聚丙烯复合材料和聚丙烯自增强复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料领域，具体地，涉及一种聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料的制备方法，以及该制备方法得到的聚丙烯复合材料；一种聚丙烯自增强复合材料，该聚丙烯自增强复合材料的制备方法，以及该制备方法得到的聚丙烯自增强复合材料。所述聚丙烯复合材料包括聚丙烯芯层和附着于所述聚丙烯芯层两侧表面的聚丙烯表层，所述聚丙烯芯层和所述聚丙烯表层中的聚丙烯不同，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的重均分子量为10×10

Polypropylene composite and polypropylene self reinforced composite and preparation method thereof

The invention relates to the field of composite materials, in particular, a polypropylene composite material, a preparation method of the polypropylene composite, and a polypropylene composite obtained by the preparation method; a polypropylene self reinforcing composite material, a preparation method of the polypropylene self reinforcing composite, and the preparation method obtained. Polypropylene self reinforced composites. The polypropylene composite material includes a polypropylene core layer and a polypropylene surface attached to the surface of the two sides of the polypropylene core. The polypropylene core layer is different from the polypropylene in the polypropylene surface. The weight average molecular weight of the polypropylene in the polypropylene core layer is 10 * 10.

【技术实现步骤摘要】
聚丙烯复合材料和聚丙烯自增强复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，具体地，涉及一种聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料的制备方法，以及该制备方法得到的聚丙烯复合材料；一种聚丙烯自增强复合材料，该聚丙烯自增强复合材料的制备方法，以及该制备方法得到的聚丙烯自增强复合材料。
技术介绍
在Ward教授课题组利用高压固相法制备了高密度聚乙烯的挤出增强材料后，先后发展出凝胶纺丝-超倍热拉伸法、机头拉伸法、熔体挤出法等多种方法，可以制备包括纤维、片材、管材等多种制品的单向或双向增强材料。1975年Capiati利用聚乙烯拉伸增强纤维与更低熔点聚乙烯浸润复合制备聚乙烯自增强复合材料，并首次提出“单一聚合物复合材料”概念(Capiati,N.J.；Porter,R.S.,JournalofMaterialsScience,1975,10,1671)。自增强材料由于增强相与基体相材料相同而拥有良好的界面结合能力，密度与使用的基体聚合物接近，机械性能如冲击性能以及拉伸强度优异并且拥有较好的回收性，这些特点使自增强材料得到了广泛的关注和研究。自增强材料的结构在拉伸增强过程大概可以描述为晶区间无定型区拉伸，片晶中的高分子链倾斜，片晶段分离，片晶段和系带链的取向，最后片晶分离并产生微孔。如果片晶间结构没有足够多的分子链连接，材料在拉伸过程中将会很容易产生孔洞，进而发展成缺陷，在这样的情况下即使自增强材料拉伸倍率增大，材料的力学性能表现也下降。在专利申请CN102582085A中，四川大学雷军利用动态保压注塑成型技术增加聚乙烯串晶结构，从而提高聚乙烯自增强制品的性能。但该专利申请的加工过程复杂，不易于工业化生产。所得聚乙烯最大拉伸强度也仅为57.5MPa。在专利申请CN1438264A中，王庆昭利用引入纳米黏土增加材料的力学性能。这样引入的纳米黏土增强相会产生与聚丙烯的相容问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的聚丙烯复合材料的拉伸强度和拉伸倍率较低、且拉伸得到的聚丙烯自增强复合材料的机械强度较差的问题，而提供了一种聚丙烯复合材料、该聚丙烯复合材料的制备方法以及该制备方法得到的共挤出聚丙烯复合材料，一种聚丙烯自增强复合材料、该聚丙烯自增强复合材料的制备方法以及该制备方法得到的聚丙烯自增强复合材料。本专利技术的聚丙烯复合材料具有较高的拉伸模量、拉伸强度和拉伸倍率，拉伸得到的聚丙烯自增强复合材料的机械性能较好。本专利技术第一方面提供了一种聚丙烯复合材料，其中，该聚丙烯复合材料包括聚丙烯芯层和附着于所述聚丙烯芯层两侧表面的聚丙烯表层，所述聚丙烯芯层和所述聚丙烯表层中的聚丙烯不同，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的重均分子量为10×104～100×104，分子量分布为6-15。本专利技术第二方面提供了一种聚丙烯复合材料的制备方法，其中，该方法包括：将表层聚丙烯材料和芯层聚丙烯材料进行共挤出，所述芯层聚丙烯材料和表层聚丙烯材料不同，所述芯层聚丙烯材料中的聚丙烯的重均分子量为10×104～100×104，分子量分布为6-15。本专利技术第三方面提供了根据本专利技术第二方面的方法制备得到的聚丙烯复合材料。本专利技术第四方面提供了一种聚丙烯自增强复合材料，其中，包括聚丙烯芯层和附着于所述聚丙烯芯层两侧表面的聚丙烯表层，所述聚丙烯芯层和所述聚丙烯表层中的聚丙烯不同，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的重均分子量为10×104～100×104，分子量分布为6-15，所述聚丙烯芯层的取向度为0.15以上。本专利技术第五方面提供了一种聚丙烯自增强复合材料的制备方法，其中，该方法包括：将本专利技术第一方面的聚丙烯复合材料和/或第三方面的聚丙烯复合材料进行拉伸。本专利技术第六方面提供了根据本专利技术第五方面的方法制备得到的聚丙烯自增强复合材料。现有技术在制备聚丙烯复合材料时，少有讨论分子量分布对聚丙烯增强材料性能的影响，而本专利技术的专利技术人在深入研究的过程中发现，当在芯层中使用宽分子量分布(分子量分布指数在6以上)的聚丙烯时，小分子量的部分能够起到增塑剂的作用，使聚丙烯在单向拉伸的过程中分子的流动性更好，高分子量的部分能够使聚丙烯具有较高的拉伸性能和结晶性能，有利于聚合物分子在取向结晶的过程中形成更多的取向结构，因而经过拉伸后得到的自增强材料能够具有更好的机械性能。在优选的情况下，本专利技术的专利技术人发现，当使用本领域少用的重均分子量大于100×104的高分子量聚烯烃甚至选用重均分子量达到300×104以上的高分子量聚烯烃作为聚丙烯复合材料的其中一种组分，在特定的分子量分布(6-15)下能够使所得的共挤出聚丙烯复合材料具有更好的拉伸性能和机械性能，所得的聚丙烯自增强复合材料具有更好的机械性能。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种聚丙烯复合材料，其中，该聚丙烯复合材料包括聚丙烯芯层和附着于所述聚丙烯芯层两侧表面的聚丙烯表层，所述聚丙烯芯层和所述聚丙烯表层中的聚丙烯不同，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的重均分子量为10×104～100×104，分子量分布为6-15。在本专利技术中，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的重均分子量优选为30×104～90×104，更优选为50×104～80×104，进一步优选为52×104～78×104。在本专利技术中，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的分子量分布优选为6-13，更优选为6-11，进一步优选为6-9，更进一步优选为6.5-8，最优选为7-7.5。在本专利技术中，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯满足上述重均分子量和分子量分布的前提下即能够实现较好的力学性能和拉伸倍率。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯满足以下的分子量的分布方式：以聚丙烯芯层的总重量为基准，重均分子量大于300×104的聚丙烯分子的重量分数为2-10％，重均分子量为100×104～300×104的聚丙烯分子的重量分数为5-30％，重均分子量小于100×104的聚丙烯分子的重量分数为60-93％；更优选地，以聚丙烯芯层的总重量为基准，重均分子量大于300×104的聚丙烯分子的重量分数为2.5-7％，重均分子量为100×104～300×104的聚丙烯分子的重量分数为10-25％，重均分子量小于100×104的聚丙烯分子的重量分数为68-87.5％；进一步优选地，以聚丙烯芯层的总重量为基准，重均分子量大于300×104的聚丙烯分子的重量分数为2.5-6％，重均分子量为100×104～300×104的聚丙烯分子的重量分数为13-24％，重均分子量小于100×104的聚丙烯分子的重量分数为70-84.5％；更进一步优选地，以聚丙烯芯层的总重量为基准，重均分子量大于300×104的聚丙烯分子的重量分数为3.5-4.6％，重均分子量为100×104～300×104的聚丙烯分子的重量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯复合材料，其特征在于，该聚丙烯复合材料包括聚丙烯芯层和附着于所述聚丙烯芯层两侧表面的聚丙烯表层，所述聚丙烯芯层和所述聚丙烯表层中的聚丙烯不同，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的重均分子量为10×10

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，该聚丙烯复合材料包括聚丙烯芯层和附着于所述聚丙烯芯层两侧表面的聚丙烯表层，所述聚丙烯芯层和所述聚丙烯表层中的聚丙烯不同，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的重均分子量为10×104～100×104，分子量分布为6-15。2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其中，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的重均分子量为50×104～80×104，分子量分布为6-11。3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其中，以聚丙烯芯层的总重量为基准，重均分子量大于300×104的聚丙烯分子的重量分数为2-10％，重均分子量为100×104～300×104的聚丙烯分子的重量分数为5-30％，重均分子量小于100×104的聚丙烯分子的重量分数为60-93％；优选地，以聚丙烯芯层的总重量为基准，重均分子量大于300×104的聚丙烯分子的重量分数为2.5-7％，重均分子量为100×104～300×104的聚丙烯分子的重量分数为10-25％，重均分子量小于100×104的聚丙烯分子的重量分数为68-87.5％。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚丙烯复合材料，其中，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的熔点大于150℃，优选为155-170℃；优选地，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯的熔融热为60-120J/g；优选地，所述聚丙烯芯层中的聚丙烯在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为0.1-5g/10min，更优选为0.2-2g/10min；优选地，以所述聚丙烯芯层的重量为基准，其中五单元全同异构体等规序列的含量为60-95重量％，更优选为70-93重量％。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚丙烯复合材料，其中，单层所述聚丙烯表层与所述聚丙烯芯层的重量比为1：1-19，优选为1：9-19。6.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚丙烯复合材料，其中，所述聚丙烯表层中的聚丙烯为无规共聚聚丙烯，熔点小于150℃；优选地，所述聚丙烯表层中的聚丙烯的重均分子量为1×104～100×104；所述聚丙烯表层中的聚丙烯在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为3-30g/10min。7.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚丙烯复合材料，其中，所述聚丙烯复合材料呈条带状，其中所述聚丙烯芯层的厚度为60-400μm，优选为100-300μm；所述聚丙烯表层的厚度与所述聚丙烯芯层的厚度比为1：1-19，优选为1：9-19。8.一种聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：将表层聚丙烯材料和芯层聚丙烯材料进行共挤出，所述芯层聚丙烯材料和表层聚丙烯材料不同，所述芯层聚丙烯材料中的聚丙烯的重均分子量为10×104～100×104，分子量分布为6-15。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述芯层聚丙烯材料中的聚丙烯的重均分子量为50×104～80×104，分子量分布为6-11。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述芯层聚丙烯材料通过只使用一种聚丙烯材料得到，或者通过将两种或多种聚丙烯材料混合得到，当所述芯层聚丙烯材料通过将两种或多种聚丙烯材料混合得到时，先分别测定所述两种或多种聚丙烯材料中的不同重均分子量的聚丙烯分子的分布情况，然后将该两种或多种聚丙烯材料通过融溶混合得到聚丙烯混合材料；所述当通过将两种或多种聚丙烯材料混合时所得的聚丙烯混合材料和所述当只使用一种聚丙烯材料时的一种聚丙烯材料分别独立地满足：以总重量为基准，重均分子量大于300×104的聚丙烯分子的重量分数为2-10％，重均分子量为100×104～300×104的聚丙烯分子的重量分数为5-30％，重均分子量小于100×104的聚丙烯分子的重量分数为60-93％。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述当通过将两种或多种聚丙烯材料混合时所得的聚丙烯混合材料和所述当只使用一种聚丙烯材料时的一种聚丙烯材料分别独立地具有以下性质：熔点大于150℃，优选为155-170℃；熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐毅辉，邹浩，高达利，张师军，权慧，张琦，徐萌，白弈青，侴白舸，吕芸，邵静波，尹华，张丽英，初立秋，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11