專利名稱：一種用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
超高分子量聚乙烯是一種性能優(yōu)異的高分子熱塑性工程材料，來(lái)源豐富，價(jià)格適中，性能優(yōu)異。它具有十分優(yōu)越的機(jī)械性能，抗沖擊性能好，并且耐化學(xué)腐蝕。特別是具有優(yōu)異的耐磨性能，因此廣泛用于煤礦，電廠等工礦企業(yè)處需要耐磨材料的場(chǎng)合中，如滑道襯里，托輥等。但是，純超高分子量聚乙烯表面硬度大，表面摩擦系數(shù)低。在一些特殊場(chǎng)合，如滑動(dòng)摩擦片等既需要耐磨材料，又需要具有一定摩擦系數(shù)，帶動(dòng)其它部件轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合，就不太適用。
聚氨酯是一種熱塑性彈性體。聚氨酯彈性體由二異氰酸和帶有端羥基的聚醚或聚酯多元醇及低分子量的二元醇逐步聚合而成，其具有彈性體的強(qiáng)韌性，高彈性能，但又具有熱塑性塑料的成型加工性能，即可以受熱后進(jìn)行擠出，注射加工。并且聚氨酯在彈性體中其耐磨性能是最優(yōu)異的。同時(shí)聚氨酯彈性體種類眾多，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇不同組成，性能的聚氨酯。
在已有技術(shù)中，中國(guó)專利CN 1032175A，公開(kāi)了一種用于摩擦材料的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。該材料由超高分子量聚乙烯，丁苯橡膠，超耐磨炭黑，過(guò)氧化二異丙苯和助劑等共混交聯(lián)而成。其復(fù)合材料的摩擦系數(shù)在0.35～0.5之間，如用于摩阻材料，其摩擦系數(shù)不夠。并且該復(fù)合材料是交聯(lián)體系，為熱固性材料。該復(fù)合材料制備后，無(wú)法再加熱，在一定壓力下變形，以制成所需形狀的材料。只能采用車削等機(jī)械加工方式才能成型，加工步驟過(guò)程較為復(fù)雜。
本發(fā)明的特點(diǎn)是，所用的超高分子量聚乙烯的分子量為200萬(wàn)。其具有優(yōu)異的耐磨性能，抗沖擊性和機(jī)械性能，可以保證復(fù)合材料使用的可靠性。采用與超高分子量聚乙烯共混的組分為聚酯型聚氨酯。聚酯型聚氨酯的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，良好的耐磨性能，較寬的硬度范圍，優(yōu)良的耐臭氧和耐油性。復(fù)合材料的第三組分為馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，提高超高分子量聚乙烯與聚氨酯的相容效果。復(fù)合材料的第四組分為酚類抗氧劑，提高了材料的耐熱性能。
本發(fā)明的目的是提一種用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，改善材料的硬度，提高表面摩擦系數(shù)，以便其用于摩阻材料，并確定其加工方法和工藝。
本發(fā)明為達(dá)到此目的采取的措施是，利用加入不同含量的馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯作為相容劑，以增強(qiáng)超高分子量聚乙烯與聚氨酯兩相間的相互作用，改善相界面建形態(tài)，以得到具有良好相分布，均一的復(fù)合材料。
本發(fā)明提出的用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下各步驟1.耐磨材料的制備在160℃～200℃下，利用塑料雙輥共混機(jī)向超高分子量聚乙烯中同時(shí)加入5％～50％的聚氨酯，5％～20％的馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯和0.5～2％酚類抗氧劑。共混時(shí)間為2～10分鐘。
2.耐磨材料的壓制成型在所需成品形狀的模具中，放入上述已共混完畢的超高分子量聚乙烯和聚氨酯的復(fù)合材料，在160℃～200℃下，預(yù)熱5～20分鐘，再在50MPa～100MPa壓力下，壓制5～20分鐘。取出，以每分鐘5℃～30℃的冷卻速度冷卻至室溫，即為本發(fā)明的摩阻材料用的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，加入聚氨酯的超高分子量聚乙烯較純超高分子量聚乙烯硬度有所降低。摩擦系數(shù)范圍達(dá)到0.2～0.6，較純超高分子量聚乙烯的摩擦系數(shù)提高四倍。在磨耗量上，為純超高分子量聚乙烯的50％，在耐磨性能上有了提高。特別是復(fù)合材料體系仍然為熱塑性材料，可以加熱后重新成型，加工成型方法簡(jiǎn)單，又保持良好的抗沖擊性。
下面介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1將超高分子量聚乙烯(分子量為200萬(wàn))在165℃下的塑料雙輥共混機(jī)上熔融，再同時(shí)加入5％聚氨酯(聚酯型，商品牌號(hào)為JZ85，由天津聚氨酯廠生產(chǎn))，5％馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，0.5％酚類抗氧劑(商品牌號(hào)為B215，由北京化工三廠助劑研究所提供)。共混時(shí)間為2分鐘。取下已共混完畢的復(fù)合材料，放入面積為120×170mm的上下兩個(gè)模板間，再整體放入120×170×50mm模具中，160℃下預(yù)熱5分鐘后，加壓100MPa，在此壓力下，壓制5分鐘，取出。再以每分鐘5℃的冷卻速度冷卻至室溫。
實(shí)施例2將超高分子量聚乙烯(同實(shí)施例1)在185℃下的塑料雙輥共混機(jī)上熔融，再同時(shí)加入30％聚氨酯(同實(shí)施例1)，10％馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，1％酚類抗氧劑(同實(shí)施例1)，共混時(shí)間為4分鐘。取下已共混完畢的復(fù)合材料，放入面積為120×170mm的上下兩個(gè)模板間，再整體放入120×170×50mm模具中，175℃下預(yù)熱10分鐘后，加壓80MPa，在此壓力下，壓制10分鐘，取出。以每分鐘15℃的冷卻速度冷卻至室溫。
實(shí)施例3將超高分子量聚乙烯(同實(shí)施例1)在200℃下的塑料雙輥共混機(jī)上熔融，再同時(shí)加入50％聚氨酯(同實(shí)施例1)，20％馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，1.5％酚類抗氧劑(同實(shí)施例1)，共混時(shí)間為7分鐘。取下已共混完畢的復(fù)合材料，放入面積為120×170mm的上下兩個(gè)模板間，再整體放入120×170×50mm模具中，185℃下預(yù)熱15分鐘后，加壓50MPa，在此壓力下，壓制15分鐘，取出。以每分鐘20℃的冷卻速度冷卻至室溫。
實(shí)施例4將超高分子量聚乙烯(同實(shí)施例1)在170℃下的塑料雙輥共混機(jī)上熔融，再同時(shí)加入15％聚氨酯(同實(shí)施例1)，10％馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，1％酚類抗氧劑(同實(shí)施例1)，共混時(shí)間為5分鐘。取下已共混完畢的復(fù)合材料，放入100×150×2mm的模具中，再整體放入上下兩個(gè)模板間。180℃下預(yù)熱10分鐘后，加壓70MPa，在此壓力下，壓制20分鐘，取出。以每分鐘15℃的冷卻速度冷卻至室溫。
實(shí)施例5將超高分子量聚乙烯(同實(shí)施例1)在190℃下的塑料雙輥共混機(jī)上熔融，再同時(shí)加入35％聚氨酯(同實(shí)施例1)，15％馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，2％酚類抗氧劑(同實(shí)施例1)，共混時(shí)間為8分鐘。取下已共混完畢的復(fù)合材料，放入100×150×2mm的模具中，再整體放入上下兩個(gè)模板間。200℃下預(yù)熱15分鐘后，加壓60MPa，在此壓力下，壓制10分鐘，取出。以每分鐘30℃的冷卻速度冷卻至室溫。
實(shí)施例6將超高分子量聚乙烯(同實(shí)施例1)在180℃下的塑料雙輥共混機(jī)上熔融，再同時(shí)加入15％聚氨酯(同實(shí)施例1)，15％馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，1.5％酚類抗氧劑(同實(shí)施例1)，共混時(shí)間為8分鐘。取下已共混完畢的復(fù)合材料，放入半徑為30mm，深為2mm的模具中，再整體放入上下兩個(gè)模板間。190℃下預(yù)熱15分鐘后，加壓70MPa，在此壓力下，壓制15分鐘，取出。以每分鐘15℃的冷卻速度冷卻至室溫。
實(shí)施例7將超高分子量聚乙烯(同實(shí)施例1)在200℃下的塑料雙輥共混機(jī)上熔融，再同時(shí)加入25％聚氨酯(同實(shí)施例1)，20％馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，1.5％酚類抗氧劑(同實(shí)施例1)，共混時(shí)間為10分鐘。取下已共混完畢的復(fù)合材料，放入半徑為30mm，深為2mm的模具中，再整體放入上下兩個(gè)模板間。200℃下預(yù)熱20分鐘后，加壓60MPa，在此壓力下，壓制20分鐘，取出。以每分鐘20℃的冷卻速度冷卻至室溫。
權(quán)利要求
1.一種用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括下列各步驟(1)耐磨材料的制備在160℃～200℃下，利用塑料雙輥共混機(jī)向超高分子量聚乙烯中同時(shí)加入5％～50％的聚氨酯，5％～20％的馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯和0.5～2％酚類抗氧劑。共混時(shí)間為2～10分鐘；(2)耐磨材料的壓制成型在所需成品形狀的模具中，放入上述已共混完畢的超高分子量聚乙烯和聚氨酯的復(fù)合材料，在160℃～200℃下，預(yù)熱5～20分鐘，再在50MPa～100MPa壓力下，壓制5～20分鐘，取出，以每分鐘5℃～30℃的冷卻速度冷卻至室溫，即為本發(fā)明的摩阻材料用的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于摩阻材料的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法,首先利用塑料雙輥共混機(jī)向超高分子量聚乙烯中同時(shí)加入聚氨酯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯和酚類抗氧劑,共混,然后在所需成品形狀的模具中,放入上述已共混完畢的復(fù)合材料,預(yù)熱,壓制,取出后冷卻至室溫,即為本發(fā)明的摩阻材料用的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。本發(fā)明的材料仍然為熱塑性材料,可以加熱后重新成型,加工成型方法簡(jiǎn)單,又保持良好的抗沖擊性。
文檔編號(hào)C08L23/00GK1270184SQ0010616
公開(kāi)日2000年10月18日 申請(qǐng)日期2000年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月28日
發(fā)明者胡平, 袁浩 申請(qǐng)人:清華大學(xué)