一种采用双钢带压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法与流程

本发明属于复合材料制备领域，尤其是一种采用双钢带压机加压连续制备聚丙烯自增强复合材料的方法。

背景技术：

聚丙烯来源广泛，价格低廉，是五大通用塑料之一，具有良好的物理机械性能、耐化学腐蚀性和易加工成型等特点；但聚丙烯也存在缺点，如强度不高、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、无机物纳米粒子、有机物共混接枝等为主，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，single polymer composites）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。

2007年，Alcock和Peijis采用共挤出法成功制备了聚丙烯自增强复合材料，共聚聚合物树脂的使用较大地扩大了加工温度窗口。

2012年，Kmetty Á和Bárány T采用注塑成型工艺制备了聚丙烯自增强复合材料，聚丙烯热塑性弹性体的使用进一步扩大了加工温度窗口。

目前自增强复合材料的主要制备方法有热压法、过热法和薄膜嵌入热压法等。

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。

过热法是通过拉伸纤维，限制其收缩，从而控制纤维中分子链的自由移动，纤维的熔融温度将提高，并高于未拉伸取向的纤维，但工艺较为复杂，成本较高。

层压成型法是先将树脂基体热压成薄膜，再和纤维或织物交替堆叠放置，热压，制备复合材料。

技术实现要素：

本发明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制备方法。

为解决上述技术问题，本发明制备聚丙烯自增强复合材料的技术方案如下：

步骤（1）首先，将低熔点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℃或常温的高熔点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）最后利用双钢带压机加压实现连续化生产，即得到聚丙烯自增强复合材料。

所述步骤（1）的低熔点聚丙烯为低熔点的共聚聚丙烯。

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）所用设备为双钢带压机，热压温度为160-180℃，钢带运行速度为0.1-15m/min，热压的压力为3-15MPa。

与现存技术相比，本发明具有以下特点和优点：

（1）热压温度范围为20℃，极大地拓宽了加工温度窗口；（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125MPa，弯曲强度可达31MPa；（3）本发明采用双钢带压机，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 为本发明“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 为本发明双钢带压机生产示意图中的一种，其中1为聚丙烯薄膜，2为聚丙烯纤维，3为钢带驱动轮，4为双钢带压机的预热段，5为双钢带压机的加热加压段，6为双钢带压机的冷却保压段。

图3 为本发明双钢带压机生产示意图中的一种，其中1为聚丙烯薄膜，2为聚丙烯纤维，3为预热烘道，4为钢带驱动轮，5为双钢带压机的加热加压段，6为双钢带压机的冷却保压段。

图4 为本发明双钢带压机-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为钢带驱动轮，5为双钢带压机的预热段，6为双钢带压机的加热加压段，7为双钢带压机的冷却保压段。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明，但保护范围并不受此限制。

实施例1

一种采用双钢带压机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宽度为0.5m尺寸大小，并堆叠成“三明治”结构，聚丙烯纤维织物层数为5层，聚丙烯基体薄膜为6层；（3）将（2）中“三明治”结构放入双钢带压机中进行热压，热压温度为175℃，热压压力为10MPa，钢带的运行速度为1.5m/min，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125MPa，弯曲强度可达31MPa，抗冲击性能良好。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明技术范围作出任何限制，即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。