一种高发泡倍率改性超高分子量聚乙烯泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高发泡倍率超高分子量聚乙烯（UHMWPE）发泡用材料及其泡沫制备方法，包含如下步骤：将95

【技术实现步骤摘要】
一种高发泡倍率改性超高分子量聚乙烯泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高发泡倍率UHMWPE泡沫材料及制备方法，具体涉及一种利用复合流动助剂、成核剂改性超高分子量聚乙烯改性加工性能与发泡性能，通过配方调整和工艺条件控制制备高发泡倍率UHNWPE泡沫的方法。本专利技术属于聚合物加工


技术介绍

[0002]UHMWPE粘均分子量超过30万，拥有出色的抗磨损性、具有自润滑性、高抗冲击性、出色的低温性能、耐化学腐蚀性等等。由于具有上述出色特性，UHMWPE被广泛应用于多种领域。近些年，UHMWPE泡沫产品新的附加功能如轻质、隔热特性、吸声、低介电常数、冲击吸收性能、柔性被开发出来，尤其是在低温方面的优势，UHMWPE在液氮、液氧环境下仍具有延展性，因此开发高发泡倍率UHMWPE柔性泡沫有着巨大的应用潜力。
[0003]目前UHMWPE泡沫的制备主要有(1)凝胶萃取法，通过快速搅拌UHWPE溶液可以结晶形成串晶结构,该结构组成的UHMWPE凝胶包含着分子链的缠结,层叠和交联的三维网络。通过用乙醇萃取二甲苯溶剂，如果除去溶剂时没有引起溶胀聚合物的弹性坍塌,即可由凝胶体制得泡沫。AYDINL等采用该方法开发了功能性UHMWPE泡沫，UHMWPE泡沫可以吸收三倍自重的液体。但该方法操作困难，存在溶剂萃取环节，泡沫形状不规则，平均密度为0.119/cm3，发泡倍率在7.8倍左右。(2)利用化学发泡剂进行发泡。Rodrigue等采用化学发泡剂进行了UHMWPE的发泡实验，由于UHMWPE熔体强度高，发泡倍率只有1.79倍。(3)超临界流体发泡方法。陈莉蓉等采用二氧化碳作为发泡剂作为物理发泡剂进行了纯UHMWPE间歇发泡实验，由于纯UHMWPE结晶度高，分子量巨大，熔体强度极高，低温发泡时受晶体影响发泡率低，高温发泡时则泡孔不规则，泡孔大且分布不均匀。并且纯UHMWPE由于分子量巨大，熔体流动性极差，无法用普通单螺杆挤出待发泡试样，只能采用模压法，效率低。
[0004]为了解决超高分子量聚乙烯的上述不足，本专利采用共混方法，通过添加少量复合流动助剂改善超高分子量聚乙烯熔体流动性，开发了UHMWPE复合材料，加入形核剂提高其可发性，制备出发泡倍率接近40倍与泡孔密度达109/cm3不同的UHMWPE泡沫材料。制品有望用作超低温保冷材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有UHMWPE泡沫的制备技术，提供了一种新的利用成核剂、润滑剂改性超高分子量加工性与可发性，然后通过物理发泡剂来采用降压法制备了发泡倍率可达40倍的高发泡倍率UHMWPE。
[0006]复合流动助剂的使用一方面是为了能让超高分子量聚乙烯更好地塑化熔融混合，另一方面是为了改善泡孔尺寸和分布情况。
[0007]为了使UHMWPE熔体与复合流动助剂、成核剂充分混合，本专利优先采用同向双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒。
[0008]本专利技术的技术方案为:一种高发泡倍率UHMWPE泡沫及制备方法，包含如下步骤:将
UHMWPE与复合流动助剂、成核剂烘干后，进行高速混合后造粒；挤出试样通过间歇发泡法制得高倍率UHMWPE泡沫材料；将95
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98份UHMWPE,2
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4份复合流动助剂、0.1
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1份成核剂均匀混合，其中，各成分的总和为100份，均为质量份；将得到的混合物加入双螺杆挤出机中，进行熔融混合造粒，由单螺杆挤出待发泡试样，采用间歇发泡法制得高发泡倍率UHMWPE泡沫材料。本专利技术得到一种利用改性UHMWPE制备高发泡倍率(>9倍)UHMWPE泡沫材料的制备方法。
[0009]本专利技术的方法具体为:首先，将UHMWPE,复合流动助剂、形核剂经过60
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80℃烘干1
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2h之后高速共混均匀；之后混合物经双螺杆熔融造粒，改性颗粒经单螺杆挤出待发泡试样；然后，再将上述待发泡试样放入高压釜并升温至发泡温度，将物理发泡剂经增压计量泵注升压后注入高压釜，经过充分饱和后，泄压发泡，并迅速浸入冰水中定型，得到所述高发泡倍率或高泡孔密度UHMWPE泡沫材料。
[0010]所述物理发泡剂为增压到6MPa
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28MPa之间的超临界二氧化碳。
[0011]所述UHMWPE的分子量在2500000/mol以上。
[0012]所述复合流动助剂为硅油、PPA、硬脂酸钙中的一种或几种的混合物。
[0013]所述成核剂为改性纳米碳酸钙、改性有机纳米蒙脱土、改性有机纳米二氧化硅中的一种或几种的混合物。
[0014]所述高压釜是铜釜或不锈钢釜。
具体实施方式
[0015]以下结合实施例对本专利技术作进一步阐述。实施例仅用于说明本专利技术，而不是以任何方式来限制本专利技术。
[0016]实施例1高发泡倍率UHMWPE泡沫1的制备步骤1:将97份UHMWPE，1份硅油、1份PPA，1份纳米二氧化硅于烘箱中60℃烘干1小时，在高速混合机中均匀混合，形成UHMWPE改性共混物；步骤2:将上述共混物料通过双螺杆进行熔融挤出造粒，得到改性UHMWPE颗粒；步骤3:改性UHMWPE颗粒经过单螺杆挤出为待发泡圆棒料，直径3mm，取长度15mm作为待发泡试样；步骤4:待发泡试样放入高压釜，并升温至130℃，将经增压计量泵增压到13.79MPa的二氧化碳流体注入高压釜，经过1小时充分饱和，急速泄压发泡，并浸入冰水中定型，制得所述高发泡倍率UHMWPE泡沫材料，制品发泡倍率为23.3倍。
[0017]实施例2高发泡倍率UHMWPE泡沫2的制备步骤1:将98份UHMWPE，1份硅油、0.5份PPA，0.5份改性有机纳米蒙脱土、0.5份改性有机纳米二氧化硅于烘箱中70℃烘干1小时，在高速混合机中均匀混合，形成UHMWPE改性共混物；步骤2:将上述共混物料通过双螺杆进行熔融挤出造粒，得到改性UHMWPE颗粒；步骤3:改性UHMWPE颗粒经过单螺杆挤出为待发泡圆棒料，直径3mm，取长度15mm作为待发泡试样；步骤4:待发泡试样放入高压釜，将经增压计量泵增压到13.79MPa的二氧化碳流体注入高压釜，并升温至180℃，保温10分钟，以10℃/分钟速度降温至125℃，急速泄压发泡，并浸入冰水中定型，制得所述高发泡倍率UHMWPE泡沫材料，制品发泡倍率为30倍。
[0018]实施例3高发泡倍率UHMWPE泡沫3的制备步骤1:将97份UHMWPE，1份硅油、1份硬脂酸钙，1份改性有机纳米蒙脱土于烘箱中80℃烘干1小时，在高速混合机中均匀混合，形成UHMWPE改性共混物；步骤2:将上述共混物料通过双螺杆进行熔融挤出造粒，得到改性UHMWPE颗粒；步骤3:改性UHMWPE颗粒经过单螺杆挤出为待发泡圆棒料，直径3mm，取长度15mm作为待发泡试样；步骤4:待发泡试样放入高压釜，并升温至130℃，将经增压计量泵增压到10.34MPa的二氧化碳流体注入高压釜，保温饱和1小时，急速泄压发泡，并浸入冰水中定型，制得所述高发泡倍率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高发泡倍率UHMWPE泡沫材料，其特征在于：包含如下步骤：它是由UHMWPE树脂95
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98重量份；复合流动助剂2
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4重量份；成核剂0.1
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1重量份；经高速搅拌混合均匀后，由双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到UHMWPE复合材料母粒；UHMWPE复合材料母粒经单螺杆挤出待发泡样品；待发泡样品放入高压釜内：加热高压釜至设定温度，通入物理发泡剂；充分饱和后，快速泄压；泄压后发泡样品迅速浸入冰水中，冷却定型，其中，物理发泡剂为超临界二氧化碳，其压力在6MPa
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28MPa之间。2.如权利要求1所述的高发泡倍率UHMWPE泡沫材料，其中，所述UHMWPE的分子量在2000000g/mol以上。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，秦升学，张弘斌，周海萍，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：