[发明专利]超高分子量聚乙烯复合模板及其制备方法与设备

权利要求书

1.一种超高分子量聚乙烯复合模板，为复合层结构，所述复合层从下向上依次为超高分子量聚乙烯板、玻璃纤维增强复合带层、超高分子量聚乙烯板，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯板壁厚为 3~6mm，所述玻璃纤维复合带层所用的玻璃纤维复合带可承受拉力为2500-20000N，所述玻璃纤维增强复合带夹在两层超高分子量聚乙烯板中间，复合板通过加热进行复合；内外层聚乙烯以及复合带的聚乙烯熔为一体，其底层和上层超高分子量聚乙烯板与玻璃纤维增强复合带在同时加热的状态下进行复合；采用硅烷偶联剂作为活化剂对玻璃纤维进行活化处理，形成间距均匀的玻璃纤维束，且每根玻璃纤维的拉力均匀一致；所述超高分子量聚乙烯复合模板的制备方法有三种：第一种制备方法的步骤是超高分子量聚乙烯原料经挤出机挤出第一挤出机各区温度设定为 100℃、160℃、200℃、230℃，模口温度设定在 230℃，主机转速 400r/min ，原料经塑化挤出到板材模具中，得到壁厚为 3mm 的超高分子量聚乙烯板，超高分子量聚乙烯板经过冷却定型，定长切断得到长度为 180mm，宽度为 90mm 的板材，定长切断的板材经过导辊进入复合模具中，复合模具压力为 14MPa，温度为 230℃，复合时间为 30min，玻璃纤维复合带交错在两层超高分子量聚乙烯板材之间，交错角为 90°，此时，内外层聚乙烯以及复合带的聚乙烯完全熔为一体，得到超高分子量聚乙烯复合模板；第二种制备方法的步骤是超高分子量聚乙烯原料经挤出机挤出第一挤出机各区温度设定为 100℃、160℃、200℃、230℃，模口温度设定在 230℃，主机转速 300r/min，原料经塑化挤出到板材模具中，得到壁厚为 4mm 的超高分子量聚乙烯板，超高分子量聚乙烯板经过冷却定型，定长切断得到长度为 200mm，宽度为 90mm 的板材，定长切断的板材经过导辊进入复合模具中，复合模具压力为 16MPa，温度为 230℃，复合时间为 30min，玻璃纤维复合带交错在两层超高分子量聚乙烯板材之间，交错角为 90°，此时，内外层聚乙烯以及复合带的聚乙烯完全熔为一体，得到超高分子量聚乙烯复合模板；第三种制备方法的步骤是超高分子量聚乙烯原料经挤出机挤出第一挤出机各区温度设定为 100℃、160℃、200℃、230℃，模口温度设定在 230℃，主机转速 200r/min ，原料经塑化挤出到板材模具中，得到壁厚为 5mm 的超高分子量聚乙烯板，超高分子量聚乙烯板经过冷却定型，定长切断得到长度为 180mm，宽度为 100mm 的板材，定长切断的板材经过导辊进入复合模具中，复合模具压力为 16MPa，温度为 230℃，复合时间为 30min，玻璃纤维复合带交错在两层超高分子量聚乙烯板材之间，交错角为 90°，此时，内外层聚乙烯以及复合带的聚乙烯完全熔为一体，得到超高分子量聚乙烯复合模板。

2.根据权利要求 1 所述的超高分子量聚乙烯复合模板，其特征在于，所述玻璃纤维复合带是按下述方式制备的 ：

制备原料为无碱玻璃纤维无捻粗纱、活化剂和聚合物，

所述无碱玻璃纤维无捻粗纱拉伸强度为1000～2000MPa、直径为9-30μm ；通过恒张力器使每束玻璃纤维张紧度一致 ；

所述活化剂为硅烷偶联剂，活化温度为 40℃，所述玻璃纤维在所述活化剂中浸润时间为 5min ；

所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺 ；

所述经过活化剂浸润的玻璃纤维，由通过加热至熔融态的聚合物均匀包覆，再经过冷却、牵引、卷取成卷，得到玻璃纤维增强复合带。

3.一种权利要求1所述的超高分子量聚乙烯复合模板的制备方法，包括以下步骤 ：

经挤出机将超高分子量聚乙烯挤出到板材模具中的步骤 ；

所述挤出机各区温度设定为 100℃、180℃、240℃、260℃，所述挤出机出口温度为 260℃ ；

将冷却的超高分子量聚乙烯板经定长切断机定长切断的步骤 ；

经复合模具将超高分子量聚乙烯板。

4.一种用于权利要求3所述超高分子量聚乙烯复合模板的制备方法的设备，其特征在于，包括挤出机，板材模具，冷却喷淋箱、牵引装置、定长切断机、复合模具、冷压装置 ；其中，所述模板模具与上述挤出机直接相连，所述挤出机将超高分子量聚乙烯原料塑化挤出到板材模具中，所述挤出机各区温度设定为 100℃、180℃、240℃、260℃，模口温度设定在260℃，主机转速100-600r/min ；上述塑化挤出的超高分子量聚乙烯在模板模具中挤出宽度 90-200mm 宽，3-6mm 厚的超高分子量聚乙烯板 ；

所述冷却喷淋箱将上述超高分子量聚乙烯板喷淋冷却定型；

所述牵引装置是导辊，提供板材前进的动力 ；

所述定长切断机将冷却后的超高分子量聚乙烯板按规格定长切断，所述定长切断的超高分子量聚乙烯板经导辊进入复合模具中 ；

所述复合模具将定长切断的超高分子量聚乙烯板与玻璃纤维增强复合带复合成型 ；

所述冷压装置将上述超高分子量聚乙烯模板冷却定型 ，得到成品。