專利名稱：超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓燒結工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓燒結工藝，通過使用該種工藝，實現超高分子量聚乙烯與橡膠之間的粘合。屬于橡膠、塑料加工技術領域。
背景技術：
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一種線型結構的熱塑性工程塑料，它綜合了大部分塑料的優越性能，耐沖擊、耐低溫、耐磨損、耐化學腐蝕、自身潤滑、吸收沖擊能且價格比較便宜，是綜合性能優異的塑料材料。實現超高分子量聚乙烯與橡膠之間的粘合是比較困難的，主要原因在于超高分子量聚乙烯的結構單元簡單，分子排列規整，結晶度高，分子中不帶有任何極性基團，是一種典型的非極性高分子材料，與粘合劑及溶劑的親和性小，溶解度參數差值大，難以與一般溶液型或反映型粘合劑形成牢固的粘接。據了解，目前國內對超高分子量聚乙烯與橡膠的粘合多采用以金屬介質作為中間層，配合橡膠粘合劑的方法，該方法由于引入了金屬材料，在冷卻過程中會對超高分子量聚乙烯層產生較大的回復應力，致使其發生彎曲變形，對粘合強度也產生影響。本發明為靜壓粘合工藝。工藝過程簡單，人員操作簡便，在實現超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的基礎上，同時實現了兩項材料粘合界面的平整。

發明內容
技術方案:
為了解決上述問題，本發明設計了一種集超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓粘合工藝。根據產品要求先將橡膠材料預壓成型。預壓的主要目的是為使橡膠與超高分子量聚乙烯的粘合介面平整。當預壓溫度高于室溫時，橡膠受到溫度影響軟化、變粘，會粘附與模具中，不易打開模具，為后續工藝帶來影響，因此，預壓條件選擇為:溫度為常溫，壓力為15MPa,時間為 IOmin 15 min。為了實現超高分子量聚乙烯與橡膠的粘合，本發明設計一種有利于粘合的中間介質。該中間介質是主要成分為超高分子量聚乙烯、偶聯劑及惰性填料的共混物，采用二異氰酸酯為溶解介質。該中間體作為中間介質可賦予超高分子量聚乙烯一定的惰性及極性，有利于實現超高分子量聚乙烯與橡膠之間的粘合。在對橡膠表面進行打磨，增加橡膠層的比表面積后，在橡膠層上涂覆該中間介質。中間介質不宜涂覆過厚。將超高分子量聚乙烯進行升溫預壓，預壓溫度為190°C，模壓壓力為15MPa，預壓時間為I 2h。在高溫狀態下打開預壓模具，將處理好的橡膠覆蓋于預壓好的超高分子量聚乙烯板表面，進行兩項材料的燒結成型。采用該方法使超高分子量聚乙烯處于熔融狀態下，利用超高分子量聚乙烯及橡膠的自身粘性，配合中間介質使用，達到兩項材料粘合的目的。
待產品達到成型時間，將模具進行自然冷卻成型，冷卻過程中需保持平板壓力，不宜采取急速冷缺的方法，會導致兩項材料由于收縮率不同而發生變形。有益效果:
本發明實現了超高分子量聚乙烯與橡膠的粘。在保證了超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的基礎上，同時實現了兩項材料粘合界面的平整。該工藝的實現拉近了我國與歐美等國在超高分子量聚乙烯與橡膠粘合技術上的差距，為我國首例。


圖1:超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓燒結工藝成型后產品結構示意圖 其中:1橡膠材料層，2中間介質層，3超高分子量聚乙烯層。
具體實施例方式實施實例1:
制作尺寸規格為200_X 150_X 35mm橡塑復合板塊,橡膠層厚度為5_。產品制作工藝如下:
1.冷壓壓橡膠。壓力為15MPa，預壓時間為IOmin；
2.對橡膠表面進行打磨處理,并涂覆中間介質。3.平板升溫,平板溫度為190°C ；
4.添加塑粉至模具中。待平板升到指定溫度后，放入平板中進行預壓。壓力為15MPa。預壓時間為2h ；
5.將橡膠覆蓋與預壓好的超高分子量聚乙烯表面，進行模壓燒結，溫度為190°C，壓力為15MPa，燒結成型時間為2h。7.待到達成型時間后，關閉平板加熱電源，保壓降溫至40°C，開模取出產品。實施實例2:
制作尺寸規格為IOOOmmX200mmX35mm橡塑復合板塊,橡膠層厚度為5mm。產品制作工藝如下:
1.冷壓壓橡膠。壓力為15MPa，預壓時間為IOmin；
2.對橡膠表面進行打磨處理，涂覆中間介質。3.平板升溫，平板溫度為190°C ；
4.添加塑粉至模具中。待平板升到指定溫度后，放入平板中進行預壓。打壓過程為緩慢打壓，以防止突然施加壓力，造成粉料飛濺。最終壓力為15MPa。預壓時間為2h;
5.將橡膠覆蓋與預壓好的超高分子量聚乙烯表面，進行模壓燒結，溫度為190°C，壓力為15MPa，燒結成型時間為4h。7.待到達成型時間后，關閉平板加熱電源，保壓降溫至40°C，開模取出產品。該產僅增大了產品尺寸規格，將本發明工藝衍生到大型制品上使用。本領域技術人員可以理解，本發明可用橡膠、塑料的粘合工藝。
權利要求
1.一種超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓燒結工藝專利，其特征在于過程包含(I)橡膠材料預壓成型；(2)對橡膠表面打磨，涂覆中間介質；(3)超高分子量聚乙烯粉料升溫預壓；(4)對兩項材料進行模壓粘合成型；(5)產品進行保壓冷卻，取出產品。
2.根據權利要求1所述的超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓燒結工藝專利，其特征在于其中橡膠材料預壓成型采用冷壓成型，預壓溫度為常溫，預壓壓力為15MPa，預壓時間為IOmin ;超高分子量聚乙烯進行升溫預壓，預壓溫度為190°C，預壓壓力為15MPa，預壓時間為I至2小時。
3.根據權利要求1所述的超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓燒結工藝專利，其中兩項材料模壓粘合工藝的溫度為190°C，模壓壓力為155MPa，模壓時間依據產品尺寸確定。
4.根據權利要求1所述的超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓燒結工藝專利，其中冷卻工藝為常溫自然冷卻，冷卻溫度至模溫40°C為止。
5.根據權利要求1所述的超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓燒結工藝專利中的中間介質為超高分子量聚乙烯、偶聯劑及惰性填料的共混物，采用二異氰酸酯為溶解介質，該中間體作為中間介質可賦予超高分子量聚乙烯一定的惰性及極性，有利于實現超高分子量聚乙烯與橡膠之間的粘合。
全文摘要
本發明公開一種超高分子量聚乙烯與橡膠粘合的靜壓粘合工藝專利，主要包括橡膠前期處理，塑料預壓、中間介質涂覆、模壓成型、保壓冷卻工藝。該工藝過程簡單，人員操作簡便，可以實現超高分子量聚乙烯與橡膠的粘合，同時實現了兩項材料粘合界面的平整。
文檔編號B29C43/00GK103171074SQ20111043014
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者伍江濤, 高瑞雪, 朱志杰 申請人:北京橡膠工業研究設計院