一种采用对辊压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用对辊压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法，包括以下步骤：首先，将聚丙烯树脂挤出成熔体或者直接使用薄膜；再与冷却到10℃-20℃或常温的聚丙烯纤维或纤维织物堆叠成“三明治”结构，基体层和纤维层交替或间隔组成；最后利用对辊压机加压实现连续化生产，获得不同厚度的聚丙烯自增强复合材料。本发明专利技术工艺简单，生产效率高，生产成本低，且制备的产品性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种采用对辊压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法
本专利技术属于复合材料制备领域，尤其是一种采用对辊加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法。
技术介绍
聚丙烯价格低廉，来源广泛，具有良好的物理性能，如力学性能、热性能等，同时也具有优异的化学性能，如吸水率低、耐化学腐蚀性强等，且易加工成型等，广泛应用于家用电器、塑料管材、高透材料等方面；但聚丙烯也存在缺点，如耐寒性差、强度不高、成品收缩率大、制品易翘曲等。为了克服这些缺点，一般采用共聚改性、共混、复合增强等对其进行改性。当前聚丙烯改性一般以玻纤、纳米碳酸钙、云母片等为主，由于与聚丙烯不属于同种物质，基体和增强体之间必然存在物理化学性质的差异，相容性不好，于是研究人员开始开发和研究基体和增强体为同种物质的复合材料。1975年，英国Capitai和Porter以高密度聚乙烯为基础首次提出了单一聚合物复合材料（SPCs，singlepolymercomposites）的概念。1993年，Hine和Ward采用热压法成功制备了聚乙烯自增强复合材料，但加工温度窗口很小。2005年，Lacroix和Werwert等采用溶液法制备了聚乙烯自增强复合材料。2014年，Swolfs和Zhang等人采用了热压法制备聚丙烯自增强复合材料，聚丙烯树脂薄膜的添加有利于进一步扩大加工温度窗口。目前自增强复合材料的主要制备方法有热压法、溶液法和层压成型法等。热压法是通过使用同种材料的纤维、带、织布与基体进行加热加压的方式制备复合材料，也是最成熟、最主要的制备方法，但其加工温度窗口很小。溶液法主要应用于天然高分子材料基类，分两种：一种是将纤维放入溶液中浸渍，纤维表面会沉积一些基体，再通过热压成复合材料；另一种是通过一些特殊的方式直接使得溶液内的部分溶质结晶，获得不同结晶度的材料，再复合成材料。层压成型法是先将树脂基体基体热压成薄膜，再和纤维或织物交替堆叠放置，热压，制备复合材料。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服以上几种工艺的缺陷而提供一种加工温度窗口大、高性能的聚丙烯自增强复合材料的连续化制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术制备聚丙烯自增强复合材料的技术方案如下：步骤（1）首先，将聚丙烯树脂挤出成熔体或者直接使用薄膜；步骤（2）再与冷却到10℃-20℃或常温的聚丙烯纤维或纤维织物堆叠成“三明治”结构，基体层和纤维层交替或间隔组成；步骤（3）将步骤（2）中的“三明治”结构在对辊压机中辊压成复合材料，即得到聚丙烯自增强复合材料。所述步骤（2）的“三明治”结构中纤维层层数为1层及以上层数。所述步骤（3）热压为对辊压机，辊的长度为0.5m-2.0m，辊的直径为0.1m-0.5m，热压辊的对数为2对及以上，且不同直径的辊可自由组合，热压温度为160-180℃，辊的运行速度为0.1-15m/min，热压的压力为3-15MPa。与现存技术相比，本专利技术具有以下特点和优点：（1）热压温度范围为20℃，具有较大的加工温度窗口；（2）热压过程中，聚丙烯树脂全部熔融，聚丙烯纤维表面部分熔融，能较好地浸渍纤维，纤维内部结构基本保持完好，分子取向没有被破坏，基体与纤维之间的粘结良好，极大地提高了复合材料的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性能，其拉伸强度可达120MPa，弯曲强度可达30MPa；（3）本专利技术采用对辊压机，工艺简单，生产效率高，成本低；（4）基体与增强体都是聚丙烯，利于材料的回收，环保。附图说明图1为本专利技术“三明治”结构示意图的一种，但不仅限于这种结构示意图，其中1为聚丙烯纤维层，2为聚丙烯树脂层。图2为本专利技术对辊压机生产示意图中的一种，其中1为聚丙烯纤维，2为聚丙烯薄膜，3为对辊压机的预热段，4为对辊压机的加热加压段，5为对辊压机的冷却保压段。图3为本专利技术对辊压机生产示意图中的一种，其中1为聚丙烯纤维，2为聚丙烯薄膜，3为预热烘道，4为对辊压机的加热加压段，5为对辊压机的冷却保压段。图4为本专利技术对辊压机-挤出机生产示意图中的一种，其中1为挤出机，2为聚丙烯熔体，3为聚丙烯纤维，4为对辊压机的预热段，5为对辊压机的加热加压段，6为对辊压机的冷却保压段。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步说明，但保护范围并不受此限制。实施例1一种采用对辊加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法：（1）首先，将共聚聚丙烯树脂粒料在压片机上制备成0.1mm的聚丙烯基体薄膜，压片机温度为200℃，压力为10MPa，时间为5min；（2）将（1）中制得的聚丙烯基体薄膜和聚丙烯纤维织物进行裁剪成幅宽为0.5m的尺寸大小，并堆叠成“三明治”结构，聚丙烯纤维织物层数为6层，聚丙烯基体薄膜为7层；（3）将（2）中“三明治”结构放入对辊压机中进行热压，辊的长度为0.5m，辊的直径为0.35m，热压辊的对数为5对，且5对对辊的直径相同，热压温度为170℃，辊的运行速度为1.5m/min，热压的压力为7MPa，制备获得聚丙烯自增强复合材料板材。经性能测试，实施例1方法制备的聚丙烯自增强复合材料具有较佳的力学性能，其拉伸强度可达120MPa，弯曲强度可达30MPa，抗冲击性能良好。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术技术范围作出任何限制，即凡依本专利技术申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本专利技术的技术范畴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用对辊压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法，其特征在于，该复合材料为多层聚丙烯纤维或纤维织物和聚丙烯基体熔体或薄膜交替或者间隔放置的“三明治”结构，再利用多对对辊压机加压进行连续化生产，得到聚丙烯自增强复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种采用对辊压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法，其特征在于，该复合材料为多层聚丙烯纤维或纤维织物和聚丙烯基体熔体或薄膜交替或者间隔放置的“三明治”结构，再利用多对对辊压机加压进行连续化生产，得到聚丙烯自增强复合材料。2.一种如权利要求1所述采用对辊压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）首先，将聚丙烯树脂挤出成熔体或直接使用薄膜；（2）再与冷却到10℃-20℃或常温的聚丙烯纤维或纤维织物堆叠成“三明治”结构，基体层和纤维层交替或间隔组成；（3）将步骤（2）中的“三明治”结构辊压成复合材料，即得到聚丙烯自增强复合材料。3.根据权利要求2所述的一种采用对辊压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中热压的设备为对辊压机。4.根据权利要求2所述的一种采用对辊压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中热压的辊的长度为0.5m-2.0m。5.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓东，万明，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31