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降低超高分子量聚乙烯热膨胀系数的研究

2013-08-20 08:57

 

超高分子量聚乙烯是热塑性塑料的一类应用最广泛的塑料,是以超高分子量聚乙烯树脂为主要成分,添加各种热塑性助剂配置而成。在一定温度条件下,它能软化或熔融成任意形状,冷却后形状大致不变,这种状态可多次反复,具有可塑性,而且这种反复只是一种物理变化,其性状没有发生改变,实际应用比较方便。超高分子量聚乙烯现已矿山、化工为载体,广泛应用于医学、国防、汽车工业等走进了人们的日常生活的各个领域,在某些方面已经取代了金属材料。但由于热塑性塑料具有成型收缩率、热膨胀系数大等缺点,限制了其在某些方面的应用。降低热塑性塑料的热膨胀系数,提高其尺寸稳定性,一方面可减少与其它装配件的错配及装配间隙,美化装配效果;另一方面可减少热膨胀所带来的装配件之间的机械应力,从而减少因机械应力所产生的微裂纹,提高制品的安全性和使用寿命,再者,由于超高分子量聚乙烯管材由于以现有的挤出成型的条件,导致管材成型管口缩口,因此,关于降低热塑性塑料热膨胀系数的研究有着极为重要的意义。
1、 降低热塑性超高分子量聚乙烯热膨胀系数的方法
超高分子量聚乙烯等热塑性塑料的热膨胀系数居高不下,通常可采用热膨胀系数较低的无机材料来充填改性,以降低其热膨胀系数。目前国内外关于降低热塑性塑料热膨胀系数的方法按添加物地种类分为一般颗粒材料填充改性、空心玻璃微珠填充改性、负热膨胀系数材料填充改性、稀土氧化物填充改性、高热稳定性材料充填改性、橡胶共混改性、多种材料混杂复合改性等。此外,外界因素对热塑性超高分子量聚乙烯的热膨胀系数也有一定影响:
(1) 从加工成型温度或挤出温度冷却时,由于树脂基体大量收缩,填充材料收到挤压作用,树脂基体与填充材料紧紧的贴在一起,虽然界面粘结强度较差,但只要没有很大的外力作用或外力作用时间不长,填充改性塑料的弹性模量变化不大。
(2) 填充材料的表面附近的树脂基体可能受到切线方向较大的拉力,模量可能要比预计值小,如果树脂基体受到的这种收缩应力过大,可能会使树脂基体产生裂纹,导致填充改性塑料强度下降。
(3) 填充改性超高分子量聚乙烯的热膨胀系数比相应纯基体树脂小的多,可以使成型收缩率降低,从而导致超高分子量聚乙烯管材挤出成型缩口率大大降低,提高了尺寸的稳定性。
(4) 对于长径比大的填充材料,在填充改性塑料中通常呈一定形式、一定程度的取向,这样沿取方向和垂直于取向方向的热膨胀系数就会有差异,制品的尺寸稳定性因此而变差。
针对以上几个效应,在填充改性超高分子量聚乙烯塑料时,应要控制好填充料的填充量、形状、大小等因素。
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