專利名稱：電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯板材的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)板材的制備方 法，屬高分子聚合物板材制備及處理加工技術領域。
背景技術：
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)以其優異的沖擊性能、自潤滑性能及耐磨性能成為 一種新型的熱塑性工程塑料，受到人們的廣泛重視。然而超高分子量聚乙烯與其它聚乙烯 材料一樣，和其它工程塑料相比耐熱性、耐蠕變性較差。 一般說來，對UHMWPE進行交聯是可 以改善耐磨性、耐蠕變性及環境應力開裂性。通過交聯，UHMWPE的結晶度下降，韌性有提高 的可能。但是交聯必須適度，否則由于兩交聯點間的網鏈較短，易造成應力集中，增加材料 的脆性，受到沖擊時易斷裂；交聯也是改善HU麗PE耐熱性的主要途徑；同時由于化學交聯 相當于進一步提高了的HU麗PE分子量，還可提高HU麗PE的耐磨性。化學交聯的主要途徑 分為氧化物交聯、偶聯劑交聯和輻射交聯等。通過輻射交聯對超高分子量聚乙烯進行改性 的研究在國外已有報道，這些研究表明，輻射交聯可提高超高分子量聚乙烯的耐磨性、耐蠕 變性、耐氧性，選擇合適的劑量和劑量率，其彈性模量、斷裂強度、屈服強度和硬度等也能夠 得到相應的提高，這些性能的改變與超高分子量聚乙烯形成的交聯結構密切相關。國內對 超高分子量聚乙烯交聯的研究則比較少，并且大多集中于對UHMWPE進行無機填料的填充 改性，對添加敏化劑(交聯劑)的UHMWPE進行電子束輻照交聯的研究還未見于報道。本專 利用電子束輻照技術對添加敏化劑的UHMWPE成型板材進行輻照交聯改性。
電子束輻照技術，作為一種高科技方法，還有許多優點，如操作方便、工藝簡單、不 會帶來二次污染等。

發明內容
本發明的目的是提供一種電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)板材的 制備方法。 本發明一種電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯板材的制備方法，其特征在于具 有以下的過程和步驟 a.配料采用分量為200 500萬的超高分子量聚乙烯樹脂為原料，加入適量的 交聯劑；超高分子量聚乙烯樹脂與交聯劑兩者的重量配比為IOO : 1 5;所述的交聯劑為
三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸脂或三羥甲基丙烷三丙烯酸脂； b.混煉首先稱取一定量的交聯劑，將其溶于一定量的無水乙醇中，然后加入一 定量的超高分子量聚乙烯基樹脂粉末；攪拌之使乙醇蒸出；然后將所得混合料先混合均勻 后再加入到混煉機中混煉10 15分鐘；混煉溫度為160 180°C ; c.模壓成型將上述混煉好的混合料放入熱壓模具中進行熱壓；壓力成型機熱壓 板的溫度為170 210。C;起始在6 lOMPa壓力下預壓20 50分鐘，接著在18 30MPa 壓力下保溫保壓20 60分鐘；
d.脫模冷卻將熱壓模具冷卻至室溫，膜模； e.輻照將上述熱壓并冷卻好的超高分子量聚乙烯板材在常規通用的電子加速 器產生的電子束輻照下進行交聯化學反應；輻照在常溫常壓下進行，采用的輻照劑量為 10 300KGy ;最終制得電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯板材。
上述輻照過程中所采用的最適宜的輻照劑量為50 150KGy。
本發明的特點及優點如下 本發明中采用的交聯劑為含有雙鍵官能團的丙烯酸脂類交聯劑，其交聯或敏化性 能較佳。本發明所得產物其物理性能如彈性模量、拉伸強度、斷裂伸長率均有所提高。另外， 本發明的工藝簡單，操作簡便，操作周期短，成本低，而且無污染有利環保。
具體實施例方式
現將本發明的具體實施例敘述于后。 實施例1 :首先稱取O. 5g的三羥甲基丙烷三甲丙烯酸酯(TMPTA)，將其溶于盛有一 定量的無水乙醇的燒杯溶中，向燒杯中加入40gUHMWPE樹脂粉末，攪拌后將乙醇蒸出，再將 加入了交聯劑的UHMWPE樹脂粉末干燥，在開放式混煉機上混煉8分鐘，然后在壓力成型機 上8MPa預壓半個小時，保溫20分鐘，保溫壓力為20MPa，整個模壓過程中保持溫度195°C， 即得到UHMWPE的板材。然后對其進行電子束輻照，輻照劑量為50KGy，得到電子束輻照改性 的U麗PE板材。經分析，其凝膠含量為91.9%，彈性模量474. 2MPa，斷裂伸長率238. 4% ， 最大拉伸強度35. 8MPa。 實施例2 :首先稱取O. 9g的三羥甲基丙烷三甲丙烯酸酯(TMPTA)，將其溶于盛有一 定量的無水乙醇的燒杯溶中，向燒杯中加入36gUHMWPE樹脂粉末，攪拌后將乙醇蒸出，再將 加入了交聯劑的粉末干燥，在開放式混煉機上混煉8分鐘，然后在壓力成型機上6MPa預壓 半個小時，保溫30分鐘，保溫壓力為18MPa，整個模壓過程中保持溫度195°C ，即得到UHMWPE 的板材。然后對其進行電子束輻照，輻照劑量為50KGy，得到電子束輻照改性的UHMWPE板 材。經分析，其凝膠含量為93. 6% ，彈性模量422. 5MPa，斷裂伸長率248. 6% ，最大拉伸強度 32. lMPa。 實施例3 :首先稱取O. 9g的三羥甲基丙烷三甲丙烯酸酯(TMPTA)，將其溶于盛有一 定量的無水乙醇的燒杯溶中，向燒杯中加入36gUHMWPE樹脂粉末，攪拌后將乙醇蒸出，再將 加入了交聯劑的粉末干燥，在開放式混煉機上混煉8分鐘，然后在壓力成型機上6MPa預壓 半個小時，保溫30分鐘，保溫壓力為18MPa，整個模壓過程中保持溫度195°C ，即得到UHMWPE 的板材。然后對其進行電子束輻照，輻照劑量為150KGy，得到電子束輻照改性的UHMWPE板 材。經分析，其凝膠含量為96. 0% ，彈性模量548. 9MPa，斷裂伸長率171.5%，最大拉伸強度 32. 6MPa。 結果表明電子束輻照以后，UHMWPE取得明顯的交聯，凝膠含量得到大幅的提高， 并且隨著交聯劑的含量和輻照劑量的增大，力學性能也有比較大的變化。
權利要求
一種電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯板材的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a.配料采用分量為200～500萬的超高分子量聚乙烯樹脂為原料，加入適量的交聯劑；超高分子量聚乙烯樹脂與交聯劑兩者的重量配比為100∶1～5；所述的交聯劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸脂或三羥甲基丙烷三丙烯酸脂；b.混煉首先稱取一定量的交聯劑，將其溶于一定量的無水乙醇中，然后加入一定量的超高分子量聚乙烯基樹脂粉末；攪拌之使乙醇蒸出；然后將所得混合料先混合均勻后再加入到混煉機中混煉10～15分鐘；混煉溫度為160～180℃；c.模壓成型將上述混煉好的混合料放入熱壓模具中進行熱壓；壓力成型機熱壓板的溫度為170～210℃；起始在6～10MPa壓力下預壓20～50分鐘，接著在18～30MPa壓力下保溫保壓20～60分鐘；d.脫模冷卻將熱壓模具冷卻至室溫，膜模；e.輻照將上述熱壓并冷卻好的超高分子量聚乙烯板材在常規通用的電子加速器產生的電子束輻照下進行交聯化學反應；輻照在常溫常壓下進行，采用的輻照劑量為10～300KGy；最終制得電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯板材。
2. 如權利要求1所述的一種電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯板材的制備方法，其特征在于所述輻照過程中所采用的輻照劑量為50 150KGy。
全文摘要
本發明涉及一種電子束輻照改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)板材的制備方法，屬高分子聚合物板材制備及處理加工技術領域。本發明要點主要是在常溫常壓下采用常規通用的電子加速器產生的高能量電子束對超高分子量聚乙烯板材進行輻照處理，使超高分子量聚乙烯分子間及超高分子量聚乙烯與交聯劑之間發生交聯化學反應；所采用的電子輻照劑量為10～300KGy，最終制得的板材其物理性能如彈性模量、拉伸強度、斷裂伸長率均有所提高。本發明的工藝簡單，操作簡便，成本低，而且無污染有利環保。
文檔編號B29C71/04GK101716809SQ20091019954
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者周瑞敏, 張建強, 林香鳳, 費舜廷, 鄧邦俊 申請人:上海大學