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超高分子量聚乙烯的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用
（作者未知） 2009/5/10
（接上頁(yè)）獲得優(yōu)良的加工性能，同時(shí)使材料具有較高的沖擊強(qiáng)度和耐磨損性。
3.2.3 液晶高分子原位復(fù)合材料
液晶高分子原位復(fù)合材料是指熱致液晶高分子(TLCP)與熱塑性樹(shù)脂的共混物，這種共混物在熔融加工過(guò)程中，由于TLCP分子結(jié)構(gòu)的剛直性，在力場(chǎng)作用下可自發(fā)地沿流動(dòng)方向取向，產(chǎn)生明顯的剪切變稀行為，并在基體樹(shù)脂中原位就地形成具有取向結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)相，即就地成纖，從而起到增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂和改善加工流動(dòng)性的作用。清華大學(xué)趙安赤等采用原位復(fù)合技術(shù)，對(duì)UHMWPE加工性能的改進(jìn)取得了明顯的效果〔22〕。
用TLCP對(duì)UHMWPE進(jìn)行改性，不僅提高了加工時(shí)的流動(dòng)性，采用通常的熱塑加工工藝及通用設(shè)備就能方便地進(jìn)行加工，而且可保持較高的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，耐磨性也有較大提高。
3.3 聚合填充型復(fù)合材料
高分子合成中的聚合填充工藝是一種新型的聚合方法，它是把填料進(jìn)行處理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合過(guò)程中讓乙烯、丙烯等烯烴類單體在填料粒子表面聚合，形成緊密包裹粒子的樹(shù)脂，最后得到具有獨(dú)特性能的復(fù)合材料。它除具有摻混型復(fù)合材料性能外，還有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯樹(shù)脂，可保持填料的形狀，制備粉狀或纖維狀的復(fù)合材料；其次，該復(fù)合材料不受填料/樹(shù)脂組成比的限制，一般可任意設(shè)定填料的含量；另外，所得復(fù)合材料是均勻的組合物，不受填料比重、形狀的限制。
與熱熔融共混材料相比，由聚合填充工藝制備的UHMWPE復(fù)合材料中，填料粒子分散良好，且粒子與聚合物基體的界面結(jié)合也較好。這就使得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度與UHMWPE相差不大，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于共混型材料，尤其是在高填充情況下，對(duì)比更加明顯，復(fù)合材料的硬度、彎曲強(qiáng)度，尤其是彎曲模量比純UHMWPE提高許多，尤其適用作軸承、軸座等受力零部件。而且復(fù)合材料的熱力學(xué)性能也有較好的改善：維卡軟化點(diǎn)提高近30℃，熱變形溫度提高近20℃，線膨脹系數(shù)下降20%以上。因此，此材料可用于溫度較高的場(chǎng)合，并適于制造軸承、軸套、齒輪等精密度要求高的機(jī)械零件。
采用聚合填充技術(shù)還可通
與熱熔融共混材料相比，由聚合填充工藝制備的UHMWPE復(fù)合材料中，填料粒子分散良好，且粒子與聚合物基體的界面結(jié)合也較好。這就使得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度與UHMWPE相差不大，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于共混型材料，尤其是在高填充情況下，對(duì)比更加明顯，復(fù)合材料的硬度、彎曲強(qiáng)度，尤其是彎曲模量比純UHMWPE提高許多，尤其適用作軸承、軸座等受力零部件。而且復(fù)合材料的熱力學(xué)性能也有較好的改善：維卡軟化點(diǎn)提高近30℃，熱變形溫度提高近20℃，線膨脹系數(shù)下降20%以上。因此，此材料可用于溫度較高的場(chǎng)合，并適于制造軸承、軸套、齒輪等精密度要求高的機(jī)械零件。
采用聚合填充技術(shù)還可通過(guò)向聚合體系中通入氫或其它鏈轉(zhuǎn)移劑，控制UHMWPE分子量大小，使得樹(shù)脂易加工〔23〕。
美國(guó)專利〔24〕用具有酸中性表面的填料：水化氧化鋁、二氧化硅、水不溶性硅酸鹽、碳酸鈣、堿式碳酸鋁鈉、羥基硅灰石和磷酸鈣制成了高模量的均相聚合填充UHMWPE復(fù)合材料。另有專利〔25〕指出，在60℃，1.3MPa且有催化劑存在的條件下，使UHMWPE在庚烷中干燥的 氧化鋁表面聚合，可得到高模量的均相復(fù)合材料。齊魯石化公司研究院分別用硅藻土、高嶺土作為填料合成了UHMWPE復(fù)合材料〔26〕。
3.4 UHMWPE的自增強(qiáng)〔27、28〕
在UHMWPE基體中加入U(xiǎn)HMWPE纖維，由于基體和纖維具有相同的化學(xué)特征，因此化學(xué)相容性好，兩組份的界面結(jié)合力強(qiáng)，從而可獲得機(jī)械性能優(yōu)良的復(fù)合材料。UHMWPE纖維的加入可使UHMWPE的拉伸強(qiáng)度和模量、沖擊強(qiáng)度、耐蠕變性大大提高。與純 UHMWPE相比，在UHMWPE中加入體積含量為60%的UHMWPE纖維，可使最大應(yīng)力和模量分別提高160%和60%。這種自增強(qiáng)的UHMWPE材料尤其適用于生物醫(yī)學(xué)上承重的場(chǎng)合，而用于人造關(guān)節(jié)的整體替換是近年來(lái)才倍受關(guān)注的，UHMWPE自增強(qiáng)材料的低體積磨損率可提高人造關(guān)節(jié)的使用壽命。
4 UHMWPE的合金化
UHMWPE除可與塑料形成合金來(lái)改善其加工性能外(見(jiàn)3.2.1和3.2.3)，還可獲得其它性能。其中，以PP/UHMWPE合金最為突出。
通常聚合物的增韌是在樹(shù)脂中引入柔性鏈段形成復(fù)合物(如橡塑共混物)，其增韌機(jī)理為“多重銀紋化機(jī)理”。而在PP/UHMWPE體系，UHMWPE對(duì)PP有明顯的增韌作用，這是“多重裂紋”理論所無(wú)法解釋的。國(guó)內(nèi)最早于1993年報(bào)道采用UHMWPE增韌PP取得成功，當(dāng)UHMWPE的含量為15%時(shí)，共混物的缺口沖擊強(qiáng)度比純PP提高2倍以上〔（未完，下一頁(yè)）
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