復(fù)合材料的制備方法及復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及復(fù)合材料的制備方法及復(fù)合材料。按質(zhì)量份配比，該復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：a、將0.1-5份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中充分分散，然在超聲處理；b、將95-99.9份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，磁力攪拌后超聲剝離；c、干燥處理；d、研磨粉碎；e、采用平板硫化機(jī)預(yù)壓，保溫，再壓模處理得到板材，冷卻；f、采用電子束或放射源鈷，輻照劑量為50-150kGy對板材輻照5-9天，完成制備。該復(fù)合材料包括0.1-5份的單層氧化石墨烯及95-99.9份的UHMWPE。這種復(fù)合材料的制備方法及復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了提高UHMWPE的力學(xué)性能，提高了其硬度、抗拉性能以及摩擦磨損性能。
【專利說明】復(fù)合材料的制備方法及復(fù)合材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法及復(fù)合材料，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]UHMWPE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene)是一種性能優(yōu)異的熱塑性工程材料，分子量通常在150萬以上，比普通的聚乙烯高100倍，因此也叫超高分子量聚乙烯。UHMWPE具有較好的耐磨減磨性能、抗沖擊性能、抗拉伸性能以及自潤滑性能，廣泛的應(yīng)用于航空航天、國防軍工、工業(yè)工程、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，是現(xiàn)在全球應(yīng)用量最大的工程塑料之一。但是UHMWPE材料表面硬度低、強(qiáng)度低，因此傳統(tǒng)的UHMWPE復(fù)合材料，多采用A1203、Si02、蒙脫土、高嶺土、碳納米管等作為填充物，但是這些填充物的力學(xué)性能較為一般，還有待進(jìn)一步的改進(jìn)提高，因此進(jìn)一步提高其在力學(xué)方面的性能，對工業(yè)應(yīng)用有重大的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種復(fù)合材料的制備方法，其可提高UHMWPE的力學(xué)性能，提高其硬度、抗拉性能以及摩擦磨損性能。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
復(fù)合材料的制備方法，按質(zhì)量份配比，包括以下步驟:
a、將0.1-5份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中充分分散，然在超聲波清洗機(jī)中超聲處理；
b、將95-99.9份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，再次磁力攪拌后超聲剝離； C、將經(jīng)過步驟b得到的混合物完全干燥處理；
d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物研磨粉碎；
e、經(jīng)過步驟d處理后,采用平板硫化機(jī)在4-9MPa壓力下預(yù)壓10-30min,然后在保溫箱中180-250°C保溫1.5-3小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在8_20Mpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫；
f、采用電子束或放射源鈷，輻照劑量為50-150kGy對所述板材輻照5_9天，完成制備。
[0005]進(jìn)一步地，該復(fù)合材料的制備方法，按質(zhì)量份配比，包括以下步驟:
a、將0.1-5份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中，充分分散后，再置于超聲波清洗機(jī)中以200-400W超聲0.5-2小時(shí)；
b、將95-99.9份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，磁力攪拌30-90分鐘，然后再置于超聲波清洗機(jī)中超聲0.5-2小時(shí)；
C、將經(jīng)過步驟b得到的混合物置于水浴箱中，在40-80°C攝氏度下保溫至其完全干燥；
d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物置于球磨機(jī)中，以300-600r/min的轉(zhuǎn)速粉碎2_6小時(shí)；
e、經(jīng)過步驟d處理后，采用平板硫化機(jī)在室溫4-9MPa壓強(qiáng)下預(yù)壓10_30min，然后在保溫箱中180-250°C保溫1.5-3小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在8_20Mpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫；
f、采用電子束或放射源鈷，輻照劑量為50-150kGy對所述板材輻照5_9天，完成制備。
[0006]進(jìn)一步地,所述單層氧化石墨烯采用Hmnmers法制得。
[0007]進(jìn)一步地，采用I份單層氧化石墨烯及99份UHMWPE。
[0008]進(jìn)一步地，所述溶劑為水或無水乙醇或丙酮或N，N- 二甲基甲酰胺。
[0009]同時(shí)提供上述制備方法制備的復(fù)合材料。
[0010]該復(fù)合材料按質(zhì)量份配比，包括0.1-5份的單層氧化石墨烯及95-99.9份的UHMWPEo
[0011]進(jìn)一步地，所述單層氧化石墨烯的用量為I份，UHMWPE的用量為99份。
[0012]本發(fā)明所述的復(fù)合材料的制備方法，復(fù)合材料的制備方法，按質(zhì)量份配比，包括以下步驟:a、將0.1-5份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中充分分散，然在超聲波清洗機(jī)中超聲處理；b、將95-99.9份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，再次磁力攪拌后超聲剝離；c、將經(jīng)過步驟b得到的混合物完全干燥處理；d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物研磨粉碎；e、經(jīng)過步驟d處理后,采用平板硫化機(jī)在4-9MPa壓力下預(yù)壓10-30min,然后在保溫箱中180-250°C保溫1.5-3小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在8_20Mpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫；f、采用電子束或放射源鈷，輻照劑量為50-150kGy對所述板材輻照5_9天，完成制備。根據(jù)該方法制備的復(fù)合材料按質(zhì)量份配比，包括0.1-5份的單層氧化石墨烯及95-99.9份的UHMWPE。這種復(fù)合材料的制備方法及復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了提高UHMWPE的力學(xué)性能，提高了其硬度、抗拉性能以及摩擦磨損性能。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]單層氧化石墨烯(Graphene Oxide),以下簡稱GO,是通過氧化還原反應(yīng)制備出石墨烯的一種衍生物，它是在單層石墨烯二維結(jié)構(gòu)上連接大量含氧官能團(tuán)，如羧基、羰基、羥基等，具有較高的彈性模量、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能。
[0015]本發(fā)明所述的一種復(fù)合材料的制備方法，按質(zhì)量份配比，包括以下步驟:a、將
0.1-5份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中充分分散，然在超聲波清洗機(jī)中超聲處理；b、將95-99.9份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，再次磁力攪拌后超聲剝離；c、將經(jīng)過步驟b得到的混合物完全干燥處理；d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物研磨粉碎；e、經(jīng)過步驟d處理后，采用平板硫化機(jī)在4-9MPa壓力下預(yù)壓10_30min，然后在保溫箱中180_250°C保溫1.5-3小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在8-20Mpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫；f、采用電子束或放射源鈷，輻照劑量為50-150kGy對所述板材輻照5_9天，完成制備。
[0016]結(jié)合以下具體實(shí)施例進(jìn)一步具體說明，實(shí)施例一:
本發(fā)明實(shí)施例一所述的一種復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
a、將0.1份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中，充分分散后，再置于超聲波清洗機(jī)中以200W超聲0.5小時(shí)；
b、將99.9份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，磁力攪拌30分鐘，然后再置于超聲波清洗機(jī)中超聲0.5小時(shí)；C、將經(jīng)過步驟b得到的混合物置于水浴箱中，在40°C攝氏度下保溫至其完全干燥；
d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物置于球磨機(jī)中，以300r/min的轉(zhuǎn)速粉碎2小時(shí)；
e、經(jīng)過步驟d處理后，采用平板硫化機(jī)在室溫4MPa壓強(qiáng)下預(yù)壓lOmin，然后在保溫箱中180°C保溫1.5小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在SMpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫；
f、米用電子束或放射源鉆，福照劑量為50kGy對板材福照5天，完成制備。
[0017]單層氧化石墨烯采用Hummers法制得。溶劑為水或無水乙醇或丙酮或N，N- 二甲基甲酰胺。
[0018]根據(jù)上述制備方法制備的復(fù)合材料，該復(fù)合材料按質(zhì)量份配比，包括0.1份的單層氧化石墨烯及99.9份的UHMWPE。
[0019]實(shí)施例二:
本發(fā)明實(shí)施例二所述的一種復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
a、將I份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中，充分分散后，再置于超聲波清洗機(jī)中以300W超聲1.5小時(shí)；
b、將99份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，磁力攪拌60分鐘，然后再置于超聲波清洗機(jī)中超聲1.5小時(shí)；
C、將經(jīng)過步驟b得到的混合物置于水浴箱中，在60°C攝氏度下保溫至其完全干燥；
d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物置于球磨機(jī)中，以500r/min的轉(zhuǎn)速粉碎4小時(shí)；
e、經(jīng)過步驟d處理后，采用平板硫化機(jī)在室溫7MPa壓強(qiáng)下預(yù)壓20min，然后在保溫箱中210°C保溫2小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在15Mpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫；
f、米用電子束或放射源鉆，福照劑量為10kGy對板材福照7天，完成制備。
[0020]單層氧化石墨烯采用Hummers法制得。溶劑為水或無水乙醇或丙酮或N，N- 二甲基甲酰胺。
[0021]根據(jù)上述制備方法制備的復(fù)合材料，該復(fù)合材料按質(zhì)量份配比，包括I份的單層氧化石墨烯及99份的UHMWPE。
[0022]實(shí)施例三:
本發(fā)明實(shí)施例三所述的一種復(fù)合材料的制備方法，按質(zhì)量克配比，包括以下步驟:
a、將5份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中，充分分散后，再置于超聲波清洗機(jī)中以400W超聲2小時(shí);
b、將95份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，磁力攪拌90分鐘，然后再置于超聲波清洗機(jī)中超聲2小時(shí)；
C、將經(jīng)過步驟b得到的混合物置于水浴箱中，在80°C攝氏度下保溫至其完全干燥；
d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物置于球磨機(jī)中，以600r/min的轉(zhuǎn)速粉碎6小時(shí)；
e、經(jīng)過步驟d處理后，采用平板硫化機(jī)在室溫9MPa壓強(qiáng)下預(yù)壓30min，然后在保溫箱中250°C保溫3小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在20Mpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫；
f、米用電子束或放射源鉆，福照劑量為150kGy對板材福照9天，完成制備。
[0023]單層氧化石墨烯采用Hummers法制得。溶劑為水或無水乙醇或丙酮或N，N- 二甲基甲酰胺。該復(fù)合材料按質(zhì)量份配比，包括5份的單層氧化石墨烯及95份的UHMWPE。
[0024]關(guān)于UHMWPE復(fù)合材料，A1203、Si02、蒙脫土、高嶺土、碳納米管等填充物的力學(xué)性能都無法與GO相比，從而充分利用GO的二維表面結(jié)構(gòu)能達(dá)到了提高UHMWPE/GO復(fù)合材料的硬度、抗拉性能、摩擦磨損性能的要求。
[0025]以上所述僅為說明本發(fā)明的實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按質(zhì)量份配比，包括以下步驟: a、將0.1-5份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中充分分散，然在超聲波清洗機(jī)中超聲處理； b、將95-99.9份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，再次磁力攪拌后超聲剝離； C、將經(jīng)過步驟b得到的混合物完全干燥處理； d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物研磨粉碎； e、經(jīng)過步驟d處理后,采用平板硫化機(jī)在4-9MPa壓力下預(yù)壓10-30min,然后在保溫箱中180-250°C保溫1.5-3小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在8_20Mpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫； f、采用電子束或放射源鈷，輻照劑量為50-150kGy對所述板材輻照5_9天，完成制備。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按質(zhì)量份配比，包括以下步驟: a、將0.1-5份單層氧化石墨烯加入500份溶劑中，充分分散后，再置于超聲波清洗機(jī)中以200-400W超聲0.5-2小時(shí)； b、將95-99.9份的UHMWPE加入經(jīng)過步驟a得到的溶液中，磁力攪拌30-90分鐘，然后再置于超聲波清洗機(jī)中超聲0.5-2小時(shí)； C、將經(jīng)過步驟b得到的混合物置于水浴箱中，在40-80°C攝氏度下保溫至其完全干燥； d、將經(jīng)過步驟c處理后的干燥物置于球磨機(jī)中，以300-600r/min的轉(zhuǎn)速粉碎2_6小時(shí)； e、經(jīng)過步驟d處理后，采用平板硫化機(jī)在室溫4-9MPa壓強(qiáng)下預(yù)壓10_30min，然后在保溫箱中180-250°C保溫1.5-3小時(shí)，再采用平板硫化機(jī)在8_20Mpa壓強(qiáng)下壓模處理得到板材，冷卻至室溫； f、采用電子束或放射源鈷，輻照劑量為50-150kGy對所述板材輻照5_9天，完成制備。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述單層氧化石墨烯采用Hummers法制得。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，采用I份單層氧化石墨烯及99 份 UHMWPE。
5.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述溶劑為水或無水乙醇或丙酮或N，N-二甲基甲酰胺。
6.采用如權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料的制備方法制備的復(fù)合材料，其特征在于，按質(zhì)量份配比，包括0.1-5份的單層氧化石墨烯及95-99.9份的UHMWPE。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述單層氧化石墨烯的用量為I份，UHMWPE的用量為99份。
【文檔編號】C08K9/00GK104327357SQ201410622515
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月8日
【發(fā)明者】倪自豐, 黃國棟, 陳國美, 趙治安, 龐文超 申請人:江南大學(xué)