[发明专利]一种交联的聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于制备超高机械强度或耐热的纤维、带、薄膜、片材、管材等制品及其制备方法，尤其涉及一种交联的聚合物及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维是继碳纤维和芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，具有其它高性能纤维所无法比拟的力学性能，此外它还具有优异的耐化学性、耐侯性、高能量吸收性、耐冲击、耐低温、耐磨、耐弯曲、抗切割、电绝缘、可透过电子束或γ射线、防水性等多种优异性能，被广泛地应用在军事防弹、安全防护、航天航海工程和高性能、轻质复合材料及运动器械等领域，例如，用于诸如绳索、渔网、医疗器械、织物、叠层、复合制品以及防弹服、防切割织物、缆绳等。

然而，由于超高分子量聚乙烯分子本身仅由亚甲基组成，所以分子间无极性作用力，这种纤维表面呈化学惰性，加上这种纤维经高倍拉伸形成的高度结晶、高度取向的光滑表面，致使超高分子量聚乙烯纤维本身还存在许多不足之处，如纤维耐热性差(最高70℃)，限制了纤维的使用温度。使用超高分子量聚乙烯纤维的系统，尤其是那些长期置于负荷下的系统的最终失效模式是由于蠕变导致的，尤其是在提高温度的情况下问题更严重。因此，这样的系统，特别是意欲长期或超长期使用的那些，必须设计足够维持多年，例如超过10年，并在某些情况下超过甚至30年。由于容易产生蠕变，限制了这种纤维在高强度应用领域中的使用。

提高超高分子量聚乙烯纤维的表面粘结性能，可以通过化学试剂浸蚀、等离子体处理改性、电晕放电处理、光氧化表面改性处理、辐射接枝处理等方法对纤维进行表面改性，使纤维惰性表面层活化，在非极性的纤维表面引入羧基、羰基、羟基等极性基团，但此类方法却不能改善这类纤维的耐热性和抗蠕变性能。通过在交联剂的存在下用高能量辐射辐照，可以将交联结构引入超高分子量聚乙烯纤维，从而起到固定大分子链的作用，这样可在一定程度上改善这类纤维的耐热性和抗蠕变性。然而，高能量辐射辐照会使超高分子量聚乙烯大分子链发生大量断裂、歧化和脱氢作用，从而使超高分子量聚乙烯纤维的机械强度、伸长率、耐高温性能、抗蠕变等性能大大降低。

经过大量的尝试，发现该方法不仅适用于超高分子量聚乙烯，对于聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚酯、聚酰胺类化合物有同样惊人的效果。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种即有优异的耐热性和抗蠕变性，又有高机械强度的超高分子量的交联的聚合物及其制品。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种交联的聚合物，所述聚合物的原料为聚烯烃、聚酯、聚酰胺类化合物，所述的聚合物原料在交联剂存在的条件下进行辐射或者辐照裂解交联，交联后聚合物的重均分子量的下降率小于10%。

本发明所述聚合物原料的重均分子量为5～280万，所述的聚合物原料为聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯丁二烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、尼龙6、尼龙66、尼龙10、尼龙1010、尼龙610、尼龙612、聚芳酯、聚芳酰胺中的一种或者几种的混合物。

本发明所述的交联剂为丙烯基交联剂，所述的烯丙基交联剂为含有多个个烯丙基的交联剂，优选为含有2～3个烯丙基的交联剂，其中烯丙基交联剂的用量为聚合物原料重量的0.01～20wt%，优选为0.05～10wt%。

本发明所述的烯丙基交联剂选自三烯丙基三聚异氰酸酯、三烯丙基三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三（2-羟乙基）异氰脲酸三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1，6-已二醇二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯或它们的混合物，所述的自由基捕捉剂选自2，2-二苯基-1-三硝基苯肼、对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷、苯基-N-叔丁基硝酮或它们的混合物，所述的阻聚剂选自2,5-二叔丁基对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚、对羟基苯甲醚、甲基氢醌、对苯二酚、2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基苯酚）中的一种或多种的混合物。

使用上述烯丙基交联剂是为了使聚合物大分子间发生交联，形成网状的交联结构，从而提高超高分子量聚乙烯纤维的耐温性和抗蠕变性。本发明中使用的烯丙基交联剂具有耐高温特性，能够在150～280℃环境下不自聚，具有良好的热稳定性，挥发小，与聚烯烃的挤出加工温度非常匹配，不会出现自聚、析出、发泡现象。