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超高分子量聚乙烯化学改性两种方法

发布者:Funly 时间:2019-01-12 16:22:15 Funly
化学改性主要包括化学交联改性和辐射交联改性两种方法。
   
1. 化学交联改性
    化学交联改性是通过化学方法改变树脂分子结构或分子形态使树脂获得新的性能。采用该法不仅能够改变一种树脂的性能,而且可以制造出新品树脂材料。通过交联,UHMWPE的结晶度下降,被掩盖的韧性又表现出来。它又可分为过氧化物交联和偶联剂交联两种方法。
    (1)过氧化物交联。UHMWPE经过氧化物交联后有体型结构却不是完全交联,因此具有热可塑性和优良的硬度、韧性以及耐应力开裂等性能。清华大学采用过氧化二苯甲酰(DCP)为交联剂对超高分子量聚乙烯进行交联改性研究,DCP的用量一般控制在1%以内,当DCP用量为0.25%时,冲击强度可提高48%。随着DCP用量的增加,热变形温度也提高。
    (2)偶联剂交联。偶联剂主要有超高分子量聚乙烯基硅氧烷和丙烯基硅氧烷这两类硅烷偶联剂。常用的有乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。偶联剂通常由过氧化物引发,常用的是DCP,催化剂为有机锡衍生物。由于过氧化物也发生交联,为控制交联度,应严格控制过氧化物用量。硅烷交联UHMWPE的成型过程首先使过氧化物受热分解为化学活性很高的游离基,这些游离基夺取聚合物分子中的氢原子使聚合物主链变为活性游离基,然后与硅烷产生接枝反应,接枝后的UHMWPE在水及硅醇缩合催化剂的作用下发生水解缩合,形成交联键即得硅烷交联UHMWPE。
    
2 辐射交联改性 
    辐射交联改性是采用电子射线或γ-射线直接对UHMWPE制品进行照射使分子发生交联。在一定剂量的电子射线或其他射线的作用下,超高分子量聚乙烯分子中的一部分主链或侧链被射线切断,产生一定量的自由基,这些自由基彼此结合。在超高分子量聚乙烯内部形成交联链,达到交联改性的目的。辐射交联反应主要发生在聚合物表面,不影响其内部结构和性能。经一定剂量辐照后,UHMWPE的蠕变性、浸油性和硬度等物理性能得到一定程度的改善。用γ射线对人造UHMWPE关节进行辐射,在消毒的同时使其发生交联,可增强人造关节的硬度和亲水性,并且使耐蠕变性得以提高,从而延长其使用寿命。另外利用辐射将UHMWPE与聚四氟乙烯(PTFE)接枝结合,也可改善UHMWPE的磨损和蠕变行为。
    此外,也可以通过热处理对UHMWPE进行改性。如把UHMWPE粉末在140-275℃下进行l-30min的短期加热(瞬时加热不会引起降解),发现超高分子量聚乙烯可大大提高某些物理力学性能,如透明性、制品表面的光洁度和低温力学性能。
 
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