[发明专利]纯超高分子量聚乙烯的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种纯超高分子量聚乙烯的加工工艺，属塑料制品加工技术。 

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种性能独特的多用途材料，其分子结构与普通聚乙烯完全一致，但其分子链的长度是普通聚乙烯的几十倍甚至几百倍，且这些超长分子链呈无序缠绕结构。这种大分子链及其无序缠结的结构使得超高分子量聚乙烯具有非常优异的使用性能，在对材料的抗磨损性、抗化学腐蚀性、摩擦系数、冲击强度、低温使用性能、长期使用性能有特殊要求时，超高分子量聚乙烯必是首选。但也正是由于这种结构，使得它的熔融流动粘度很高、流动性差，造成了它的加工性能极差，加工难度极高。几乎所有国内的、包括国外的一些超高分子量聚乙烯加工研究机构及生产企业都将超高分子量聚乙烯改性后再加工，但改性后它的许多优良性能也同时受到了破坏。而将未加改性的超高分子量聚乙烯原料直接进行连续挤出加工难度非常大，甚至在一些权威研究机构被认为是不可能的。 

目前国内外用于挤出成型UHMWPE的生产设备主要以柱塞式挤出机和专用单螺杆挤出机为主，它们的结构都比较复杂，如，柱塞式挤出机上配有一套往复液压油缸系统，可使模芯与其填装的物料一起向前浮动，从而降 低往复式挤出活塞反复冲击而作用在物料上的剪切力与摩擦力、模芯周期性地快速回缩，重复其与物料特定的向前运动；UHMWPE系列专用单螺杆挤出机的主要特点是在料筒内壁开槽，解决料塞问题，再配以专用螺杆来实现UHMWPE的连续稳定挤出。上述设备可用于对平均相对分子量为150万-300万的UHMWPE制品的加工。 

发明内容

本发明的目的是改变UHMWPE传统的螺杆挤出理论，提供一种全新的纯超高分子量聚乙烯的加工工艺，在不改变普通挤出机料筒和螺杆结构的基础上，使之与超高分子量聚乙烯熔体特性相匹配，达到顺利挤出分子量300万以上的纯超高分子量聚乙烯制品的目的。 

本发明的技术方案是：一种纯超高分子量聚乙烯的加工工艺，特点是， 

a、备料：备取纯超高分子量聚乙烯原料； 

b、设备：采用普通螺杆挤出机，螺杆为普通等距不等深渐变螺杆，其中，加料段螺杆为等距等深结构，压缩段螺杆为等距不等深结构，压缩比是2∶3∶1，计量段螺杆为等距等深结构，与螺杆对应的三个加热区温度为：加料段80-110℃，压缩段100-160℃，计量段150-180℃，。 

c、将原料置入普通螺杆挤出机中，挤出过程中的螺杆转速为10转/分钟，挤出后输送入模具中成型。 

本发明技术的优点是不需使用复杂的UHMWPE专用挤出机，而只用普通的螺杆挤出机，不改变其结构，采用全新的加工原理，将纯超高分子量聚乙烯按照固体输送理论进行挤出加工，与已有技术相比具有十分突出的特点和显著的进步。 

下面结合实施例对本发明做详细地解释说明。 

具体实施方式

使用普通螺杆挤出机，螺杆采用普通等距不等深渐变螺杆，仍采用标 准三分区，即加料段、压缩段、计量段。其中加料段螺杆为等距等深结构，压缩段螺杆为等距不等深结构，压缩比是2∶3∶1，计量段螺杆同样为等距等深结构。料筒采用普通挤出料筒，不需开槽，与螺杆对应分三个加热区，采用加热板与风冷控温，三区温度分别控制为：1区(加料段)80-110℃，2区(压缩段)100-160℃，3区(计量段)150-180℃。 

备取纯超高分子量聚乙烯原料粉料，原料从料斗进入加料段进行预热，由于此处温度远低于纯超高分子量聚乙烯的熔融温度(UHMWPE的熔融温度一般在140℃以上)，因此原料粉粒只被压紧而不能压实。进入压缩段后粉料被逐渐压实，由于此区料筒温度刚接近UHMWPE的熔融温度，而粉料还需要一定时间进行传热，因此此时粉料只有其表层呈熔融膨胀状态，与料筒内壁摩擦增大，而与螺杆接触的粉料内部仍为固体状态，摩擦力小，不发生料塞，UHMWPE原料随螺杆转动被挤压向前运动。进入计量段(同时也是塑化段)后，在加热板传热和摩擦生热的共同作用下，温度升高，粉料全部达到熔融状态，最后输送入专用模具中成型，制成超高分子量聚乙烯制品。挤出过程中，螺杆的转速控制在10转/分钟左右。