[发明专利]一种自增强聚丙烯复合材料板材

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种自增强聚丙烯复合材料板材。

背景技术

自增强材料是最近国际上高分子材料的一个革命性进步的代表。根据国际著名高分子科学家Prof.S.Fakirov分析，自从1921年H.Staudinger提出高分子概念建立高分子科学理论，由此开启高分子工业迅猛发展以来，高分子化工特别是塑料工业经历了大致以下4个阶段：

首先是上世纪70年代以前，是新材料不断合成、发现的阶段，这阶段高分子化工工业以不断合成新品种合成树脂材料为代表，工业界应用采取注塑、挤出、压制等工艺，以直接使用合成厂提供的树脂材料为主；

第二个阶段，从上世纪80年代到本世纪初，由于市场应用千变万化，而合成厂能够工业化生产的合成树脂品种是有限的，人们开始通过共混、填充、拉伸、使用合成纤维、玻璃纤维、碳纤、天然植物纤维增强等物理、化学手段，改性高分子材料，产生了海量纷繁复杂的新品种材料，满足人们不断增长的需要。但这个过程也出现许多问题，一是大量异物的加入，使得材料的回用十分困难，造成资源的巨大浪费，另一方面，毕竟不同物质混用时，界面强度是一个十分难解决的问题，这些年无机材料有机化、有机材料无机化工作，就是为解决这个问题做的巨大努力，但实际进展都十分缓慢。

第三个阶段是90年代末期，在中、美科学家推动下，人们提出纳米改性的概念，期望通过少量纳米物质的加入，达到以往人们增强、改性的效果；但由于技术制约，这一努力进展十分缓慢。

第四个阶段起始于2000年欧盟颁布了“EuropeanUniondirectiveontheend-of-lifeofvehicles(ELV)“资助热塑性自增强材料的研究，2004年利兹大学（UniversityofLeeds）科学家首先提出单一聚合物复合材料概念并开发出聚乙烯体系材料，国内称为自增强聚合物。

在此之后，自增强聚合物的研究和开发获得了许多研究者的关注并获得了很多成果，其中，S.Houshyar在2007年的研究证实自增强聚合物复合材料的机械性能不仅仅取决于纤维的含量，也取决于高熔点纤维和低熔点树脂之间的粘接界面。

目前自增强聚合物较为成功的压制制造方法有薄膜叠层法和熔融成型两种：

薄膜叠层法是将聚合物纤维均匀缠绕在金属框上，然后铺上低熔点聚合物薄膜，在一定温度下通过上下金属板压制，此时低熔点聚合物薄膜熔化并浸渍聚合物纤维，在随后的冷却过程中低熔点聚合物冷却并将纤维粘接成为整体得到自增强聚合物材料。该方法的缺点是由于在加工工艺窗口内低熔点聚合物的粘度高，难以完全将纤维浸渍，体系中的空气也很难排出，因此难以保证自增强材料的均匀性。

熔融成型是首先将高熔点聚合物和低熔点聚合物通过共挤-拉伸的方法成型为芯部为高熔点聚合物，皮层为低熔点聚合物的夹芯结构圆丝或扁丝，然后编制成织物。该方法成型模具由金属框和平板模具构成，金属框的内侧尺寸大于平板模具外侧尺寸。在压制时，将织物固定在一金属框上，放入模具上下平板之间，然后施加一定温度和压力，此时皮层聚合物融化粘接，而芯部结构得到保留，从而获得自增强聚合物板材。该方法优点是获得的材料性能好，缺点是操作复杂，工艺温度范围窄（5℃以内），限制了其应用。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的供一种自增强聚丙烯复合材料板材及制备方法，此方法具有加工窗口宽，设备通用，操作简单的特点，适合于大规模工业生产。

解决以上技术问题的本发明中的一种自增强聚丙烯复合材料板材，其特征在于：所述复合材料板材由2-30层表面涂覆有聚丙烯的聚丙烯编织布上下重叠放在一起、再经热压得到的层状结构的片材，涂覆聚丙烯的单位面积重量份为聚丙烯编织布单位面积重量份的3-15%。

所述聚丙烯编织布为经拉伸取向后的聚丙烯纤维或聚丙烯扁丝编织而成的编织物。

所述聚丙烯编织布为平纹、斜纹、缎纹、方格或其它纹理形式的编织物。

所述经拉伸设备拉伸取向的聚丙烯纤维或聚丙烯扁丝的基础材料为均聚聚丙烯，拉伸取向倍数为5-20倍。

拉伸取向倍数影响板材强度，拉伸取向值越大，材料强度越大，但不是拉伸取向倍数越大越好，到一定值时材料容易数裂。

进一步优化技术方案中所述拉伸取向倍数为6-12倍。

所述拉伸取向倍数为7倍。

所述聚丙烯为高流动性的均聚聚丙烯或改性均聚聚丙烯，其熔体流动速率为10-30g/10min。