技术领域
[0001] 本发明涉及一种改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)塑化和输送性能的装置，属于UHMWPE加工成型的领域。
相关背景技术
[0002] UHMWPE是黏均分子量达150万到1 000万的聚乙烯，其分子链很长，且沿同一方向排列，并相互缠绕。通过强化分子之间的相互作用，较长的分子链能够更有效地将载荷传递给主链。这样特殊的结构使UHMWPE具有优异的耐磨性、耐环境应力开裂性和抗老化性能，以及冲击强度高、自润滑性能好、不粘附、表面自由能低等特点。在国外，UHMWPE被称为“令人惊异的塑料”，在化工、纺织、医学、建筑、冶金、矿业、水利、煤炭、电力等领域应用广泛。
[0003] UHMWPE的分子量大、熔体黏度高、临界剪切速率低、摩擦系数小、成型温度范围窄，易氧化降解，因此不易成型加工，在一定程度上限制了其应用，故研究UHMWPE的成型加工显得尤为重要。
[0004] 目前UHMWPE的成型加工常有的方法主要有模压成型、挤出成型、注塑成型以及近些年开发的特殊成型方法，这些方法各有其优缺点。其中模压成型设备简单成本低，较为经济，但是其加工过程中受热不均，而且生产效率低、劳动强度大，质量不稳定。对于挤出成型和注塑成型，效率和产品质量方面有不同程度的提高，秦建华等发明了一种UHMWPE管材单螺杆挤出机筒成型设备(公开号CN101117017A)，提高了生产效率，但其稳定性还有待提高，刘玉凤等用德国Battenfeld公司的高压高速注射机，对UHMWPE的注塑成型工艺进行了研究，通过降低喷嘴直径并配以合适的转速生产出性能较为优良的产品，其设备缺点是功率小，容易在高剪切作用下降解。挤出成型方法普遍为螺杆搅拌及外部电阻加热圈加热的熔融手段。如何实现均匀高效塑化，并且克服其自润滑特性实现稳定输送成为需要解决的问题。
[0005] 本发明将解决UHMWPE高粘度难均匀塑化的问题，同时还将克服输送摩擦力不足的问题，提出装置和方法相结合的解决方案，用于不同加工领域需要UHMWPE塑化和输送的场合。
具体实施方式
[0023] 本发明一种改善UHMWPE塑化和输送性能的加工装置，如图1所示，为混料制备流程。
[0024] 第一步，将石墨材料用硝酸处理，然后用酒精清洗并干燥后与偶联剂共混搅拌并加入高速分散机中，使其混合均匀，其中石墨材料的添加比例为50％；第二步，将步骤一得到的共混物同HDPE以1:1的比例加入到双螺杆挤出机中共混挤出，造粒后获得石墨材料/HDPE母粒；第三步，将上述母粒和UHMWPE以8％的比例均匀搅拌混合后得到共混粉末。本发明的装置主要包括混合装置和挤出机，混合装置将处理过石墨材料与HDPE混合。所述的挤出机包括进料筒1、机筒2、螺杆8、保温层3、电磁加热装置一段4、电磁加热装置二段5、电磁加热装置三段6、挤出机模头7、颗粒冷却及成型系统和传动系统，图2中示出了部分组成，螺杆8位于机筒2内部，机筒2外有保温层3，保温层3外部从机筒2加料口到挤出机模头7排布电磁加热装置一段4、电磁加热装置二段5、电磁加热装置三段6，机筒加料口处安装有进料筒1，传动系统控制螺杆8的旋转，图2所示螺杆8相关的还有联轴器10、套筒11、推力轴承12、轴套13和电机座9，处理过的石墨材料与HDPE塑化均匀经挤出机模头7后再经过颗粒冷却及成型系统进行造粒得到母粒。母粒与UHMWPE根据性能要求按比例混合后经挤出机加工成所需型材。型材加工用挤出机包括进料筒、机筒、螺杆、保温层、电磁加热装置一段、电磁加热装置二段、电磁加热装置三段、挤出机模头、型材定型冷却系统和控制系统，由于有母粒的混入，UHMWPE与母粒的混合材料与加料段机筒的内径的摩擦系数增大，挤出性能提高，按照UHMWPE的加工温度要求设计调节电磁加热装置一段、调节电磁加热装置二段和调节电磁加热装置三段的温度，混合物充分均匀熔融后从挤出口模挤出，经型材定型冷却系统得到所需的制品。
[0025] 母粒的外表面可以制作成带棱的结构，或者母粒在混入UHMWPE之前经过粗糙辊进行滚压，使得母粒的外表面粗糙，当母粒与UHMWPE混合后在挤出机中塑化时，混合物料与机筒的摩擦力更大，可进一步增大挤出量。
[0026] 本发明一种改善UHMWPE塑化和输送性能的加工装置，所述的挤出机选用双螺杆挤出机。
