專利名稱：雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種嚙合型同向旋轉雙螺桿連續(xù)擠出聚乙烯復合材料的方法，屬于聚合物成型加工領域。
背景技術：
超高分子量聚乙烯是一種由乙烯、丁二烯在催化劑作用下聚合成的粘均分子量大于150萬的熱塑性工程塑料，這種產品具有優(yōu)異的綜合性能，其耐磨損、耐低溫、耐腐蝕、自潤滑、抗粘附、抗沖擊性能等均為塑料之首，被稱為“神奇塑料”。由于它具有較一般高分子材料高得多的分子量，熔融粘度極高，加工流動性極差、極易產生熔體破裂現(xiàn)象，是一種難成型的塑料。目前，超高分子量聚乙烯的加工技術主要有三種方法模壓成型一定形狀，再加熱燒結成制品，制品密實、但成型效率極低；柱塞式推擠成型制品，可以成型較大的超高分子量聚乙烯擠出制品，但為間歇式、生產效率有限；單螺桿擠出機實現(xiàn)連續(xù)的擠出成型，這種成型方法使超高分子量聚乙烯的擠出變成為連續(xù)性的操作，生產效率得以較大的提高，但不足的是單螺桿擠出機對粉料的輸送不好，物料的混合作用也不夠強，擠出效率仍不很高。中國專利94107408題為《超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出裝置》，目的是將普通單螺桿擠出機經螺桿結構改造用于成型超高分子量聚乙烯管材，雖可使超高分子量管材生產連續(xù)化，但其生產效率和物料混合質量仍不夠理想；中國專利99114545題為《增強耐磨超高分子量聚乙烯板材及生產方法》，該專利采用玻璃微珠作為超高分子量聚乙烯的增強改性劑，并加入偶聯(lián)劑和復合分散劑，從而使產品的表面硬度、耐磨損率和剛度有所提高，但該專利仍是采用傳統(tǒng)的模壓、燒結成型方法，間歇生產，生產效率較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合型材的方法。
本發(fā)明的目的由以下技術措施實現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合型材的方法1、將超高分子量聚乙烯100份，流動改性劑10～30份，填充增強劑10～20份，偶聯(lián)劑0.2～5份，潤滑劑0.1～5份，成核劑0.1～1份，阻燃劑0.1～10份加入高速混合機內，于溫度100～120℃混煉20～30分鐘，制得超高分子量聚乙烯復合粒(粉)料，2、將上述超高分子量聚乙烯復合料加入嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機內連續(xù)成型，成型機筒溫度為200～250℃，然后進入型材機頭(棒、管、板、片、異形材、多層復合板等)，再進入成型輔機定型、冷卻、牽引、切割裝置等常規(guī)輔機處理。
其中超高分子量聚乙烯的分子量為150～350萬，熔體流動指數(shù)小于0.1。
流動改性劑為中、低分子量20～60萬的聚乙烯。
填充增強劑為長徑比為10∶1，平均粒徑為32～8.5μm的玻璃纖維，平均粒徑為10～25μm的玻璃微球，平均粒徑為32～8.5μm的超細硅灰石粉和/或粉(粒)狀聚酰亞胺中的至少一種。
偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和/或鋯類偶聯(lián)劑中的至少一種。
潤滑劑為分子量3000～5000的聚乙烯蠟、二硫化鉬、石蠟和/或硬脂酸中的至少一種。
成核劑為苯甲酸、硬酯酸鹽、熱解硅石和/或二氧化硅中的至少一種。
阻燃劑為磷酸酯、三氧化二銻、十溴聯(lián)苯醚和/或錫酸鹽中的至少一種。
嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機，其機筒和螺桿均為積木式的組合結構。機筒有頂部加料機筒、側面加料機筒、排氣機筒、頂部開視窗機筒和側面觀察視窗機筒等，可根據(jù)生產或科學研究的需要加以組合；螺桿元件有螺紋輸送元件(螺紋套)、合盤元件(混合元件)和齒形盤元件(剪切元件)等；根據(jù)型材為棒、管、板、片等的結構或不同性質的制品需求進行組合。配用棒、管、板(片)材機頭，常規(guī)的定型、冷卻、牽引、切割及堆放裝置，即可實現(xiàn)超高分子量聚乙烯復合材料的成型。
嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機上可設多點排氣、多點加料、透明視窗、多段控溫、在線取樣裝置以及熔體壓力和溫度傳感器。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合型材的方法，效率高，原料形狀不受限制，可以是粉料、粒料、糊狀料、絲狀料和帶狀料等。
2、雙螺桿元件和機筒均為組合式結構，可以多種組合，以滿足不同結構制品和不同性能塑料制品的要求。
3、雙螺桿擠出機設多處加料口、排氣口和視窗，可在不同時間內觀察物料的形態(tài)變化和分布狀況，為理論研究提供依據(jù)。
4、制品質量均勻、穩(wěn)定，外觀平滑，光亮。
四

圖1超高分子量聚乙烯雙螺桿連續(xù)擠出型材生產流程示意圖。
圖2組合式螺桿、機筒和視窗安裝位置示意圖。
1同向雙螺桿擠出機，2型材機頭，3定型冷卻裝置，4牽引裝置，5切割裝置，6堆放裝置，7中間體，8花鍵套，9組合式雙螺桿，10主加料口，11側加料口，12俯視窗，13排氣室，14組合式機筒，15側視窗。
雙螺桿連續(xù)擠出型材的流程如圖1所示，超高分子聚乙烯加入同向旋轉雙螺桿擠出機1內，經型材機頭2成型，進入定型冷卻裝置3、牽引裝置4、切割裝置5至堆放裝置6。
同向旋轉雙螺桿擠出機的組合式雙螺桿、機筒和視窗安裝位置如圖2所示，擠出機通過中間體7、花鍵套8與組合式雙螺桿9連接，螺桿上設有加料口10、側加料口11、俯視窗12、排氣室13、組合式機筒14和側視窗15。
五具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，但不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內容作出一些非本質的改進和調整。
實施例1、將分子量為200萬的聚乙烯100公斤，分子量30～35萬的聚乙烯20公斤，玻璃纖維長徑比10∶1，平均直徑為25μm 10公斤，硅烷偶聯(lián)劑0.5公斤，分子量3500聚乙烯蠟3公斤，苯甲酸0.5公斤，磷酸酯5公斤，加入高速混合機內，于溫度105℃混煉30分鐘，制得超高分子量聚乙烯復合粒(粉)料；再將制得的上述復合料加入嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機內連續(xù)成型，成型機筒溫度為200～250℃，然后進入型材機頭，再經定型、冷卻、牽引、切割裝置等常規(guī)輔機處理，獲得超高分子量聚乙烯復合材料產品。
2、將分子量250萬的聚乙烯100公斤，分子量為40～45萬的聚乙烯25公斤，平均粒徑為32～8.5μm的超細硅灰石粉15公斤，鈦酸酯偶聯(lián)劑0.8公斤，分子量4000聚乙烯蠟4公斤，硬脂酸鹽0.5公斤，三氧化二銻5公斤，加入高速混合機內，于溫度110℃混煉25分鐘，制得超高分子量聚乙烯復合粒(粉)料；再將制得的上述復合料加入嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機內連續(xù)成型，成型機筒溫度為200～250℃，然后進入型材機頭，再經定型、冷卻、牽引、切割裝置等常規(guī)輔機處理，獲得超高分子量聚乙烯復合材料產品。
3、將分子量300萬的聚乙烯100公斤，分子量50～55萬的聚乙烯30公斤，粒狀聚酰亞胺10公斤，鋁酸酯偶聯(lián)劑0.5公斤，二硫化鉬3公斤，熱解硅石0.5公斤，十溴聯(lián)苯醚5公斤，加入高速混合機內，于溫度120℃混煉25分鐘，制得超高分子量聚乙烯復合粒(粉)料；再將制得的上述復合料加入嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機內連續(xù)成型，成型機筒溫度為200～250℃，然后進入型材機頭，再經定型、冷卻、牽引、切割裝置等常規(guī)輔機處理，獲得超高分子量聚乙烯復合材料產品。
權利要求
1.雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法，其特征在于(1)將分子量為150萬～350萬的聚乙烯100重量份，流動改性劑10～30重量份，填充增強劑10～20重量份，偶聯(lián)劑0.2～5重量份，潤滑劑0.1～5重量份，成核劑0.1～1重量份和阻燃劑0.1～10重量份加入高速混合機內，于溫度100～120℃混煉20～30分鐘，制得超高分子量聚乙烯復合粒(粉)料，(2)將上述超高分子量聚乙烯復合料加入嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機內連續(xù)成型，成型機筒溫度為200～250℃，然后進入型材機頭，再經成型輔機定型、冷卻、牽引、切割裝置等常規(guī)輔機處理，獲得超高分子量聚乙烯復合材料產品。
2.按照權利要求1所述雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法，其特征在于流動改性劑為中、低分子量20～60萬的聚乙烯。
3.按照權利要求1所述雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法，其特征在于填充增強劑為長徑比為10∶1，平均直徑為32～8.5μm的玻璃纖維，平均粒徑為10～25μm的玻璃微球，平均粒徑為32～8.5μm的超細硅灰石粉和/或粉(粒)狀聚酰亞胺中的至少一種。
4.按照權利要求1所述雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法，其特征在于偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和/或鋯類偶聯(lián)劑中的至少一種。
5.按照權利要求1所述雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法，其特征在于潤滑劑為分子量為3000～5000的聚乙烯蠟、二硫化鉬粉、石蠟和/或硬脂酸中的至少一種。
6.按照權利要求1所述雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法，其特征在于成核劑為苯甲酸、硬酯酸鹽、熱解硅石和/或二氧化硅中的至少一種。
7.按照權利要求1所述雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法，其特征在于阻燃劑為磷酸酯、三氧化二銻、十溴聯(lián)苯醚和/或錫酸鹽中的至少一種。
8.按照權利要求1～7所述雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的設備，其特征在于雙螺桿擠出機為嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機，其機筒和螺桿均為積木式的組合結構，根據(jù)型材為棒、管、板、片及異型材的結構或不同性質的制品需求進行組合。
9.按照權利要求8所述雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的設備，其特征在于嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機上可設多點排氣、多點加料、透明視窗、多段控溫、在線取樣裝置以及熔體壓力和溫度傳感器等配套設施。
全文摘要
雙螺桿連續(xù)擠出超高分子量聚乙烯復合材料的方法，其特點是將分子量為150萬～350萬的聚乙烯100份，流動改性劑10～30份，填充增強劑10～20份，偶聯(lián)劑0.2～5份，潤滑劑0.1～5份，成核劑0.1～1份和阻燃劑0.1～10份加入高速混合機內，于溫度100～120℃混煉20～30分鐘，制得超高分子量聚乙烯復合粒(粉)料，再將上述復合料加入嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出機內連續(xù)成型，成型機筒溫度為200～250℃，然后進入型材機頭，再經成型輔機定型、冷卻、牽引、切割裝置等常規(guī)輔機處理，獲得超高分子量聚乙烯復合材料產品。
文檔編號B29C47/40GK1438107SQ0311754
公開日2003年8月27日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權日2003年3月27日
發(fā)明者劉廷華, 徐鳴, 李艷梅, 袁輝 申請人:四川大學