[发明专利]一种高性能纤维基全聚合物复合板材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能纤维基全聚合物复合板材及其制备方法，属于材料学领域。本发明将高倍拉伸取向的聚合物纤维(或带状物)按照一定交叉角度逐层紧密堆砌，层与层之间夹放一层单层共聚物薄膜，随后经热压成型；或者直接采用具有皮芯结构的聚乳酸纤维逐层紧密堆砌并经热压成型，即得所述的高性能纤维基全聚合物复合板材。本发明公开的纤维基全聚合物复合板材生产工艺简单、性能优良且可回收利用，有利于降低高性能纤维基全聚合物复合板材的生产成本、拓宽其应用领域。

技术领域

本发明涉及一种高性能纤维基全聚合物复合板材及其制备方法，属于材料学领域。

背景技术

纤维增强复合材料是由增强纤维材料与基体材料经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而制备的复合材料，其具有比强度高、比模量大、抗腐蚀性和耐久性好等优点，因而被广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。对于传统的纤维增强复合材料，其增强纤维与基体为两种不同组分的材料，由于这两种材料的物理化学性质存在较大的差异，因此在二者间直接形成良好的界面相互作用来有效传递应力较为困难。针对这一缺陷，研究人员们开始致力于对基体和增强体具有相同化学组成和物理结构的自增强复合材料的开发。

专利CN103112224A公开了一种性能优良的自增强聚丙烯复合材料：首先通过共挤出技术制备皮芯结构的聚丙烯片材(皮层为低熔点聚丙烯，芯层为高熔点聚丙烯)，将其分割成一定宽度的条带，经过热拉伸后卷取成筒，随后将成筒条带编织成织物，将多层织物经热压制备成自增强聚丙烯复合材料。专利CN103707583A公开了一种本体增强聚丙烯复合板材：首先通过多层共挤制备三层结构的聚丙烯功能膜(上下两层为低熔点粘合剂，中间层为熔点较高的聚丙烯)，随后将其与聚丙烯纤维或扁丝经热压复合形成聚丙烯带，最后将聚丙烯带按照0/90度依次叠加热压制备成自增强聚丙烯复合板材。

结合以上实例可以看出，虽然目前已有较多性能优良的全聚合物纤维增强复合材料或其附加产品，但是其生产工艺往往较为复杂。此外，虽然目前有使用皮芯结构的纤维制备复合材料进一步制备复合板材，但是已有报道的皮芯结构的纤维一般需要多个螺杆熔融挤出形成同心圆直接得到皮芯结构，存在对生产设备要求高、工艺复杂等问题。

因此，从提高全聚合物纤维增强复合材料的生产效率、拓宽其应用领域的角度考虑，极有必要发明一种工艺简单、操作便捷的高性能纤维增强全聚合物复合材料的制备方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种简单易行的高性能纤维基全聚合物复合板材的制备方法。

一种高性能纤维基全聚合物复合板材，为组分A和组分B逐层交替堆叠后，经热压成型获得；其中

组分A为高倍拉伸取向的聚合物纤维或带状物；

组分B为单层的共聚物薄膜。

在一些实施方式中，所述热压成型温度为组分B的熔融温度以上1℃至组分A的熔点以下1℃，热压成型压力为5～50MPa，热压成型时间为1～10min。

在一些实施方式中，所述聚合物纤维或带状物的拉伸倍率为5～40。

在一些实施方式中，所述聚合物纤维或带状物的结晶度为40～90％，熔融温度为130～240℃。

可选地，所述聚合物纤维的横截面直径为10～500μm，聚合物带状物的厚度和宽度分别为50～1000μm和1～5mm。

在一些实施方式中，所述共聚物薄膜的结晶度为0.1～30％，熔融温度为80～170℃；或者所述共聚物薄膜为无定型态。

可选地，所述聚合物薄膜的厚度为5～100μm。

在一些实施方式中，所述高倍拉伸取向的聚合物纤维或带状物，为均一的聚合物纤维或带状物或者是具有皮芯结构的聚乳酸纤维。