UHMWPE共混改性聚烯烃的研究进展

第35卷第5期Vol. 35 No. 5化工新型材料2007年5月●10.NEW CHEMICAL MATERIALSUHMWPE共混改性聚烯烃的研究进展左建东曾宪通刘运春蒋智杰赵建青(华南理工大学材料与工程学院,广州510640)摘要主要介绍了国内外利 用少组分的超高分子量聚己烯(UHMWPE)对 普通聚烯烃HDPE,LDPE和 PP的共混改性,指出少组分的UHMWPE共混改性聚烯烃,既可以有效解决UHMWPE加工难的问题,又可以在某些方面提高聚烯烃的性能,指出了UHMWPE应用新的方向。关键词UHMWPE, 聚烯烃,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)是指黏均相对分子量在的MFR与组分比之间的关系,发现增加HDPE的含量,共混150万以上、重均相对分子量在300万以上的线型聚乙烯。物的MFR随之下降,当HDPE质量含量为90%时,共混物的UHMEPE具有普通聚乙烯无法比拟的许多优点,如耐磨性为断裂强度和断裂伸长率均比UHMWPE和HDPE明显降低。聚四氟乙烯(PTFE)的6倍、聚氨酯的6倍,耐冲击性为聚甲当UHMWPE以高弹态的粒子形式悬浮于低黏度的HDPE醛的14倍.ABS的4倍,其综合性能十分优异。但由于其分中,发生“软包硬”现象,此时低黏度的连续相难以有效传递流子链极长,且分子链之间存在着许多无规的缠绕,加工极其困场作用,致使UHMWPE不能实现良好的变形分散。Bosco-难,限制了UHMWPE在生产中的应用。研究表明[~习,UH-letto A B等[]采用单螺杆挤出机和密炼机两种方法制备了MWPE加入到聚烯烃、聚碳酸酯中,可提高材料的韧性和抗裂HDPE/UHMWPE共混物,两种共混物的缺口冲击强度随着纹增长的能力。近年来利用UHMWPE优异性能对普通聚烯UHMWPE质量百分含量的增加(0~ 20%)而逐渐增加,随着烃的改性已引起人们的关注,主要包括对高密度聚乙烯共混物熔融指数的增加而逐渐下降。通过对共混物断裂表面(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)的改性。将形态的观察发现，UHMWPE与HDPE基体之间存在很好的UHMWPE加人到普通的聚烯烃中,-方面可有效地回避了纯结合,熔融在HDPE基体中的UHMWPE分子链对共混物韧UHMWPE加工难的问题,拓宽了UHMWPE的应用领城;另-性的提高有重要的作用。Lim等[D用Brabender转矩流变仪方面由于UHMWPE与普通聚烯烃良好的相容性，有望改善普研究了质量百分含量从10%~70%的UHMWPE对HDPE/通聚烯烃的综合性能,使其逐渐接近工程塑料的性能。UHMWPE共混物熔融扭距的影响,发现在质量含量10%~50%之间时,随着含量的增加, HDPE/UHMWPE共混物熔融1 UHMWPE 与PE的共混改性扭距逐渐增加,共混物的熔点逐渐升高,结晶度逐渐降低。共1.1 UHMWPE 与HDPE共混混物的弹性模量、弯曲强度在UHMWPE质量含量为50%时HDPE与UHMWPE的共混主要用来改善UHMWPE最佳，而拉伸强度和杨氏模量均在纯HDPE和UHMWPE之的加工性能,此时UHMWPE作为连续相。大部分的报道集间。Tincer T等[2]研究了10%~40%的UHMWPE在HDPE中在用UHMWPE纤维增强改性聚烯烃方面,而用UHM-中熔融温度的影响因素,发现共混物最大扭距处的温度即为WPE共混改性聚烯烃的报道较少。UHMWPE的综合性能熔融温度,且此熔融温度随着共混物的组成而基本呈线性变均比普通PE优异,当用少组分的UHMWPE改性HDPE时，化。UHMWPE在含量较低、低剪切力时悬浮于共混物中而共混物的流动性和力学性能与组成和两相之间的黏度比等因没有充分的熔融,只能作为填料粒子而与HDPE产生较大的素密切相关。李炳海等[4]研究了UHMWPE/HDPE共混物相分离。拉伸强度在UHMWPE含量5%时最低,而后增加，作者简介:左建东(1979- ),女 .博士研究生,主要研究方向:高分子材料及其改性。第5期左建东等:UHMWPE共混改性聚烯烃的研究进展这种增加一方面是由于UHMWPE长分子链之间的缠结作解缠剂使UHMWPE分子链间距增大,物理交联点密度降低，用,另一方面是由于组分较大时共混物的熔融温度较高,UH-共混物的力学性能随着解缠剂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-共混物的拉伸强度随着UHMWPE质量含量(10%~ -70%)的prateeb J5]研究了UHMWPE对碳酸钙填充的HDPE的改增加先下降后增加又降低的趋势,在UHMWPE/PP= 50/50性,发现UHMWPE能够增加碳酸钙填充HDPE的断裂应力时达到最大。和抗冲击性能，而不损失共混物的模量或强度,并随着UHM-制备PP/UHMWPE合金有两种主要的方法:溶液共混WPE含鼂的增加(0~ 20%),改性的效果逐渐提高。电镜观法和熔融共混法。陈寿羲等[叫以二甲苯为溶剂制备PP/UH-察三相共混物，发现断裂表面存在着较大较长的、较为粗糙的MWPE合金。王晓东等叫以三元乙丙橡胶为增容剂,采用四伸长原纤,因此UHMWPE和基体存在着较强的结合,UH-螺杆挤出机和双螺杆挤出机进行熔融共混，发现四螺杆挤出WMPE由于它的分子链的伸长而达到增韧目的。Thein K机能将UHMWPE均匀地分散在PP中,使合金的冲击强度和等[9]在研究UHMWPE和3种普通PE共混时发现，随着其他力学性能得到显著的提高;而双螺杆挤出机对PP/UH-UHMWPE质量含量的增加，共混物的拉伸模量和断裂伸长MWPE的共混效果却不佳。杨军等[5] 则用双辊开炼机熔融率逐渐下降,断裂强度基本不变。张伟广等[7用熔体拉伸的共混PP和UHMWPE,所得共混物的冲击强度和断裂伸长率方法制备HDPE/UHMWPE高取向薄膜，TEM观察发现,加在配比为100/25时分别达到了57. 6kJ/m2和559.3%.杨人UHMWPE后出现了伸展链结构的纤维晶,随着UHM-军[06]还研究了双辊塑炼工艺对共混物力学性能的影响,发现WPE含量的增加,纤维晶数量明显增加。熔体拉伸的过程提高剪切力加快冷却速度均有利于力学性能的提高。配比中,长链UHMWPE较容易达到分子链伸展，形成纤维晶。为90/10的PP/UHMWPE共混物的缺口冲击强度拉伸强度UHMWPE的加人使共混物薄膜的模量明显提高,并且在含和断裂伸长率分别可达88. 6kJ/m2 ,45. 1MPa和570%;淬冷量为80%时达到最大值。可以提高材料共晶部分的结晶度,使两相界面结合力增大,力1.2 UHMWPE与LDPE、LLDPE共混学性能得到大幅度提高。Wang Kejian等[7]用特殊的、可以LLDPE与UHMWPE的共混改性由于两者的分子量相调节震动频率和振幅的農动密炼机制备了PP/UHMWPE共差悬殊,造成共混物相容性较差,在加工过程中易分层,拉伸混物,试验结果表明,震动可以影响共混物的形态和性能,促强度挠曲弹性等力学性能有所下降,因此研究不多。采用两进UHMWPE向PP的渗透;增加震动频率和振幅可以显著提步共混法和溶液法可获得混合均匀的LLDPE/UHMWPE合高断裂伸长率和屈服强度,震动密炼机还可以用来分析黏度金。前者是在高温下将UHMWPE熔融,再降到较低的温度，对剪切速率的变化。然后加人LLDPE进行共混，即可制得混合均匀的合金;后者由于UHMWPE和PP之间分子量的差异,UHMWPE在是将UHMWPE溶解于溶剂中(如十氢綦),升温,搅拌,加入PP中的形态及分布受很多因素的影响。对于两相共混体系LLDPE,然后抽千溶剂即可。Parimal V等0用Haake流变的微观形态分布,有人认为UHMWPE/PP体系存在着结晶仪、顺序加料法(即两步共混法)和溶液共混法三种不同的方结晶两相分离结构,UHMWPE作为分散相分散在PP片晶结法,研究了不同UHMWPE含量与LLDPE的共混。试验表构中,随着UHMWPE含量的增加,PP片晶结构遭到了破坏，明,顺序加料法能够得到混合均匀的共混物,其拉伸性能与直至不能形成片晶结构。汪晓东等[18)认为, UHMWPE在基UHMWPE的含量大致呈线性变化。Aguilar M等0]先制备体中是以各个微晶粒为中心,超长的分子链在基体中相互缠了UHMWPE母料,再加入茂金属催化的线性PE使共混物绕形成的网络状骨架结构，这些物理交联点为材料提供了机中UHMWPE的质量含量达到要求。他们发现共混体系是不械强度。李炳海等也认为UHMWPE在宏观上形成了“物理均相的,在UHMWPE含量<7%时才能达到均匀分散,>7%交联网络结构”,UHMWPE是以微纤的形式贯穿于PP中,并时UHMWPE容易团聚。DSC结果显示，UHMWPE与茂金和PP形成了复合共晶，从而达到增强增韧的目的。金日光属线性PE之间存在着-定程度的界面结合,UHMWPE的加等[0]在PP/UHMWPE/EPDM的TEM照片中发现，加入人引起基体的储能模量和黏度的增加。EPDM后,三元共混物的分散相颗粒发生了取向,使UHM-WPE在PP中形成的网络结构更加稳固,增加了两相的界面2 UHMWPE 和PP共混改性结合力,当受力时UHMWPE随基体一起发生形变。UHMWPE和PP属于典型的不相容体系,其共混物的性3展望能较差。但有关少量的UHMWPE改善PP的力学性能的研究工作报道较多。汪晓东等[0发现，UHMWPE/PP的力学UHMWPE与聚烯烃具有良好的相容性，UHMWPE与性能对UHMWPE的分子量有较大的依赖性,UHMWPE的聚烯烃的共混可以改善UHMWPE的加工流动性，也可以利分子量越高,则合金的冲击、拉伸和弯曲强度和弯曲模量也越用UHMWPE优异的性能弥补普通聚烯烃的缺点,因此两者高。李炳海叫发现，含有乙烯链节的共聚PP与UHMWPE的共混改性对改善普通聚烯烃的性能和拓宽UHMWPE的用的相容性比均聚PP要好得多。流动性较好的UHMWPE和途具有重要的意义。UHMWPE改性产品的管材、棒材、板.熔体质量流动速率较小的嵌段共聚PP增强增訒效果突出,常材,已广泛应用于工程管道、轴承、机械零件等。用少量的温缺口冲击强度可达74. 2kJ/m",断裂伸长率> 700%,同时UHMWPE改性聚烯烃已有相关的专利,但还没有工业化产共混物的强度和刚性也有一定程度的提高。明艳等[凹则先用品。主要是因为聚烯烃/UHMWPE共混物用挤出机挤出时,