UHMWPE共混改性聚烯烴的研究進(jìn)展

第35卷第5期Vol. 35 No. 5化工新型材料2007年5月●10.NEW CHEMICAL MATERIALSUHMWPE共混改性聚烯烴的研究進(jìn)展左建東曾憲通劉運春蔣智杰趙建青(華南理工大學(xué)材料與工程學(xué)院,廣州510640)摘要主要介紹了國內外利 用少組分的超高分子量聚己烯(UHMWPE)對 普通聚烯烴HDPE,LDPE和 PP的共混改性,指出少組分的UHMWPE共混改性聚烯烴,既可以有效解決UHMWPE加工難的問(wèn)題,又可以在某些方面提高聚烯烴的性能,指出了UHMWPE應用新的方向。關(guān)鍵詞UHMWPE, 聚烯烴,共混改性Development of polyolefin modified by blending UHMWPEZuo Jiandong Zeng Xiantong Liu Yunchun Jiang Zhiie Zhao Jianqing(College of Materials Science and Engineering, South China University of Technology,Guangzhou 510640)Abstract The blends between small anount of UHMWPE and polyolefin, such as HDPE、LDPE and PP weremainly introduced. Addition of small amount of UHMWPE into polyolefin on the one hand efectively resolvesd the pro-cessing dfficult of UHMWPE, on the other hand can improved the mechanical properties of polyolefin. The new applica-tion way of UHMWPE was given.Key words UHMWPE, polyolefin, blending modification超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指黏均相對分子量在的MFR與組分比之間的關(guān)系,發(fā)現增加HDPE的含量,共混150萬(wàn)以上、重均相對分子量在300萬(wàn)以上的線(xiàn)型聚乙烯。物的MFR隨之下降,當HDPE質(zhì)量含量為90%時(shí),共混物的UHMEPE具有普通聚乙烯無(wú)法比擬的許多優(yōu)點(diǎn),如耐磨性為斷裂強度和斷裂伸長(cháng)率均比UHMWPE和HDPE明顯降低。聚四氟乙烯(PTFE)的6倍、聚氨酯的6倍,耐沖擊性為聚甲當UHMWPE以高彈態(tài)的粒子形式懸浮于低黏度的HDPE醛的14倍.ABS的4倍,其綜合性能十分優(yōu)異。但由于其分中,發(fā)生“軟包硬”現象,此時(shí)低黏度的連續相難以有效傳遞流子鏈極長(cháng),且分子鏈之間存在著(zhù)許多無(wú)規的纏繞,加工極其困場(chǎng)作用,致使UHMWPE不能實(shí)現良好的變形分散。Bosco-難,限制了UHMWPE在生產(chǎn)中的應用。研究表明[~習,UH-letto A B等[]采用單螺桿擠出機和密煉機兩種方法制備了MWPE加入到聚烯烴、聚碳酸酯中,可提高材料的韌性和抗裂HDPE/UHMWPE共混物,兩種共混物的缺口沖擊強度隨著(zhù)紋增長(cháng)的能力。近年來(lái)利用UHMWPE優(yōu)異性能對普通聚烯UHMWPE質(zhì)量百分含量的增加(0~ 20%)而逐漸增加,隨著(zhù)烴的改性已引起人們的關(guān)注,主要包括對高密度聚乙烯共混物熔融指數的增加而逐漸下降。通過(guò)對共混物斷裂表面(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)的改性。將形態(tài)的觀(guān)察發(fā)現，UHMWPE與HDPE基體之間存在很好的UHMWPE加人到普通的聚烯烴中,-方面可有效地回避了純結合,熔融在HDPE基體中的UHMWPE分子鏈對共混物韌UHMWPE加工難的問(wèn)題,拓寬了UHMWPE的應用領(lǐng)城;另-性的提高有重要的作用。Lim等[D用Brabender轉矩流變儀方面由于UHMWPE與普通聚烯烴良好的相容性，有望改善普研究了質(zhì)量百分含量從10%~70%的UHMWPE對HDPE/通聚烯烴的綜合性能,使其逐漸接近工程塑料的性能。UHMWPE共混物熔融扭距的影響,發(fā)現在質(zhì)量含量10%~50%之間時(shí),隨著(zhù)含量的增加, HDPE/UHMWPE共混物熔融1 UHMWPE 與PE的共混改性扭距逐漸增加,共混物的熔點(diǎn)逐漸升高,結晶度逐漸降低。共1.1 UHMWPE 與HDPE共混混物的彈性模量、彎曲強度在UHMWPE質(zhì)量含量為50%時(shí)HDPE與UHMWPE的共混主要用來(lái)改善UHMWPE最佳，而拉伸強度和楊氏模量均在純HDPE和UHMWPE之的加工性能,此時(shí)UHMWPE作為連續相。大部分的報道集間。Tincer T等[2]研究了10%~40%的UHMWPE在HDPE中在用UHMWPE纖維增強改性聚烯烴方面,而用UHM-中熔融溫度的影響因素,發(fā)現共混物最大扭距處的溫度即為WPE共混改性聚烯烴的報道較少。UHMWPE的綜合性能熔融溫度,且此熔融溫度隨著(zhù)共混物的組成而基本呈線(xiàn)性變均比普通PE優(yōu)異,當用少組分的UHMWPE改性HDPE時(shí)，化。UHMWPE在含量較低、低剪切力時(shí)懸浮于共混物中而共混物的流動(dòng)性和力學(xué)性能與組成和兩相之間的黏度比等因沒(méi)有充分的熔融,只能作為填料粒子而與HDPE產(chǎn)生較大的素密切相關(guān)。李炳海等[4]研究了UHMWPE/HDPE共混物相分離。拉伸強度在UHMWPE含量5%時(shí)最低,而后增加，作者簡(jiǎn)介:左建東(1979- ),女 .博士研究生,主要研究方向:高分子材料及其改性。第5期左建東等:UHMWPE共混改性聚烯烴的研究進(jìn)展這種增加一方面是由于UHMWPE長(cháng)分子鏈之間的纏結作解纏劑使UHMWPE分子鏈間距增大,物理交聯(lián)點(diǎn)密度降低，用,另一方面是由于組分較大時(shí)共混物的熔融溫度較高,UH-共混物的力學(xué)性能隨著(zhù)解纏劑用量的增加先增加而后降低。MWPE在HDPE中的熔融程度增加,分散性提高。Suwan-共混物的拉伸強度隨著(zhù)UHMWPE質(zhì)量含量(10%~ -70%)的prateeb J5]研究了UHMWPE對碳酸鈣填充的HDPE的改增加先下降后增加又降低的趨勢,在UHMWPE/PP= 50/50性,發(fā)現UHMWPE能夠增加碳酸鈣填充HDPE的斷裂應力時(shí)達到最大。和抗沖擊性能，而不損失共混物的模量或強度,并隨著(zhù)UHM-制備PP/UHMWPE合金有兩種主要的方法:溶液共混WPE含鼂的增加(0~ 20%),改性的效果逐漸提高。電鏡觀(guān)法和熔融共混法。陳壽羲等[叫以二甲苯為溶劑制備PP/UH-察三相共混物，發(fā)現斷裂表面存在著(zhù)較大較長(cháng)的、較為粗糙的MWPE合金。王曉東等叫以三元乙丙橡膠為增容劑,采用四伸長(cháng)原纖,因此UHMWPE和基體存在著(zhù)較強的結合,UH-螺桿擠出機和雙螺桿擠出機進(jìn)行熔融共混，發(fā)現四螺桿擠出WMPE由于它的分子鏈的伸長(cháng)而達到增韌目的。Thein K機能將UHMWPE均勻地分散在PP中,使合金的沖擊強度和等[9]在研究UHMWPE和3種普通PE共混時(shí)發(fā)現，隨著(zhù)其他力學(xué)性能得到顯著(zhù)的提高;而雙螺桿擠出機對PP/UH-UHMWPE質(zhì)量含量的增加，共混物的拉伸模量和斷裂伸長(cháng)MWPE的共混效果卻不佳。楊軍等[5] 則用雙輥開(kāi)煉機熔融率逐漸下降,斷裂強度基本不變。張偉廣等[7用熔體拉伸的共混PP和UHMWPE,所得共混物的沖擊強度和斷裂伸長(cháng)率方法制備HDPE/UHMWPE高取向薄膜，TEM觀(guān)察發(fā)現,加在配比為100/25時(shí)分別達到了57. 6kJ/m2和559.3%.楊人UHMWPE后出現了伸展鏈結構的纖維晶,隨著(zhù)UHM-軍[06]還研究了雙輥塑煉工藝對共混物力學(xué)性能的影響,發(fā)現WPE含量的增加,纖維晶數量明顯增加。熔體拉伸的過(guò)程提高剪切力加快冷卻速度均有利于力學(xué)性能的提高。配比中,長(cháng)鏈UHMWPE較容易達到分子鏈伸展，形成纖維晶。為90/10的PP/UHMWPE共混物的缺口沖擊強度拉伸強度UHMWPE的加人使共混物薄膜的模量明顯提高,并且在含和斷裂伸長(cháng)率分別可達88. 6kJ/m2 ,45. 1MPa和570%;淬冷量為80%時(shí)達到最大值?？梢蕴岣卟牧瞎簿Р糠值慕Y晶度,使兩相界面結合力增大,力1.2 UHMWPE與LDPE、LLDPE共混學(xué)性能得到大幅度提高。Wang Kejian等[7]用特殊的、可以L(fǎng)LDPE與UHMWPE的共混改性由于兩者的分子量相調節震動(dòng)頻率和振幅的農動(dòng)密煉機制備了PP/UHMWPE共差懸殊,造成共混物相容性較差,在加工過(guò)程中易分層,拉伸混物,試驗結果表明,震動(dòng)可以影響共混物的形態(tài)和性能,促強度撓曲彈性等力學(xué)性能有所下降,因此研究不多。采用兩進(jìn)UHMWPE向PP的滲透;增加震動(dòng)頻率和振幅可以顯著(zhù)提步共混法和溶液法可獲得混合均勻的LLDPE/UHMWPE合高斷裂伸長(cháng)率和屈服強度,震動(dòng)密煉機還可以用來(lái)分析黏度金。前者是在高溫下將UHMWPE熔融,再降到較低的溫度，對剪切速率的變化。然后加人LLDPE進(jìn)行共混，即可制得混合均勻的合金;后者由于UHMWPE和PP之間分子量的差異,UHMWPE在是將UHMWPE溶解于溶劑中(如十氫綦),升溫,攪拌,加入PP中的形態(tài)及分布受很多因素的影響。對于兩相共混體系LLDPE,然后抽千溶劑即可。Parimal V等0用Haake流變的微觀(guān)形態(tài)分布,有人認為UHMWPE/PP體系存在著(zhù)結晶儀、順序加料法(即兩步共混法)和溶液共混法三種不同的方結晶兩相分離結構,UHMWPE作為分散相分散在PP片晶結法,研究了不同UHMWPE含量與LLDPE的共混。試驗表構中,隨著(zhù)UHMWPE含量的增加,PP片晶結構遭到了破壞，明,順序加料法能夠得到混合均勻的共混物,其拉伸性能與直至不能形成片晶結構。汪曉東等[18)認為, UHMWPE在基UHMWPE的含量大致呈線(xiàn)性變化。Aguilar M等0]先制備體中是以各個(gè)微晶粒為中心,超長(cháng)的分子鏈在基體中相互纏了UHMWPE母料,再加入茂金屬催化的線(xiàn)性PE使共混物繞形成的網(wǎng)絡(luò )狀骨架結構，這些物理交聯(lián)點(diǎn)為材料提供了機中UHMWPE的質(zhì)量含量達到要求。他們發(fā)現共混體系是不械強度。李炳海等也認為UHMWPE在宏觀(guān)上形成了“物理均相的,在UHMWPE含量<7%時(shí)才能達到均勻分散,>7%交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )結構”,UHMWPE是以微纖的形式貫穿于PP中,并時(shí)UHMWPE容易團聚。DSC結果顯示，UHMWPE與茂金和PP形成了復合共晶，從而達到增強增韌的目的。金日光屬線(xiàn)性PE之間存在著(zhù)-定程度的界面結合,UHMWPE的加等[0]在PP/UHMWPE/EPDM的TEM照片中發(fā)現，加入人引起基體的儲能模量和黏度的增加。EPDM后,三元共混物的分散相顆粒發(fā)生了取向,使UHM-WPE在PP中形成的網(wǎng)絡(luò )結構更加穩固,增加了兩相的界面2 UHMWPE 和PP共混改性結合力,當受力時(shí)UHMWPE隨基體一起發(fā)生形變。UHMWPE和PP屬于典型的不相容體系,其共混物的性3展望能較差。但有關(guān)少量的UHMWPE改善PP的力學(xué)性能的研究工作報道較多。汪曉東等[0發(fā)現，UHMWPE/PP的力學(xué)UHMWPE與聚烯烴具有良好的相容性，UHMWPE與性能對UHMWPE的分子量有較大的依賴(lài)性,UHMWPE的聚烯烴的共混可以改善UHMWPE的加工流動(dòng)性，也可以利分子量越高,則合金的沖擊、拉伸和彎曲強度和彎曲模量也越用UHMWPE優(yōu)異的性能彌補普通聚烯烴的缺點(diǎn),因此兩者高。李炳海叫發(fā)現，含有乙烯鏈節的共聚PP與UHMWPE的共混改性對改善普通聚烯烴的性能和拓寬UHMWPE的用的相容性比均聚PP要好得多。流動(dòng)性較好的UHMWPE和途具有重要的意義。UHMWPE改性產(chǎn)品的管材、棒材、板.熔體質(zhì)量流動(dòng)速率較小的嵌段共聚PP增強增訒效果突出,常材,已廣泛應用于工程管道、軸承、機械零件等。用少量的溫缺口沖擊強度可達74. 2kJ/m",斷裂伸長(cháng)率> 700%,同時(shí)UHMWPE改性聚烯烴已有相關(guān)的專(zhuān)利,但還沒(méi)有工業(yè)化產(chǎn)共混物的強度和剛性也有一定程度的提高。明艷等[凹則先用品。主要是因為聚烯烴/UHMWPE共混物用擠出機擠出時(shí),