一种聚丙烯复合片材及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料领域，涉及一种聚丙烯复合片材及其制备方法。该聚丙烯复合片材包括n层聚合物层以及设置在相邻两层聚合物层之间的n

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯复合片材及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料领域，具体地，涉及一种聚丙烯复合片材、一种聚丙烯复合片材的制备方法，以及由该制备方法制得的聚丙烯复合片材。

技术介绍

[0002]热压工艺是制备聚丙烯复合片材的重要方法之一，其原理是对堆叠后的聚丙烯编织物施加一定的温度和压力，使聚丙烯编织物的表面发生熔融并互相接触。然后，冷却固化使得聚丙烯编织物熔融的部分重结晶并形成基体相，从而将聚丙烯编织物彼此接在一起形成聚丙烯片材。由此方法制备得到的聚丙烯复合片材具有高刚度、高强度、韧性好、质量轻和易于回收再加工的特点，并且易于热成型，可以用来制作行李箱、公文包、冰球鞋、运动头盔、发动机底护板、雷达罩等产品，应用广泛且市场潜力巨大。
[0003]GB2253420A提供了一种聚合物复合片材的制备工艺。首先，将取向聚合物纤维加热到热压温度并维持在该温度，对该纤维施加足够的压力(接触压力)使得纤维之间能够发生接触。然后，提高压力至40-50MPa，取向纤维在该压力(热压压力)下保持几秒钟的时间，冷却固化得到聚合物复合片材。这种方法可以使得纤维的表面部分熔融，熔融部分的质量比在5％-10％之间。
[0004]WO1998015397A2提供了基于GB2253420A工艺的改进工艺，该工艺在低于10MPa的热压压力下就可以获得性能优良的聚合物复合片材。
[0005]虽然通过上述工艺可以制备性能优良的聚丙烯复合片材，但是其力学性能仍然具有提高的空间，并且热压工艺非连续，生产效率低。
专利技术内容
[0006]本专利技术的目的是为了克服现有热压工艺的缺点，提供了一种力学性能优异并且可以连续热压的聚丙烯复合片材及其制备方法。
[0007]本专利技术的第一方面提供一种聚丙烯复合片材，该聚丙烯复合片材包括n层聚合物层以及设置在相邻两层聚合物层之间的n-1层聚烯烃薄膜层，其中，n为大于等于2的整数；
[0008]对于相邻的聚合物层和聚烯烃薄膜层，所述聚合物层的一部分和所述聚烯烃薄膜层的一部分共同形成熔融固化层；
[0009]每一聚烯烃薄膜层全部用于形成所述熔融固化层；
[0010]所述n层聚合物层相同或不同，各自独立地由多个聚丙烯条带组成，且所述聚丙烯条带中的分子链具有高度取向。
[0011]本专利技术的第二方面提供一种聚丙烯复合片材的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0012]将n层聚合物层以及与其交错放置的n-1层聚烯烃薄膜层进行叠层热压，冷却固化后得到所述聚丙烯复合片材，其中，n为大于等于2的整数；
[0013]所述热压的条件使得所述聚合物层的表面熔融及所述聚烯烃薄膜层全部熔融；
[0014]所述n层聚合物层相同或不同，各自独立地由多个聚丙烯条带组成，且所述聚丙烯条带中的分子链具有高度取向。
[0015]本专利技术的第三方面提供由上述制备方法制得的聚丙烯复合片材。
[0016]本专利技术提供了一种聚丙烯复合片材及其制备方法，所述聚丙烯复合片材力学性能得到大幅度提高，并且其制备工艺具有可连续化的特点，提高了生产效率，降低了生产成本。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0018]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。
[0019]本专利技术提供一种聚丙烯复合片材，该聚丙烯复合片材包括n层聚合物层以及设置在相邻两层聚合物层之间的n-1层聚烯烃薄膜层，其中，n为大于等于2的整数；
[0020]对于相邻的聚合物层和聚烯烃薄膜层，所述聚合物层的一部分和所述聚烯烃薄膜层的一部分共同形成熔融固化层；
[0021]每一聚烯烃薄膜层全部用于形成所述熔融固化层；
[0022]所述n层聚合物层相同或不同，各自独立地由多个聚丙烯条带组成，且所述聚丙烯条带中的分子链具有高度取向。
[0023]根据本专利技术，所述聚丙烯复合片材中聚合物层和聚烯烃薄膜层交替层叠，例如，所述聚丙烯复合片材可以包括2层聚合物层和1层聚烯烃薄膜层，也可以包括3层聚合物层和2层聚烯烃薄膜层。
[0024]以三层结构为例对本专利技术的聚丙烯复合片材进行详细说明，所述聚丙烯复合片材依次由第一聚合物层、聚烯烃薄膜层和第二聚合物层组成；部分第一聚合物层和部分聚烯烃薄膜层形成第一熔融固化层，部分第二聚合物层和部分聚烯烃薄膜层形成第二熔融固化层；形成所述第一熔融固化层的部分聚烯烃薄膜层与形成所述第二熔融固化层的部分聚烯烃薄膜层的比例之和为全部所述聚烯烃薄膜层。即，形成熔融固化层之前，所述第一聚合物层和第二聚合物层的表面部分熔融，所述聚烯烃薄膜层完全熔融。
[0025]可根据需要确定熔融部分的比例，根据本专利技术一种优选实施方式，所述聚丙烯复合片材中形成熔融固化层的部分占聚丙烯复合片材总量的0.25-50％，优选为5-40％。
[0026]根据本专利技术，所述聚丙烯复合片材中的聚丙烯(即聚合物层的材质)可以为均聚聚丙烯，也可以为无规共聚聚丙烯。具体地，所述均聚聚丙烯在230℃，2.16kg载荷下的熔融指数在2.0-4.0g/10min之间，等规度在95％-98％之间；所述无规共聚聚丙烯可以为乙烯-丙烯二元无规共聚聚丙烯和/或乙烯-丙烯-1-丁烯三元无规共聚聚丙烯，并且，所述共聚聚丙烯中丙烯单体的含量不低于60wt％。
[0027]需要进一步说明的是，所述聚丙烯中还可以含有现有的各种聚丙烯中通常使用的其他助剂，且所述其他助剂不会对本专利技术提供的聚丙烯复合片材的力学性能产生不利的影响。所述其他助剂包括但不限于：抗氧剂、润滑剂、爽滑剂、抗静电剂等中的至少一种。此外，所述其他助剂的用量均可以为本领域的常规选择，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。例如，所述抗氧剂可以为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂164、抗氧剂168、抗氧剂
264等中的至少一种。所述抗氧剂的用量可以在较宽范围内变动。
[0028]根据本专利技术，作为中间层的聚烯烃薄膜可以为聚乙烯薄膜，也可以为聚丙烯薄膜。
[0029]进一步地，所述聚乙烯薄膜可以为流延聚乙烯膜、挤出吹塑聚乙烯薄膜、单向聚乙烯拉伸薄膜和双向聚乙烯拉伸薄膜中的至少一种。
[0030]进一步地，所述聚丙烯薄膜可以为流延聚丙烯膜、单向聚丙烯拉伸薄膜和双向聚丙烯拉伸薄膜中的至少一种。
[0031]根据本专利技术，所述聚合物层由大量聚丙烯条带组成，根据一种具体实施方式，所述聚合物层为由聚丙烯条带经编织得到的聚丙烯织物，所述聚丙烯织物可以为平纹、斜纹、缎纹或三维的聚丙烯织物；或者，所述聚合物层也可以由聚丙烯条带单向排列形成。将所述聚丙烯条带进行编织或单向排列可以采用人工方式也可以采用机器。
[0032]本专利技术中，分子链具有高度取向所述聚丙烯条带可通过本领域常规方法制得，例如，可由包括以下步骤的方法制得：将聚丙烯粒料熔融挤出，得到聚丙烯片材，然后将所述聚丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯复合片材，其特征在于，该聚丙烯复合片材包括n层聚合物层以及设置在相邻两层聚合物层之间的n-1层聚烯烃薄膜层，其中，n为大于等于2的整数；对于相邻的聚合物层和聚烯烃薄膜层，所述聚合物层的一部分和所述聚烯烃薄膜层的一部分共同形成熔融固化层；每一聚烯烃薄膜层全部用于形成所述熔融固化层；所述n层聚合物层相同或不同，各自独立地由多个聚丙烯条带组成，且所述聚丙烯条带中的分子链具有高度取向。2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合片材，其中，所述聚丙烯复合片材中形成熔融固化层的部分占聚丙烯复合片材总量的0.25-50％，优选为5-40％。3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合片材，其中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或无规共聚聚丙烯；所述均聚聚丙烯在230℃，2.16kg载荷下的熔融指数在2.0-4.0g/10min之间，等规度在95％-98％之间；所述无规共聚聚丙烯为乙烯-丙烯二元无规共聚聚丙烯和/或乙烯-丙烯-1-丁烯三元无规共聚聚丙烯，并且，所述共聚聚丙烯中丙烯单体的含量不低于60wt％。4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合片材，其中，所述聚烯烃薄膜为聚乙烯薄膜和/或聚丙烯薄膜；所述聚乙烯薄膜优选为流延聚乙烯膜、挤出吹塑聚乙烯薄膜、单向聚乙烯拉伸薄膜和双向聚乙烯拉伸薄膜中的至少一种；所述聚丙烯薄膜优选为流延聚丙烯膜、单向聚丙烯拉伸薄膜和双向聚丙烯拉伸薄膜中的至少一种。5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合片材，其中，所述聚合物层为由聚丙烯条带经编织得到的聚丙烯织物，优选地，所述聚丙烯织物为平纹、斜纹、缎纹或三维的聚丙烯织物；或者，所述聚合物层由聚丙烯条带单向排列形成。6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合片材，其中，所述聚合物层的厚度均大于聚烯烃薄膜层的厚度。7.根据权利要求1所述的聚丙烯复合片材，其中，所述聚合物层中的聚丙烯条带之间存在的缝隙被聚合物层表面熔融物和聚烯烃薄膜层的全部熔融物填充。8.根据权利要求1所述的聚丙烯复合片材，其中，所述聚丙烯复合片材由n层聚合物层以及与其交错放置的n-1层聚烯烃薄膜层经叠层连续热压得到。9.一种聚丙烯复合片材的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：将n层聚合物层以及与其交错放置的n-1层聚烯烃薄膜层进行叠层热压，冷却固化后得到所述聚丙烯复合片材，其中，n为大于等于2的整数；所述热压的条件使得所述聚合物层的表面熔融及所述聚烯烃薄膜层全部熔融；所述n层聚合物层相同或不同，各自独立地由多个聚丙烯条带组成，且所述聚丙烯条带中的分子链具有高度取向。10.根据权利要求9所述的聚丙烯复合片材的制备方法，其中，所述热压的条件使得聚合物层和聚烯烃薄膜层中熔融的部分占聚合物层和聚烯烃薄膜层总量的0.25-50％，优选为5-40％。
11.根据权利要求9所述的聚丙烯复合片材的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：将预热后的聚合物层和聚烯烃薄膜层送入热压单元进行热压，热压后进入冷却固化单元，在压力下迅速降温，冷却固化后形成所述聚合物复合片材。12.根据权利要求11所述的聚丙烯复合片材的制备方法，其中，所述预热的方式为：将单层聚合物层和单层聚烯烃薄膜层各自预热，或者将n层聚合物层和n-1层聚烯烃薄膜层交错放置形成聚合物叠层，然后将所述聚合物叠层预压后进行总体预热。13.根据权利要求11所述的聚丙烯复合片材的制备方法，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：任月明，高达利，张师军，吴长江，侴白舸，徐萌，初立秋，白弈青，李长金，
申请(专利权)人：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：