塑料以其特有的加工和使用性能已得到广泛应用。这主要是因为其几乎集中了其他工程塑料的所有优点,其中优异的抗冲击性、耐磨耗性、低温性能、自润滑性和不粘性等尤为突出,是一种综合性能优异的热塑性工程塑料。其制品应用于日用、工业、文体、交通运输、国防、机械等领域的抗冲、减振、防弹、抗疲劳、耐磨、减磨、减阻、防粘等场合。但UHMWPE同时也存在如熔体流动性差、成型加工困难、耐热性差以及应力开裂等许多缺点。
针对UHMWPE本身固有的缺点,通过改性使其加工性能得到改善,应用领域将会进一步拓宽。目前对UHMWPE的加工改性研究主要有以下几方面。
共混改性UHMWPE与PE在一定条件下共混可用普通单螺杆挤出机加工,高相对分子质量的PE与UHMWPE由于粘度相近,共混属于分子间分散,UHMWPE性能保持较多;中相对分子质量的PE与UHMWPE共混较容易,分散状况基本属于海岛结构,UHMWPE为分散相;低相对分子质量的PE在与UHMWPE共混时由于加入量大,UHMWPE性能损失较大,大大降低了UHMWPE本省的一些性能,此法实用价值不大。
聚酰亚胺树脂具有耐热性好、粘结性优良、高温下强度不降低、耐磨损等特点,与UHMWPE混合后,可用普通挤出机加工成型。日本专利介绍,在平均相对分子质量100万以上的UHMWPE中加入0.4%~10%聚酰亚胺树脂进行改性,在普通单螺杆挤出机上挤出圆棒料,其材料的物理、力学性能与用采用模压烧结工艺成型的制品没有明显差别。此外聚丙烯、聚酰胺、弹性体及橡胶也可与UHMWPE共混改性,大大增加了UHMWPE好高温强度下无法正常工作的弊病。
润滑剂改性在UHMWPE中加入润滑剂可以改善其加工性能,但加入量不能太多,否则UHMWPE性能将会大幅降低。北京化工大学制备的MS2润滑剂,只需在UHMWPE中加入0.6%~0.8%,即能xxxx其流动性,使其熔点下降10℃。美国Allicd-Signal公司生产的一种共聚物与硬脂酸盐配合作为UHMWPE的润滑剂,效果良好,这种复合润滑剂与UHMWPE共混可在普通单螺杆挤出机和注塑机上加工。
液晶高分子原位复合清华大学采用原位复合技术,在UHMWPE中加入适宜配比的液晶高分子(LCP)和特定助剂,混合均匀后,用通用单螺杆挤出机可顺利进行造粒。
其他改性用不同填料对UHMWPE进行填充改性,可达到提高硬度、提高阻燃性、改善耐热性、减小收缩率和耐磨性、降低摩擦因数、降低成本等效果。填料一般用硅烷处理,用量不宜超过20%。另外,采用插层法技术用层状无机纳米材料改性UHMWPE,可达到增强等多种改性效果。还可对UHMWPE进行接枝改性,如固相接枝法、溶液接枝法、悬浮液接枝法等,以解决有关界面相容问题。
有关专家指出,目前UHMWPE在各领域应用的产品品种近千种,但其中除板材、管材和纤维,异形件,护舷贴面板之外,其余产品均只在小范围、单品种上使用。因此,加大对UHMWPE改性的研究力度,进一步拓宽其应用领域是当务之急。