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超高分子量聚乙烯研究制备

作　者: 尹文梅
导　师: 朱博超
学　校: 西北师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 超高分子量聚乙烯催化剂制备性能
分类号: TQ325.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMWPE)是一种粘均分子量在150万以上、分子链呈线性结构、具有优异综合性能的热塑性工程塑料。近年来，随着科学技术的飞速发展及高分子材料加工技术的巨大进步，在工农业生产、医药以及国防建设等方面发挥着越来越重要的作用。本文采用对传统Ziegler-Natta(简称Z-N)催化剂制备方法的优化，通过载体优选、载体形态控制、内给电子体选择及活性中心复配等手段调节了催化剂的性能，制备得到了性能优良的UHMWPE用Z-N催化剂。该催化剂在聚合过程中具有活性释放平稳、聚合活性持久、聚合物粒子形态良好、操作简单易控等特点。结合聚合过程中工艺条件的优化及外给电子体的加入，实现了对UHMWPE性能的调节。通过对模试聚合条件的优选及中试放大试验，制备得到了粘均分子量在2-5×10~6可控，堆积密度达0.40g/cm~3的UHMWPE中试产品。中试产品耐压管材加工应用试验表明：管材拉伸强度达30MPa、冲击强度可达84KJ/m~2以上，明显高于同类型产品。本论文的研究，为乙烯下游产品的高性能化奠定了一定的基础。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-29
  1.1 超高分子量聚乙烯定义、性质  12-14
  1.2 超高分子量聚乙烯产品应用  14-15
  1.3 UHMWPE 结构与性能的关系  15-16
  1.4 生产 UHMWPE 常见催化剂  16-21
    1.4.1 Ziegler-Natta 催化剂  16-19
    1.4.2 茂金属催化剂  19
    1.4.3 非茂金属催化剂  19-20
    1.4.4 铬系催化剂  20
    1.4.5 复合催化剂  20-21
  1.5 超高分子量聚乙烯催化剂发展趋势  21
  1.6 UHMWPE 的生产工艺概述  21-22
    1.6.1 间歇淤浆法工艺  21
    1.6.2 连续淤浆法工艺  21-22
  1.7 UHMWPE 加工改性技术  22-27
    1.7.1 UHMWPE 加工技术  22-25
      1.7.1.1 压制烧结  22-23
      1.7.1.2 挤出成型  23
      1.7.1.3 注塑成型  23
      1.7.1.4 吹塑成型  23-24
      1.7.1.5 冻胶纺丝  24
      1.7.1.6 射频加工  24
      1.7.1.7 凝胶挤出法  24
      1.7.1.8 辊压成型  24-25
      1.7.1.9 热处理压制成型  25
    1.7.2 UHMWPE 改性研究  25-27
      1.7.2.1 硅烷交联  25
      1.7.2.2 过氧交联  25-26
      1.7.2.3 辐射交联  26
      1.7.2.4 共混改性  26
      1.7.2.5 层状硅酸盐改性  26
      1.7.2.6 润滑剂改性  26-27
      1.7.2.7 液晶聚合物改性  27
  1.8 本文立意及研究意义  27-29
第二章超高分子量聚乙烯催化剂制备及产品加工  29-39
  2.1 新型 Z-N 催化剂制备  29-33
    2.1.1 实验试剂和实验设备  29-31
    2.1.2 催化剂制备  31
    2.1.3 催化剂载体镁化合物的选择及催化剂表征  31
    2.1.4 催化剂催化效率表征  31-32
    2.1.5 超高分子量聚乙烯小试合成  32
    2.1.6 超高分子量聚乙烯中试合成  32-33
  2.2 超高分子量聚乙烯催化剂及其产品表征  33-39
    2.2.1 超高分子量聚乙烯催化剂表征  33-34
      2.2.1.1 超高分子量聚乙烯催化剂钛含量测试  33
      2.2.1.2 超高分子量聚乙烯催化剂镁含量测试  33
      2.2.1.3 超高分子量聚乙烯催化剂氯含量测试  33-34
      2.2.1.4 超高分子量聚乙烯催化剂酯含量测试  34
    2.2.2 超高分子量聚乙烯产品表征  34-39
      2.2.2.1 超高分子量聚乙烯产品加工  34-35
      2.2.2.2 超高分子量聚乙烯产品粘均分子量的测定  35-36
      2.2.2.3 超高分子量聚乙烯粒径分布范围及颗粒平均粒径  36
      2.2.2.4 超高分子量聚乙烯堆积密度测试  36
      2.2.2.5 产品磨损率测试  36-37
      2.2.2.6 超高分子量聚乙烯产品力学性能测试  37-38
      2.2.2.7 超高分子量聚乙烯产品熔体流动速率测试  38
      2.2.2.8 超高分子量聚乙烯熔点测试  38
      2.2.2.9 超高分子量聚乙烯管材性能测试  38-39
第三章结果与讨论  39-58
  3.1 催化剂的制备表征  39-43
    3.1.1 载体的选择  39-40
    3.1.2 催化剂中镁钛摩尔比  40
    3.1.3 内给电子体对催化剂的影响  40-42
    3.1.4 内给电子体与镁摩尔比对催化剂的影响  42
    3.1.5 其它实验条件对催化剂的影响  42
    3.1.6 本节小结  42-43
  3.2 超高分子量聚乙烯聚合合成  43-54
    3.2.1 聚合温度的影响  44-45
    3.2.2 聚合压力的影响  45-47
    3.2.3 聚合时间的影响  47-48
    3.2.4 主催化剂浓度对聚合物的影响  48-49
    3.2.5 助催化剂对聚合物的影响  49
    3.2.6 外给电子体对聚合物的影响  49-51
    3.2.7 搅拌速度对聚合物性能的影响  51-52
    3.2.8 氢调敏感性  52-54
    3.2.9 本节小结  54
  3.3 新型 Z-N 催化剂及聚合产品性能测试  54-57
  3.4 产品加工及其性能测试  57-58
第四章结论与展望  58-59
  4.1 实验结论  58
  4.2 前景展望  58-59
参考文献  59-65
硕士期间发表论文及参加科研情况说明  65-66
致谢  66

超高分子量聚乙烯研究制备

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