超高分子量聚乙烯改性研究进展

《超高分子量聚乙烯改性研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、超高分子量聚乙烯改性研究进展2010-09-26超高分子量聚乙烯(UHMWPE)虽然其分子结构排列与普通PE完全相同，但由于其具有非常高的相对分子量（普通PE的相对分子量仅为2-3万，而UHMWPE-般在150万以上），则赋予其许多普通PE没有的优异性能，是一种性能非常优异的新型工程塑料，其应用范围正不断扩大，用量不断增加，预计将有较好的发展前景。1UHMWPE的研究方向及改性目的1.1研究方向目前，世界上对UHMWPE的研究。主要集中在以下几个方面：(1)改善UHMWPE的加工流动性；(2)对UHMWPE

2、基本物理规律的研究；(3)成型加工；(4)填料改性及新产品开发、推广应用等。其中，对UHMWPE的改性研究是热点，通过改性使UHMWPE应用前景更广。1.2改性目的UHMWPE虽然具有很多优良的特性，但也有许多不足：由于其分子链很长，极易发生链缠结；熔融时，熔体黏度高达108Pa·S；且临界剪切速率很低，易发生熔体破裂，给成型加工带来困难；另外，还有表面硬度低、抗磨粒磨损能力差和热变形温度低等缺限。为了使其能在条件要求高的场合得到应用，需对UHMWPE性能进行适当改性。改性的目的是：在不影响UHMWPE性能

3、的基础上，提高其熔体流动性，或针对UHMWPE自身性能的缺点进行复合改性（如改进熔体流动性、耐热性、抗静电性、阻燃性及表面硬度等）。2化学改性化学改性主要是指化学交联改性，通过化学方法改变树脂分子结构或分子形态使树脂获得新的性能。采用该法不仅能够改变一种树脂的性能，而且可以开发出新的树脂品种。通过交联，UHMWPE的结晶度下降，被掩盖的韧性又表现出来。化学改性可分为化学交联改性和辐射改性。化学交联是在UHMWPE中加入适当的交联剂后，在熔融过程中发生交联。其又可分为过氧化物交联和偶联剂交联。辐射交联是采用电

4、子射线或γ射线直接对UHMWPE制品进行照射使分子发生交联。下面将介绍近年来化学改性方面取得的新进展。2.1原位化学合成法原位化学合成法是一种对聚合物基体材料进行表面化学处理使其具有活性，然后诱导溶液中的无机离子沉积在基体表面转化为固相无机粒子从而制得聚合物/无机填料复合材料的方法。相对于固相机械混合法、熔融共混法、溶液搅拌法、气流分散法等方法，原位化学合成法具有分散效果好、界面结合作用强等特点。华南理工大学的王小俊等采用原位化学合成法在改性的UHMWPE粉末表面生成碳酸钙(CaCO3)颗粒，经模压或柱塞挤

5、出制备UHMWPE/CaCO3复合材料。通过力学性能和热性能测试表明，原位化学合成法比机械共混法制备的UHMWPE/CaCO3复合材料具有更高的拉伸性能、弯曲性能及热变形温度，当CaCO3为9.5%时，原位化学合成法制备的UHMWPE/CaCO3复合材料的拉伸性能和弯曲性能达到最大，热变形温度为106℃。2.2硅烷交联硅烷交联就是通过硅烷偶联剂引入聚乙烯(PE)中，增加PE的强度、抗老化性等。解孝林等采用硅烷对UHMWPE进行交联改性，系统地研究了交联UHMWPE的凝胶率、熔点、结晶度、力学性能与耐磨性。结

6、果表明：硅烷偶联剂导致了UHMWPE的交联，使UHMWPE的凝胶率提高。当硅烷含量较低时，UHMWPE的熔点增高、结晶度增大；当硅烷含量较高时，UHMWPE的熔点、结晶度呈下降的趋势；硅烷交联导致了UHMWPE材料的模量和强度提高，磨耗率降低；当硅烷含量较高时，交联UHMWPE材料的力学性能和磨耗率均变差；当硅烷含量为0.2%-0.4%时，交联UHMWPE材料的综合性能最佳。华东理工大学郎彦庆等在过氧化物引发下，采用硅烷(KH-570)对UHMWPE纤维进行接枝交联，改性。经过加热(110℃)12h测定纤维

7、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。南京航空航天大学的温建萍等制备了UHMWPE与硅烷偶联剂修饰的纳米蒙脱土(nano-MMT)复合材料。在室温干摩擦条件下测试了复合材料的摩擦性能，结果表明：随着nano-MMT含量的增加，经偶联剂修饰的nano-MMT/UHMWPE复合材料的硬度、摩擦因数和磨损率增加；改善了复合材料的摩擦性能。2.3辐射交联四川大学的刘鹏波等采用γ射线在室温、空气条件下对UHMWPE进行辐照，采用傅里叶红外光谱、差示扫描量热法、特性黏度测定、

8、熔体流动速率测定以及力学性能测试等手段研究了γ射线辐照对UHMWPE结构、流动性能以及力学性能的影响。研究结果表明：在室温下和空气中，通过γ射线辐照可在UHMWPE分子链上引入羰基等含氧极性基团；UHMWPE经过γ射线辐照以后分子链发生降解，分子量降低，熔体流动速率增大，流动性得到改善；在一定辐照剂量范围内，γ射线辐照使UHMWPE的拉伸屈服强度及断裂伸长率增加，缺口冲击强度下降。A.M.Abdul-Kader等