[发明专利]可用挤出法进行加工的超高分子量聚乙烯组合物

说明书

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯组合物，特别涉及一种可用挤出法进行加工的超高分子量聚乙烯组合物。

超高分子量聚乙烯，是指分子量高达100万以上的聚乙烯，超高分子量聚乙烯加工后的制品，以其高冲击性，高耐磨性和耐低温性及自润滑性等十大优异性能而成为现代最受到瞩目的工程塑料之一。但由于分子量高达100万以上，故其粘度极高，一般达10⁹Pa·S，这种高的粘度，在现有技术中只能用推压法及烧结、压制法来加工成较简单制品，如板材，但对于管材和异形材则无法用挤出法进行加工，从而限制其广泛的应用，目前，日本三井、西德赫斯特、美国通用公司的研究人员正在从事超高分子量聚乙烯的挤出法加工研究，但均未见有成功的报导。

中国专利申请CN98100960揭示了在超高分子量聚乙烯中加入高分子液晶，可进行挤出加工，但挤出加工温度必须高达300℃以上，实际上在此温度下，所谓超高分子量聚乙烯已有高温氧化降解发生，挤出后塑料制品的机械性很低，很难与纯高分子量聚乙烯用推压法加工成制品的性能相比。因此，寻求一种新的配方使超高分子量聚乙烯能用挤出法加工，又不失原有超高分子量聚乙烯的优越机械性能，是当今面临的课题。

本发明的目的在于提供一种可用挤出法进行加工的超高分子量聚乙烯组合物，使其能在普通的挤出机进行挤出，不但生产效率可大大提高，产品的机械性能可与纯超高分子量聚乙烯用推压法加工的性能相媲美。

本发明的实施方案如下：

(A)配比、以重量份计：

超高分子量(100-500万)聚乙烯                100

十氢化萘                                   3-5

低分子量(1000-20000)聚乙烯，如高分子蜡     2-5

酰胺类润滑剂                               2-5

纳米级二氧化硅或三氧化二铝                 1-3

(B)制法：在带搅拌的通用混合器内，按上述配比依次加入超高分子量聚乙烯、十氢化萘、低分子量聚乙烯、酰胺类润滑剂和纳米级二氧化硅或三氧化二铝，升温到60±5℃，搅拌5-10分钟即成。

上述的十氢化萘，传统上是作为有机溶剂。本发明者经过无数次的试验，研究和筛选，证明加入适量此组份后，不但使超高分子量聚乙烯在加工时的粘度可大大降低，加工后产品的机械性能十分优越，特别是耐磨性和抗冲击性尤为突出。是本发明的主要特征之一。本发明者称此组份为降粘剂，这是现有技术中所未有的。其用量小的，降低粘度不明显，若量过多，则产品机械性能下降。其作用机理正在探索，初步认为与溶胀有关。

低分子量聚乙烯，即通常称为高分子蜡和酰胺类润滑剂配合使用，是作为流动改性剂之用。至于二氧化硅和三氧化二铝，一般是作为填料，本发明人多次试验，采用纳米级二化硅或三氧化二铝后，具有明显的提高制品的机械强度，这是由于它的加入减小晶体的体积，增加晶胞数，与上述的降粘剂和流动改性剂起协同作用来提高制品的机械性能。实验证明如加入一般二氧化硅，产品的断裂拉伸强度为20MPa，若是纳米级二氧化硅则可高达30MPa以上。这也是本发明特征之一。

本发明的优点是超高分子量聚乙烯可以用挤出法来加工各种异型材，如管材、带材，从而比只能用传统的推压及压制法加工大大地提高了效率。同时耐磨性、抗冲击性等重要性能可与推压法的产品性能相媲美。其次是配制简单、挤出操作方便稳定。

下面的优选例对本发明作详细描述，但不意味着对本发明的限制。

例1：在一个200升带有搅拌的通用混合器内依次加入分子量为200万-250万的聚乙烯树脂100公斤，十氢化萘3公斤，低分子量聚乙烯3公斤，江苏国光化工厂的TS-A2酰胺类润滑油3公斤、纳米级二氧化硅2公斤、升温到60±5℃，保持10分钟即成团粒状物。在通用的单螺杆挤出机进行挤出，控制机头温度为200±5℃，挤出直径200壁厚为10毫米的管子，经测定其机械性能列于表1。

例2：除超高分子量聚乙烯的分子量改为350±50万，十氢化萘的量改为5公斤和用三氧化二铝代替二氧化硅外，其余条件与例1相同，制得的管子，其机械性能也列于表1。