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UHMWPE粉末辐照接枝改性的研究 |
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GIF图片格式
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| 关键词： |
UHMWPE 粉末 辐照 接枝 改性 研究 |
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| 所属学科： |
高分子物理 |
| 来源： |
来源网络 |
| 简介： |
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郭建梅 陆永俊 曾心苗**
(北京市射线应用研究中心，北京100012，010-84935208，gjm971@163.com)
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的高分子量特性使它具有了耐磨损性能好、冲击强度高以及自润滑和不易粘附等普通聚乙烯和其他工程塑料无可比拟的优良特性。但其不易粘附的特性同时也限制了UHMWPE在一些领域的广泛使用。对UHMWPE表面进行极性官能团化，即在非极性分子链上接枝极性化合物的研究已经引起国内外学者的极大关注。对LDPE、HDPE片材的报道较多，如采用化学接枝法，熔融挤出法，辐射接枝法等［1～3］。利用辐射接枝技术在超高分子量聚乙烯粉末表面进行共辐照接枝改性，是解决超高分子量聚乙烯的粘接性、染色性及其与其它聚合物及填料的相容性的有效途径之一。
本文利用Co60-γ射线对UHMWPE粉末进行辐射改性，对不同接枝单体，如马来酸酐（MAH）、丙烯酸（AA）和甲基丙烯酸环氧丙酯（GMA）的单体浓度和AA转移剂对接枝率的影响等进行了研究，同时还研究了改性UHMWPE粉末与金属的粘接性能。
1. 实验内容
首先将UHMWPE粉末过筛后，按不同粒度分装待用；然后将接枝单体溶解在溶剂中，再将UHMWPE粉末加入，同时加入其余助剂搅拌均匀后进行辐照。辐照后的接枝产物先以溶剂洗去未聚合单体及均聚物，再将产物用擦镜纸包裹４至６层后置于索氏提取器中用相应溶剂抽提48小时后，干燥至恒重后称量，用下式计算出接枝率G：
G％=［（W-W0）/W0］×100％
式中W，W0分别为接枝前及接枝后UHMWPE重量。
将接枝后粉末采用热涂敷的方法涂于经过打磨处理的铁片上，再将两块铁片搭接后使用平板硫化机在200℃下制样。接枝产物的粘接强度按照GB7124—1986胶粘剂拉伸剪切强度的测定方法进行。
2. 结果与讨论
2.1 超高分子量聚乙烯接枝丙烯酸：接枝率随单体浓度的增加而增大(Fig.1)，由于阻聚剂、转移剂等助剂的加入，使AA的均聚大于自聚。随着转移剂浓度增加，产物接枝率降低（Fig.2）。这是由于自由基向转移剂的链转移常数较高，从而导致产物的接枝率降低。
Fig.1 Effect of monomer concentration Fig.2.Effect of transfer concentration on
on the grafting yield the grafting yield
2.2 超高分子量聚乙烯接枝马来酸酐：接枝率偏低，当[M]＝40％，dose=80kGy时，其最高接枝率仅为1.19％；由于MAH单体双键上的1，2—双取代作用所产生立体阻碍及强烈的吸电子性，阻碍了其均聚也阻碍了其共聚。
2.3 超高分子量聚乙烯接枝甲基丙烯酸环氧丙酯：当辐照剂量大于20kGy时，接枝率与辐照剂量无关，仅与单体浓度有关，Fig.3为单体浓度在10～45％，辐照剂量在10～80kGy内利用正交实验设计法选点进行实验设计所得。由图看出，当辐照剂量小于20kGy时，接枝率不仅与单体浓度有关，而且与辐照剂量有关(见Fig.4)。
Fig.3. Effect of monomer concentrationFig.4. Effect of monomer concentration
on the grafting yield on the grafting yield
2.4 粘接性实验结果：
Table1.Adhesive strength of different samples
NO.
Adhesive Strength／MPa
Primary sample
1.50
UHMWPE---g---GMA
4.42
UHMWPE---g---MAH
1.66
3. 结论
UHMWPE接枝AA的接枝率随单体浓度的增加而增大，随转移剂的增加而降低；UHMWPE接枝GMA，当辐照剂量大于20kGy时，单体浓度与接枝率呈线性关系；接枝GMA后UHMWPE粉末的粘接强度远高于使用马来酸酐改性和未改性UHMWPE粉末,辐照改性对提高超高分子量聚乙烯与金属的粘接性能有较好的作用。
参考文献
［1］ Isao Ishigaki etc，J.Appl. Polym. Sci.，1982，27：1033
［2］ K.J.Ganeeveld etc，Polym. Eng. Sci.，1992，32（7）：464
［3］ 李朝顺 曾心苗等，同位素，1994，7（1）：15 |
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2006-08-07 14:57:39 |
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