本发明专利技术公开了一种原位异型结构微纤增强聚合物复合材料及其制备方法，其特点是利用两相及两相以上成纤相之间的熔点及熔体粘度的不同，在挤出拉伸过程中原位形成一种异型结构微纤，形成的异形结构微纤与基体接触面积增大，且与基体之间产生“钉挂”效应，同时微纤之间相互协同作用，实现了对基体材料增强增韧的目的。本发明专利技术解决了普通原位微纤增强的局限问题，同时异形结构微纤的增强效果远大于普通原位微纤，而且本发明专利技术所涉及的设备操作简单，容易实现，可连续化生产，生产效率高，具有良好的工业应用前景。工业应用前景。工业应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种原位异型结构微纤增强聚合物复合材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种原位微纤增强聚合物复合材料及制备方法，属于高分子材料技术加工领域。
技术介绍
[0002]通常，对聚合物复合材料的增强大部分是通过交联和熔融填充来实现，这种传统的方法也存在一些缺陷，比如成本高、工业复杂及填料分散性不好导致增强增韧效果差等。
[0003]近些年，很多有关于原位微纤增强聚合物复合材料的研究，但是微纤的形态都是由单一的微纤相组成，呈现出结构规整、尺寸均匀、表面光滑的结构，对基体材料的增强作用有一定的局限。
技术实现思路
[0004]本专利技术针对现有普通原位微纤增强聚合物复合材料中单一微纤结构及单一形状增强的局限性问题，提供一种原位异型结构微纤增强聚合物复合材料及其制备方法，本申请通过多级拉伸共挤出装置制备原位异形结构微纤，利用微纤与基体材料之间接触面积的增加、微纤与基体“钉挂”效应、以及微纤之间的协同作用以增强增韧聚合物基体复合材料。
[0005]本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案如下：
[0006]一种原位异型结构微纤增强聚合物复合材料，由以下按重量份数计算的原料制备而成：基体70～100份，成纤相0～30，相容剂0.5～5份，抗氧剂0.1～1份。
[0007]进一步地，所述成纤相选自聚乳酸(PLA)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中的两种或两种以上的任意组合。
[0008]进一步地，所述基体材料选自聚烯烃、聚烯烃类弹性体中的一种或几种。
[0009]进一步地，所述成纤相在基体中结构异形化，原位形成异形结构微纤，并沿流动方向取向排列，所述异形结构微纤与所述基体产生“钉挂”效应，从而增强了复合材料的强度和韧性。
[0010]进一步地，所述异形结构微纤的结构异形化增加了所述成纤相与基体材料的接触面积。
[0011]进一步地，所述异形结构微纤的直径为0
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10μm。
[0012]另一方面，本申请还保护根据前述一种原位异形结构微纤增强聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013](1)将两种或两种以上的所述成纤相通过挤出机熔融共混，制备成共混料并烘干；
[0014](2)将烘干的共混料与基体料初混，将初混料加入多级拉伸共挤出装置挤出；
[0015]所述多级拉伸共挤出装置由挤出机、转接器、层分配器、口模和牵引辊构成。
[0016]进一步地，其特征在于：
[0017]在步骤(1)中，挤出机1区至机头的温度分别控制在130至250℃，螺杆转速为150
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300r/min，喂料速度为10
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20r/min。
[0018]进一步地，其特征在于：
[0019]在步骤(2)中，挤出机1区至5区的温度控制在130
‑
250℃、转接器、层分配器、口模的温度控制在150
‑
250℃，挤出机的挤出速度为150
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350r/min，喂料速度为10
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30r/min。
[0020]进一步地，成纤相熔体在挤出机和层分配器中不断被分割、叠加、受到强烈的剪切
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拉伸复合流场的作用，相分离及粘度的差异，在基体中原位形成异形结构微纤，并沿流动方向取向排列，获得异形化结构微纤增强聚合物复合材料。
[0021]进一步地，异形结构微纤的形状、尺寸可以通过对成纤相的种类、成纤相的比例、成纤相的粘度差、成纤相与基体相比例、挤出温度、挤出速度、牵引速率调节来控制。
[0022]进一步地，基体选择为POE，成纤相选择为PLA和PA6，基体与成纤相质量比例为75/25，挤出温度为230℃、挤出速度为250r/min、牵引速度为80r/min、PLA与PA6的粘度比大于1时，得到微纤直径小于5um的“葫芦串”异形结构微纤。
[0023]进一步地，基体选择为POE，成纤相选择为PLA和PA6，基体与成纤相质量比例为80/20时，挤出温度为230℃、挤出速度为250r/min、牵引速度为80r/min、PLA与PA6的粘度比小于1时，得到微纤直径小于5um的“海参结构”异形结构微纤。
[0024]进一步地，通过成纤相的种类、成纤相间的比例、成纤相与基体相的比例、挤出温度、挤出速度、牵引速率、挤出方式对异形结构微纤增强聚合物复合材料力学性能进行控制。
[0025]进一步地，基体选择为POE，成纤相选择为PLA和PA6，基体与成纤相质量比例为75/25时，挤出温度为230℃、挤出速度为250r/min、牵引速度为80r/min，复合材料的拉伸强度和拉断伸长率分别是20.6Mpa和2200％，分别是纯POE的1.45倍和2.32倍。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下的点优：
[0027](1)由于微纤的异形化结构更好地增加了微纤与基体间的接触面积、产生“钉挂”效应，同时更好的利用了微纤相之间的协同作用，从材料的结构上进行优化设计，所以不需要添加更多的其它助剂及填料，就能更好的增强增韧基体材料。
[0028](2)本专利技术使用设备简单，容易实现，工艺简单，成本低，对聚合物复合材料的增韧增强作用明显，具有较好的工艺应用前景。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术所涉及的多级拉伸共挤出装置的结构示意图。其中，1：挤出机；2：转接器；3：层分配器；4：口模；5：牵引辊。
[0031]图2为传统原位微纤增强聚合物复合材料和原位异形结构微纤增强聚合物复合材料微观结构示意图。其中，(a)传统原位微纤复合材料，(b)(c)(d)(e)均为本申请实施例，(b)和(d)是低倍，(c)和(e)是高倍。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]如图2，本申请的一种原位异型结构微纤增强聚合物复合材料，利用成纤相之间的结构、熔点及熔体粘度的差异及成纤相间的相分离，通过挤出拉伸过程获得原位异型结构微纤，实现对基体材料增强增韧的目的：
[0034](1)所述原位异型结构微纤是在同一挤出拉伸条件下，不同成纤相由于相分离及粘度的差异，在成纤的过程中，抵抗剪切
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拉伸复合流场能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种原位异型结构微纤增强聚合物复合材料，其特征在于：由以下按重量份数计算的原料制备而成：基体70～100份，成纤相0～30，相容剂0.5～5份，抗氧剂0.1～1份。2.根据权利要求1所述原位异型结构微纤增强聚合物复合材料，其特征在于：所述成纤相选自聚乳酸(PLA)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中的两种或两种以上的任意组合。3.根据权利要求1所述原位异型结构微纤增强聚合物复合材料，其特征在于：所述基体材料选自聚烯烃、聚烯烃类弹性体中的一种或几种。4.根据权利要求1所述原位异型结构微纤增强聚合物复合材料，其特征在于：所述成纤相在基体中结构异形化，原位形成异形结构微纤，并沿流动方向取向排列，所述异形结构微纤与所述基体产生“钉挂”效应，从而增强了复合材料的强度和韧性。5.根据权利要求4所述原位异型结构微纤增强聚合物复合材料，其特征在于：所述异形结构微纤的结构异形化增加了所述成纤相与基体材料的接触面积。6.根据权利要求5所述原位异型结构微纤增强聚合物复合材料，其特征在于：所述异形结构微纤的直径为0
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10μm。7.根据权利要求1所述一种原位异形结构微纤增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将两种或两种以上的所述成纤相通过挤出机熔融共混，制备成共混料并烘干；(2)将烘干的共混料与基体料初混，将初混料加入多级拉伸共挤出装置挤出；所述多级拉伸共挤出装置由挤出机(1)、转接器(2)、层分配器(3)、口模(4)和牵引辊(5)构成。8.根据权利要求7所述的原位异形结构微纤增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，挤出机1区至机头的温度分别控制在130至250℃，螺杆转速为150
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300r/min，喂料速度为10
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20r/min。9.根据权利要求7所述的原位异形结构微纤增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，挤出机1区至5区的温度控制在130
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250℃、转接器(2)、层分配器(3)、口模(4)的温度控制在150
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250℃，挤...
【专利技术属性】
技术研发人员：石敏，王醴均，孙静，
申请(专利权)人：贵州省材料产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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