中PP的降解和交联反应,采用活性较弱的BPO为引发剂时可以有效的抑制PP的降解,产生有效的交联;引发剂的含量对改性效果的影响也取决于引发剂的类型,采用活性较强的引发剂DCP和双2,5时,随着引发剂含量的增加,改性体系的交联度缓慢增加而MFR显著增大,体系的交联来源于其中的PE组分,当采用BPO为引发剂时,可以有效的引发PP和PE的相内和相间交联,随着引发剂含量的增加,体系的交联度快速增加,MFR显著降低.     

DTBP交联UHMWPE磨粒磨损性能研究

本文采用二叔丁基过氧化物(DTBP)作为交联剂,对UHMWPE进行化学改性,通过改变DTBP的含量、交联反应时间、交联反应温度来制备试样,并通过性能测试、分析获得最佳的成型工艺条件。实验结果表明:在DTBP交联改性成型工艺中,DTBP与UHMWPE质量比为0.4%、交联反应时间为10分钟、交联反应温度为150℃时,制品的磨粒磨损率最低,磨粒磨损性能最好。与未交联试样相比,磨粒磨损性能提高了2.86倍,并且硬度、拉伸性能有小幅度上升。     

表面硅烷交联改性超高摩尔质量聚乙烯材料的制备及表征

采用紫外光辐照法在超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)材料表面接枝乙烯基烷氧基硅烷,之后进行水解交联,制备了亲水性表面交联UHMWPE材料。研究了该材料制备条件的优化并对其凝胶含量、交联密度和亲水性进行表征。结果表明,引发剂、单体用量的适度增大和紫外辐照时间的适度延长可增加硅烷的接枝量,引发剂质量分数为5.0%、单体体积分数为20%,紫外辐照时间为0.5~1 h时,硅烷接枝效果相对最佳;接枝样品在聚乙二醇水溶液中回流交联,样品凝胶率和交联密度同时获得了大幅提高,可由未改性样品的51.62%和16.07 mol/m~3分别增大到88.00%和58.05 mol/m~3,接近于在二月桂酸二丁基锡催化下热水交联的状况;改性样品的亲水性明显提高,水接触角可由未改性样品的94.8°降到64.0°。     

以DCP和DTBP引发制备交联UHMWPE

分别以DcP和DTBP对UHMWPE进行交联改性,通过改变DcP或DTBP的用量、交联温度、交联时间等成型条件制备了模压烧结试样。结果表明：在DcP交联工艺中,DcP与U删1vPE质量比为0．15％、交联温度为155℃、时间为30min时,制品耐磨粒磨损性能最好;在DTBP交联工艺中,DTBP与UHMWPE质量比为O．50％、交联温度为140℃、时间为20min时,制品耐磨粒磨损性能最好。从改进耐磨粒磨损性能角度来说,采用DTBP交联工艺更好。     

辐照交联GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能研究

为改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在海水润滑介质下的耐磨损性能,采用氧化石墨烯(GO)填充与辐照交联对UHMWPE进行改性处理。利用摩擦磨损试验机研究了辐照前后UHMWPE与GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜(SEM)与三维表面轮廓仪扫描试样磨痕表面形貌,计算其磨损率,并分析了其摩擦磨损机理。结果表明,在人工海水润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理均略微增加了UHMWPE的摩擦因数,降低了磨损率;二者共同使用可以协同增强UHMWPE的耐磨性能,降低复合材料的摩擦因数与磨损率; GO填充显著提高了UHMWPE的抗磨粒磨损与抗疲劳磨损性能;辐照交联改性处理进一步提高了GO/UHMWPE复合材料的抗磨粒磨损性能。     

油田用延时性高黏凝胶制备方法研究

基于改性淀粉凝胶于调剖堵水、封堵、钻完井等方面优异的使用性能及应用前景。以淀粉、丙烯酰胺(AM)为原料,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,利用淀粉同烯类单体进行接枝共聚,通过交联剂来实现共价键交联,在实验室条件下合成一种适用于中、高温油藏,成胶时间延时至2 h内可控的高强度的改性淀粉凝胶。研究了引发剂的用量、交联剂的用量、反应温度、p H值对胶体成胶性能(体系黏度和成胶时间)的影响。结果表明:在引发剂质量分数介于0.04%~0.06%,交联剂质量分数在5.1%左右,反应温度为80℃,体系p H为10时所制得的聚合物胶体性能最佳,其体系黏度对应为1 950×103 m Pa·s。     

过氧化物交联UHMWPE的动力学与结晶行为的研究

采用过氧化二异丙苯(DCP)交联改性超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE),通过差示扫描量热和广角X射线衍射测试,研究了DCP交联UHMWPE的反应动力学以及DCP含量对交联UHMWPE片材的热性能、结晶性能和晶粒尺寸的影响。结果表明:DCP与UHMWPE交联反应为放热反应,其非等温交联反应符合一级反应,反应活化能随着DCP含量的增加而降低;随着DCP含量的增加,交联UHMWPE片材的结晶度、重结晶度、熔点和结晶温度均降低,结晶峰强度和晶粒尺寸减小,当DCP质量分数为2. 5%时,交联UHMWPE片材(110)晶面和(200)晶面所对应的晶粒尺寸分别降低至18. 6 nm和12. 1 nm。     

反应挤出共混法制备发泡用聚丙烯的研究

采用反应型双螺杆挤出机,以过氧化苯甲酰(BPO)做引发剂,不饱和烯烃为交联助剂,一步实现聚丙烯(PP)与少量低密度聚乙烯(LDPE)的共混、接枝与交联,制备出了具有高熔体黏度的发泡用聚丙烯.研究结果表明,改性后PP的熔体流动速率(MFR)可降至0.1 g/10min以下,体系中有质量含量高达48%以上的凝胶产生,当交联助剂含量与引发剂含量的质量比例约为1.31时,可以获得最佳的改性效果.体系中的引发剂和交联助剂均显著影响改性材料的熔体流动性和凝胶含量,在引发剂质量含量达到0.8%以上时,MFR和凝胶含量变化趋势减缓;差示扫描量热分析(DSC)研究表明,交联使体系中PP相和PE相的结晶速率都下降.对改性后的样品进行发泡实验,结果表明采用反应共混改性PP可获得泡孔细密均匀、穿孔很少的高质量泡沫塑料.     

硅烷接枝交联法制备发泡用高熔体粘度聚丙烯

以过氧化物为引发剂,不饱和硅烷为接枝单体,不饱和烃类为接枝助剂,并加入交联催化剂,通过反应型双螺杆挤出机一步实现共聚型聚丙烯的接枝和交联;制备出了可用于发泡的高熔体粘度聚丙烯。通过熔体质量流动速率(MFR)和凝胶含量的变化,研究试剂体系对接枝交联改性的作用。结果显示,改性后PP的MFR可降低至0．1 g／ 10min以下,凝胶含量可高达48％以上,体系中各组分都显著影响改性材料熔体的流动性和凝胶含量,缺一不可。随引发剂和硅烷单体含量的增加,体系熔体流动性逐渐降低,凝胶含量增加。而硅烷单体与接枝助剂的最佳量之比为1 :1。通过PP改性前后的力学性能和发泡性能对比研究表明,接枝和交联使改性后PP的耐热性、抗冲击性、拉伸性能均有所改善;而且用改性PP发泡可以获得泡孔均匀、细密,且具有独立泡孔的高质量泡沫塑料。     

低温等离子体技术在超高相对分子质量聚乙烯纤维表面改性中的应用

介绍了低温等离子体的概念、分类及其在超高相对分子质量聚乙烯纤维(UHMWP E)表面改性方面的特点;阐述了国内外在低温等离子体对UHMWPE纤维表面改性前后纤维本身及其复合材料性能的影响情况;简介了用自行研制的低温等离子体设备对UHMWPE纤维进行表面改性的研究结果和低温等离子体处理UHMWPE纤维表面改性的发展前景。实验表明,UHMWPE纤维经过等离子体处理后表面产生刻蚀和交联,其与树脂间的粘结性能改善;该低温等离子体设备能满足UHMWPE纤维表面改性连续化生产需要。     

超高分子量聚乙烯纤维的硅烷交联改性

在过氧化物引发下,采用硅烷(KH-570)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行接技交联改性。考察了引发剂种类、引发剂用量、硅烷用量对纤维接枝率、力学性能及蠕变性的影响。经过加热(110℃)12h测定纤维的力学性能。结果表明:经硅烷处理,纤维受热后力学性能和纤维的蠕变性能有了很大提高。     

自增塑UHMWPE改性体系的加工性能与力学性能

采用旋转流变仪测定的复数黏度表征UHMWPE体系的加工性能,以改性UHMWPE体系的力学性能作为改性效果的判断依据。结果表明:UHMWPE/PP的加工性能与UHMWPE/B-UHMWPE的力学性能存在互补关系;UHMWPE/PP/B-UHMWPE三元体系能较好地兼顾UHMWPE改性体系的加工性能与力学性能。     

TDI/BPO改性PBS的力学性能研究

本文采用扩链手段和交联手段对PBS进行改性研究。分别选用甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)为扩链剂,过氧化苯甲酰(BPO)为交联剂。使用乌氏黏度计、索氏抽提器对改性体系的特性黏数和交联度进行测定;使用哈克转矩流变仪、毛细管流变仪、差示扫描量热仪、万能拉力测试机等手段测试了改性体系的加工性能,流变性能,结晶与热性能,以及力学性能等。研究了扩链剂和交联剂用量对改性体系性能的影响。结果表明,随着TDI用量的增加,PBS改性体系的特性黏数逐渐增大,加工体系的平衡扭矩提高,熔体黏度呈现出增大的趋势,从而熔体强度增大。通过扩链反应,结晶温度提高,结晶度降低,熔点升高,拉伸强度变化不大,当TDI用量为1.0%时,拉伸强度最大。随着BPO用量的增加,PBS改性体系的交联度逐渐增大,加工性能得到改善,熔体黏度大幅提高,从而熔体强度增大。交联度的增大使得改性体系的结晶温度提高,结晶度和熔点均降低,拉伸强度呈现出先增大后减小的趋势。     

反应挤出制备高抗冲聚丙烯的研究

采用反应挤出法制备高抗冲聚丙烯,通过过氧化物引发剂与交联剂对聚丙烯/聚乙烯进行交联改性。研究了引发剂、聚乙烯、交联剂用量对改性效果的影响,并对高抗冲聚丙烯进行DSC分析。结果表明,经过反应挤出交联改性后聚丙烯的简支梁缺口冲击强度是纯聚丙烯的5倍以上,聚丙烯结晶温度提高了近8℃。     

超高分子量聚乙烯的流动改性研究进展

介绍超高分子量聚乙烯(UHMWPE)流动性能的测定方法,综述UHMWPE流动改性的主要方法和研究现状,分析填充材料、剪切速率、材料内部相结构、温度及压力等因素对UHMWPE流动性能的影响,并提出今后UHM—WPE流动改性的主要研究方向。     

UHMWPE减摩耐磨改性研究进展

介绍了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的摩擦学理论,综述了近年来对该材料进行减摩耐磨改性的研究进展,重点从无机填料填充改性、表面改性、高分子合金共混改性以及交联改性等方面进行了阐述。最后,对减摩耐磨UHMWPE复合材料的发展趋势、应用前景进行了展望,指出改善UHMWPE复合材料的生物相容性、进一步提高其减摩耐磨性能,并应用于生物医学领域将是今后的研究重点。     

导热交联超高摩尔质量聚乙烯耐磨复合材料的研究

采用共混改性技术,将复合耐磨剂、纳米碳化硅、过氧化二异丙苯(DCP)等按不同比例加入到超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)树脂中,获得了完全满足桥梁支座用耐磨要求的抗蠕变耐磨UHMWPE复合材料。考察了上述添加物及其添加量对UHMWPE耐磨、抗蠕变和物理机械性能的影响。结果表明,复合耐磨剂能明显提高UHMWPE的耐磨性能,纳米碳化硅能提高UHMWPE复合材料的导热系数,降低制品在摩擦过程中的表面温度,从而进一步提升其耐磨性能,DCP交联能改善UHMWPE复合材料的抗蠕变性能。当耐磨剂、纳米碳化硅和DCP用量分别为2.5phr、1.5 phr和0.1 phr时,能获得综合性能优良的UHMWPE复合材料。     

紫外辐射接枝改性UHMWPE纤维表面的研究

采用紫外辐射接枝方法对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面进行改性。探讨了单体种类及浓度、引发剂、抗氧剂、接枝方法等对UHMWPE纤维表面处理效果的影响,测试了以其作为增强材料的复合材料的层间剪切强度。结果表明:在有氧开放体系下,气相接枝效果好于液相接枝;丙烯酰胺单体的接枝效果优于其它单体;接枝率随接枝单体浓度和接枝时间的增加而增加。采用丙烯酰胺为接枝单体,在光强度为86μW/cm~2条件下,对UHMWPE纤维进行紫外辐射接枝改性,按照一定铺层方式制备的环氧基复合材料的层间剪切强度从未处理的14.59MPa提高到17.36MPa。     

超高分子量聚乙烯的改性研究

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(UHMWPE)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/PP-X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改善,熔体流动性能增加,摩擦磨损性能有较大提高.