[发明专利]一种纤维/聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种纤维/聚丙烯复合材料及其制备方法，涉及纤维增强聚合物基复合材料领域。纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，包括：将纤维基材和自组装β成核剂进行熔融共混和熔融纺丝得到熔纺纤维，将熔纺纤维与聚丙烯基体混合后，进行热压成型和冷却结晶。本纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，通过向纤维基材添加自组装β成核剂并控制自组装β成核剂的迁移析出及其在界面的组装形态，能够诱发纤维/聚丙烯界面的β结晶行为，并控制其形成仿触须形态，从而获得具有较高界面强度的纤维/聚丙烯复合材料。

技术领域

本发明涉及纤维增强聚合物基复合材料领域，且特别涉及一种纤维/聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)作为一种通用塑料，具有耐高温、耐腐蚀、无毒、无味、易加工等特点，在我国年消费量已达1720万吨，被广泛运用于制造轻量化运载工具，包括汽车内外装件、无人机机体等。显然，提高聚丙烯的综合力学性能对提升其使用安全，扩展其应用范围至关重要。通过添加纤维增强体，制备纤维增强聚丙烯基复合材料能显著提高聚丙烯的比强度和比模量，被认为是实现聚丙烯轻质高强的重要途径。其中，提高界面强度是该领域需要解决的关键问题。

目前，实现纤维/聚丙烯界面增强的方法主要分为两大类：化学键合法和物理结晶法。

对于现有依靠物理结晶提升界面强度主要存在两方面问题：

其一是界面结晶受外部力场、温度场，聚合物基体分子链结构、纤维表面化学组成、表面粗糙度等多因素影响，控制纤维/聚丙烯形成界面结晶，进而调控其晶体结构面临很大困难；

其二是目前界面结晶形态单一，界面增强效果难以保证，有时甚至造成界面强度的降低。

有鉴于此，改善纤维/聚丙烯界面的结晶情况对于提高界面强度具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，通过向纤维基材添加自组装β成核剂并控制自组装β成核剂的迁移析出及其在界面的组装形态，能够诱发纤维/聚丙烯界面的β结晶行为，并控制其形成仿触须形态，从而获得具有较高界面强度的纤维/聚丙烯复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种纤维/聚丙烯复合材料，以通过上述的纤维/聚丙烯复合材料的制备方法制得。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，包括：

将纤维基材和自组装β成核剂进行熔融共混和熔融纺丝得到熔纺纤维，将熔纺纤维与聚丙烯基体混合后，进行热压成型和冷却结晶。在热压成型过程中控制成型温度、成型压力和保压时间，促使自组装β成核剂从纤维内迁移扩散入纤维/聚丙烯界面，并在界面自组装为纤维状或树枝状形态；并于随后冷却结晶过程，诱使聚丙烯于成核剂表面附生结晶，从而在纤维/聚丙烯界面形成β型仿触须晶体结构。

一种纤维/聚丙烯复合材料，根据上述的纤维/聚丙烯复合材料的制备方法制得。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例的纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，通过向纤维基材添加自组装β成核剂并控制自组装β成核剂的迁移析出及其在界面的组装形态，能够诱发纤维/聚丙烯基体之间界面的β结晶行为，并控制其形成仿触须形态，从而获得具有较高界面强度的纤维/聚丙烯复合材料。此外，还能够缩短纤维/聚丙烯复合材料的成型周期，提高复合材料加工速度和应用性能。

本发明实施例的纤维/聚丙烯复合材料通过在纤维基材与聚丙烯基体界面形成富含β晶的仿触须界面增强相，使得该纤维/聚丙烯复合材料具备较好的界面强度。

附图说明