本發(fā)明屬于聚合物基復(fù)合材料高性能化
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種可原位成纖增強(qiáng)聚合物的低粘高模聚合物復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
：聚合物纖維用于增強(qiáng)聚合物材料已經(jīng)得到了廣泛研究，纖維可以大幅度提高聚合物的力學(xué)性能，但在聚合物中直接添加纖維易造成纖維分散不均、復(fù)合材料韌性較差、對加工設(shè)備磨損較大等問題。在研究過程中，一般解決此類問題的辦法有以下幾點(diǎn)：（1）加入相容劑：相容劑的加入可以大大提高聚合物纖維與基體的相互作用，改善其在基體中的分散，但是會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的斷裂伸長率下降。（2）加入超分散劑：超分散劑的加入可以使聚合物纖維在基體中均勻分散，但是增大了影響因素及制備復(fù)合材料工藝的復(fù)雜性。（3）原位成纖技術(shù)：是讓作為成纖相的聚合物原料在熔體狀態(tài)下，經(jīng)過外力場的作用，使其在加工過程中成纖。此法可以規(guī)避以上缺陷，近年在制備高性能合金材料中廣泛發(fā)展。但由于原位成纖的纖維長徑比小，所以原位成纖對復(fù)合材料的增強(qiáng)效果明顯比成品纖維增強(qiáng)的效果低。綜上所述，現(xiàn)存的解決聚合物纖維增強(qiáng)聚合物所帶來的加工問題的方法存在諸多問題。所以開發(fā)一種易調(diào)控、工藝簡單、效果顯著的聚合物纖維增強(qiáng)聚合物的方法對實(shí)現(xiàn)聚合物的高性能化具有重要意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種低粘高模的極性聚合物基復(fù)合材料，可原位成纖增強(qiáng)非極性聚合物。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)思路和技術(shù)原理是：本發(fā)明采用原位成纖技術(shù)可以解決在聚合物中直接添加纖維易造成纖維分散不均、復(fù)合材料韌性較差、對加工設(shè)備磨損較大等問題，但也需要解決原位成纖的纖維長徑比小所導(dǎo)致的增強(qiáng)效果差的問題。故首先需要解決原位成纖的纖維長徑比小的問題。原位成纖是成纖相在熔體狀態(tài)下進(jìn)行成纖的，那么它與基體的粘度比是決定其長徑比大小的關(guān)鍵，因?yàn)槌衫w相與基體的粘度比越小，受到基體的剪切作用越大，越容易成纖，長徑比就更大。因此，在基體確定的情況下，若能降低成纖相的粘度將有助于增大纖維長徑比；在纖維長徑比一定的情況下，若能提高成纖相本身的力學(xué)性能（如模量）將有助于提高原位成纖對基體的增強(qiáng)效果。通常采用增塑劑可降低聚合物的熔體粘度，但同時(shí)會(huì)降低其力學(xué)性能（如模量）；而通常采用填料可提高聚合物的模量，但同時(shí)會(huì)增大其熔體粘度。近年研究發(fā)現(xiàn)一類新型錫氟磷酸鹽玻璃（Pglass），其玻璃化溫度低于常用聚合物的加工溫度，在聚合物加工時(shí)，它以液態(tài)形式存在；并且它具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、形變可控性、模量較高以及不會(huì)增加聚合物熔體加工過程中的固有粘度等優(yōu)點(diǎn)，如今已經(jīng)在增強(qiáng)聚合物材料性能方面得到了廣泛應(yīng)用。特別是其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中具有活性基團(tuán)（-OH,-F,P=O,P-O-等），能夠與極性聚合物的活性基團(tuán)產(chǎn)生物理化學(xué)作用，其含量在一定比例（30vol%左右）范圍內(nèi)使聚碳酸酯和聚酰胺的熔體粘度顯著下降，起到了高分子塑化劑的作用，高于這個(gè)比例后，因錫氟磷酸鹽玻璃自身的團(tuán)聚導(dǎo)致較其具有高的粘度，會(huì)使極性聚合物的熔體粘度增大；由于錫氟磷酸鹽玻璃具有較高的模量，所以在降低粘度的同時(shí)能夠提高極性聚合物的模量。前人在用Pglass改性聚合物中發(fā)現(xiàn)：Pglass能夠降低極性聚合物粘度，并同時(shí)能夠提高其模量。但相關(guān)機(jī)理并不清楚，無法實(shí)現(xiàn)Pglass對極性聚合物性能的有效調(diào)控。本發(fā)明采用低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的錫氟磷酸鹽玻璃改性極性聚合物，制備得到低粘度高模量的極性聚合物基復(fù)合材料，在原位成纖過程中極性聚合物基復(fù)合材料粘度更低、成纖更容易，并且成纖后復(fù)合材料纖維的長徑比和模量更大，這將有利于提高原位成纖對基體的增強(qiáng)效果。本發(fā)明具有以下三個(gè)特征：（1）利用溫度和配比調(diào)控Pglass與極性聚合物間相互作用，從而實(shí)現(xiàn)作為成纖相的極性聚合物基復(fù)合材料性能（粘度和模量）的可調(diào)控。（2）利用極性聚合物基復(fù)合材料低粘度高模量的特性原位成纖實(shí)現(xiàn)非極性聚合物的增強(qiáng)。（3）制備方法易控制，工藝簡單，生產(chǎn)效率高，并能夠有效實(shí)現(xiàn)對成纖相的原位成纖。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)路線是：本發(fā)明專利所用的低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的錫氟磷酸鹽玻璃，是通過常用的合成方法：50%SnF2+20%SnO+30%P2O5在反應(yīng)溫度425℃和反應(yīng)時(shí)間25min下制備得到的玻璃，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為105±2℃，密度3.54g/cm3。由于一般的聚合物的加工溫度在140℃以上，所以錫氟磷酸鹽玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于常用聚合物的加工溫度。而在加工溫度下（高于磷酸鹽玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度），磷酸鹽玻璃會(huì)處于液態(tài)，將會(huì)與聚合物熔融共混，有利于在聚合物中的分散和相互作用。本專利所用的極性聚合物基體可以是尼龍6、尼龍12、尼龍66、聚碳酸酯及聚對苯二甲酸乙二醇酯等常見極性聚合物。本專利的低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的錫氟磷酸鹽玻璃制備的低粘度高模量極性聚合物復(fù)合材料，可通過轉(zhuǎn)矩流變儀將干燥的極性聚合物粒料與小于50vol%的Pglass粉末在不同的加工溫度下進(jìn)行熔融共混，獲得不同性能（粘度和模量）的極性聚合物基復(fù)合材料。所述的不同性能的極性聚合物基復(fù)合材料，是因?yàn)镻glass的結(jié)構(gòu)中含有活性基團(tuán)，可以與極性聚合物中的活性基團(tuán)在熔融過程中發(fā)生強(qiáng)烈的物理化學(xué)相互作用；并且Pglass的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)在232℃以后發(fā)生解離，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由大變小，使原本被包埋在大網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的活性基團(tuán)完全的被暴露出來，導(dǎo)致在不同的溫度下加工時(shí)，Pglass含有的活性基團(tuán)不同，與極性聚合物上的活性基團(tuán)發(fā)生的相互作用強(qiáng)烈程度也不同。在Tg與232℃之間加工時(shí)，Pglass網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還未被解離，內(nèi)部的活性基團(tuán)未被釋放，又因網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空間位阻的作用，導(dǎo)致只有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)邊緣部分的活性基團(tuán)能夠與極性聚合物的活性基團(tuán)作用，產(chǎn)生的界面相互作用較弱（氫鍵）。而在232℃以上加工時(shí)，Pglass的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被解離，被包埋在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的大量活性基團(tuán)被釋放，導(dǎo)致與極性聚合物間的相互作用強(qiáng)烈，甚至產(chǎn)生化學(xué)相互作用，使極性聚合物的分子鏈發(fā)生斷裂或降解，使得極性聚合物的熔體粘度下降，加工性能變好。所述的不同性能的極性聚合物基復(fù)合材料，因Pglass自身具有較高的模量，并且與極性聚合物的相互作用強(qiáng)，不存在界面問題，故能夠很好的提高極性聚合物的模量。因此可將此具有更低粘度更高模量的極性聚合物復(fù)合材料稱之為低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料。目前，原位成纖技術(shù)主要是成纖相處于熔融態(tài)，在基體聚合物中經(jīng)過外力拉伸與剪切力場作用下，形成沿拉伸方向取向的纖維，從而達(dá)到增強(qiáng)基體的目的。本發(fā)明專利通過以下加工技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料的原位成纖：（1）不同長徑比的低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料作為成纖相能夠起到不同的增強(qiáng)效果。（2）多級(jí)拉伸的力組裝單元是一個(gè)熔體分割-剪切-疊加的過程，在熔體流動(dòng)過程中，熔體會(huì)受到強(qiáng)烈的雙向拉伸作用，通過調(diào)整力組裝單元的數(shù)目可以控制雙向拉伸力場在擠出方向和垂直于擠出方向的強(qiáng)度，進(jìn)而控制成纖相熔體產(chǎn)生不同長徑比的取向變形。（3）后拉伸壓延過程能夠給漸冷熔體提供拉伸力場和徑向壓力場，使得成纖相形態(tài)進(jìn)一步取向變形。（4）由于低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料熔體成纖相形態(tài)能夠?qū)ν饨缂庸ち龅拇碳ぷ龀鲰憫?yīng)，那么可以在擠出過程中施加多級(jí)拉伸應(yīng)力場來對成纖相形態(tài)進(jìn)行有效調(diào)控，進(jìn)而改善整個(gè)原位成纖增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度。本發(fā)明中的力組裝單元與擠出機(jī)通過匯流器連接。力組裝單元的類型采用一分為二，一分為二力組裝單元給熔體提供的沿?cái)D出方向的拉伸力場最強(qiáng)，有利于成纖相形態(tài)的原位成纖。低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料與非極性聚合物的復(fù)合熔體進(jìn)入力組裝單元時(shí)首先在垂直于擠出方向上被分割兩部分，分別向上和向下流動(dòng)并水平擴(kuò)張，熔體的厚度不斷變小而寬度不斷擴(kuò)大，在這個(gè)過程中熔體受到強(qiáng)烈的雙向拉伸力場作用，最后兩股熔體在力組裝單元出口處重新疊合。熔體經(jīng)過不同數(shù)目的力組裝單元，所受到的拉伸力場不同，通常力組裝單元越多拉伸力場越強(qiáng)，那么可以通過控制力組裝單元的數(shù)目來控制成纖相形態(tài)的原位成纖。復(fù)合熔體流出最后一個(gè)力組裝單元的口模以后，會(huì)受到牽引冷卻輥的拉伸力場作用和壓延力場作用。根據(jù)需要，可通過控制牽引輥上下輥間距與擠出機(jī)口模厚度之比以及冷卻牽引輥的牽引速率與擠出速率之比，進(jìn)一步控制原位成纖的長徑比。對低粘高模PET/基體非極性聚合物復(fù)合熔體施加可調(diào)控的拉伸力場，從而使成纖相沿流動(dòng)方向形成高度取向的纖維，制備強(qiáng)度和韌性可控的非極性聚合物基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)非極性聚合物基體合材料的高性能化。本發(fā)明中，所謂的“擠出方向和垂直于擠出方向”具體如圖1所示；所謂的“雙向拉伸力場”是指聚合物熔體在發(fā)生變形時(shí)所經(jīng)歷的沿著擠出方向和垂直于擠出方向的拉伸力場。本發(fā)明基于上述技術(shù)原理，解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，通過調(diào)整多級(jí)拉伸擠出過程中力組裝單元數(shù)目以及冷卻牽引輥的牽引速率與擠出速率之比，使低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料在非極性聚合物基體中原位成纖成高度取向的纖維增強(qiáng)相，實(shí)現(xiàn)了低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料原位成纖的增強(qiáng)效果。具體講，本發(fā)明低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料纖維具體的工藝步驟如下：第一步：將非極性聚合物基體和低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料經(jīng)過雙螺桿擠出混合造粒成母粒、真空干燥處理后待用；第二步：將干燥后的母粒投入到由擠出機(jī)（1）、匯流器（2）、力組裝單元（3）、冷卻輥（4）構(gòu)成的多級(jí)拉伸裝置的擠出機(jī)中，其中力組裝單元采用1-5個(gè)力組裝單元首尾線性相連；共混母粒熔體流經(jīng)匯流器（2）并在力組裝單元（3）的不同水平延伸的楔形熔體流道中分流、剪切和疊合后，從力組裝單元出料口流出，再經(jīng)牽引冷卻輥（4）快速牽引成型，通過控制力組裝單元的數(shù)目，牽引輥上下輥間距與擠出機(jī)口模厚度之比及冷卻牽引輥的牽引速率與擠出速率之比即可獲得具有不同長徑比的低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料的非極性聚合物基復(fù)合材料。上訴非極性聚合物基體可以是低密度聚乙烯、高密度聚乙烯及聚丙烯等聚烯烴材料。該聚合物基體在進(jìn)行擠出共混前，需要加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%的抗氧劑，如1010、168、1076、1098、245等。上述低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料在非極性聚合物基復(fù)合材料中的體積分?jǐn)?shù)為5vol%-20vol%。本發(fā)明提供的制備上述低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料/非極性聚合物基復(fù)合材料的方法，由擠出機(jī)（1）、匯流器（2）、力組裝單元（3）、冷卻出料機(jī)構(gòu)（4）構(gòu)成的多級(jí)拉伸裝置及后拉伸牽引裝置（參見圖1），擠出機(jī)（1）的加料口、輸送段、熔融段、均化計(jì)量段，匯流器（2），單個(gè)或多個(gè)力組裝單元（3），牽引冷卻輥（4）的溫度分別為150℃-165℃、260℃-270℃、260℃-270℃、260℃-270℃、260℃-270℃、260℃-270℃、20-40℃。牽引輥上下輥間距與擠出機(jī)口模厚度之比小于等于1，目的是為了使從多級(jí)拉伸力組裝單元口模出來的片材上下表面平整；冷卻牽引輥的牽引速率與擠出速率之比大于等于1，為從力組裝單元口模中出來的熔體復(fù)合材料提供后拉伸力場，目的是為了使已經(jīng)在力組裝單元中預(yù)取向的成纖相再次受拉伸力場的作用，使得其長徑比更大。上述獲得的非極性聚合物基復(fù)合材料與未改性的極性聚合物原位成纖增強(qiáng)的非極性聚合物基復(fù)合材料相比具有更好的拉伸強(qiáng)度和儲(chǔ)能模量，同時(shí)還能夠保持非極性聚合物良好的延展性。可見，本發(fā)明提供的低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的錫氟磷酸鹽玻璃改性極性聚合物制備得到的低粘高模極性聚合物基復(fù)合材料以及其原位成纖增強(qiáng)非極性聚合物基復(fù)合的方法工藝簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景，可以廣泛應(yīng)用于制備具有較高強(qiáng)度的聚合物基復(fù)合材料板材、片材以及膜材料。附圖說明下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖1為本發(fā)明所涉及的多級(jí)拉伸擠出和后拉伸壓延裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為聚烯烴/改性極性聚合物共混熔體在一分為二的力組裝單元中的流動(dòng)過程。具體實(shí)施方法有必要在此指出，下面的實(shí)施例只是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述本
發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明進(jìn)行一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實(shí)施例1選用錫氟磷酸鹽玻璃(Pglass，自制，Tg105±2℃，密度3.54g/cm3)和PA6/66（C3301，BASF，密度1.12g/cm3，特性粘度1.55dl/g，模量2200MPa）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。將體積配比為90:10的PA6/66和Pglass共混物，經(jīng)過轉(zhuǎn)矩流變儀共混造粒、真空干燥處理后待用，共混溫度245℃，時(shí)間8min，轉(zhuǎn)速60r/min；所得PA6/66/Pglass復(fù)合材料的熔體粘度顯著降低，PA6/66的特性粘數(shù)為1.14±0.02dl/g。模量為2360±10MPa。對比例1選用錫氟磷酸鹽玻璃(Pglass，自制，Tg105±2℃，密度3.54g/cm3)和PA6/66（C3301，BASF，密度1.12g/cm3，特性粘度1.55dl/g，模量2200MPa）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。將體積配比為90:10的PA6/66和Pglass共混物，經(jīng)過轉(zhuǎn)矩流變儀共混造粒、真空干燥處理后待用，共混溫度215℃，時(shí)間8min，轉(zhuǎn)速60r/min；所得PA6/66/Pglass復(fù)合材料的熔體粘度降低，PA6/66的特性粘數(shù)為1.50±0.02dl/g。模量為2320±10MPa。將上述實(shí)施例與相應(yīng)對比例進(jìn)行對比，得出以下表一。表一實(shí)施例和對比例的特性粘數(shù)和模量加工溫度特性粘數(shù)（dl/g）模量（MPa）實(shí)施例1245℃1.14±0.022360±10對比例1215℃1.50±0.022320±10實(shí)施例2選用錫氟磷酸鹽玻璃(Pglass，自制，Tg105±2℃，密度3.54g/cm3)和對苯二甲酸乙二醇酯（PET，BG801，儀征化纖，特性粘度0.78dl/g，密度1.4g/cm3）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。將體積配比為98:2的PET和Pglass共混物（PET-2）經(jīng)過轉(zhuǎn)矩流變儀共混造粒、真空干燥處理后待用，共混溫度270℃，時(shí)間8min，轉(zhuǎn)速60r/min；所得PET/Pglass復(fù)合材料的熔體粘度明顯降低，PET的特性粘數(shù)為0.48±0.01dl/g。模量為2600±10MPa。實(shí)施例3選用錫氟磷酸鹽玻璃(Pglass，自制，Tg105±2℃，密度3.54g/cm3)和對苯二甲酸乙二醇酯（PET，BG801，儀征化纖，特性粘度0.78dl/g，密度1.4g/cm3）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。將體積配比為96:4的PET和Pglass共混物（PET-4）經(jīng)過轉(zhuǎn)矩流變儀共混造粒、真空干燥處理后待用，共混溫度270℃，時(shí)間8min，轉(zhuǎn)速60r/min；所得PET/Pglass復(fù)合材料的熔體粘度明顯降低，PET的特性粘數(shù)為0.43±0.01dl/g模量為2720±10MPa。實(shí)施例4選用錫氟磷酸鹽玻璃(Pglass，自制，Tg105±2℃，密度3.54g/cm3)和對苯二甲酸乙二醇酯（PET，BG801，儀征化纖，特性粘度0.78dl/g，密度1.4g/cm3）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。將體積配比為90:10的PET和Pglass共混物（PET-10）經(jīng)過轉(zhuǎn)矩流變儀共混造粒、真空干燥處理后待用，共混溫度270℃，時(shí)間8min，轉(zhuǎn)速60r/min；所得PET/Pglass復(fù)合材料的熔體粘度明顯降低，PET的特性粘數(shù)為0.38±0.01dl/g；模量為3830±10MPa。對比例2（實(shí)施例2、3和4的對比例）選用對苯二甲酸乙二醇酯（PET，BG801，儀征化纖，特性粘度0.78dl/g，密度1.4g/cm3）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。將PET經(jīng)過轉(zhuǎn)矩流變儀共混造粒、真空干燥處理后待用，共混溫度270℃，時(shí)間8min，轉(zhuǎn)速60r/min；所得PET的特性粘數(shù)為0.73±0.02dl/g；模量為2520±10MPa。將上述實(shí)施例與相應(yīng)對比例進(jìn)行對比，得出以下表二。表二實(shí)施例和對比例的特性粘數(shù)和模量原料配比特性粘數(shù)（dl/g）模量（MPa）實(shí)施例2Pglass/PET-2/980.48±0.012600±10實(shí)施例3Pglass/PET-4/960.43±0.012720±10實(shí)施例4Pglass/PET-10/900.38±0.013830±10對比例2PET0.73±0.022520±10從實(shí)施例和對比例的特性粘數(shù)和模量表中可以看出，在所研究的Pglass含量范圍內(nèi)（10vol%），隨著其含量的增加，PET的特性粘數(shù)下降，但模量提高。因此，Pglass的加入可獲得低粘高模的PET/Pglass復(fù)合材料。實(shí)施例5（1）選用聚烯烴（PP，K1001，燕山石化，熔融指數(shù)為0.8g/10min(210℃，5Kg)）與自制改性的低粘高模PET（特性粘度0.38dl/g，密度1.54g/cm3）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。在PP中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的抗氧劑1010，進(jìn)行雙螺桿擠出共混造粒成PP母料，并真空干燥后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-190-200-195℃；再將體積比為90/10的PP和PET/Pglass混合造粒、真空干燥處理后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-260-270-270℃；（2）將干燥后的共混母粒投入到由單螺桿擠出機(jī)（1）、匯流器（2）、力組裝單元（3）、冷卻輥（4）構(gòu)成的多級(jí)拉伸裝置（參見圖1）的單螺桿擠出機(jī)中。經(jīng)3個(gè)一分為二力組裝單元的連續(xù)分割剪切作用，從出料口流出，經(jīng)牽引壓延冷卻后得到厚度約為1.8mm的聚丙烯基片材。在此，先說明一下多級(jí)拉伸及后拉伸壓延裝置的結(jié)構(gòu)。圖1中，擠出機(jī)出料口與匯流器進(jìn)料口相連，匯流器出料口與力組裝單元進(jìn)料口相連，熔體經(jīng)力組裝單元出料口后牽引到冷卻輥。擠出機(jī)1的螺桿直徑為65mm，長徑比為28:1；匯流器出料口、力組裝單元進(jìn)料口和出料口均為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度平行于聚丙烯熔體流動(dòng)方向，厚度垂直于聚丙烯熔體擠出流動(dòng)方向，其寬度和厚度分別為80mm和2mm。可以根據(jù)需要調(diào)整力組裝單元個(gè)數(shù)。本實(shí)施例中一分為二力組裝單元的個(gè)數(shù)采用3個(gè)。聚丙烯與PET/Pglass共混的母粒投入到圖1所示的單螺桿擠出機(jī)中并經(jīng)過擠出機(jī)的加料口、輸送段、熔融段、均化段之后，流動(dòng)的聚丙烯基復(fù)合熔體被擠入?yún)R流器并在力組裝單元的進(jìn)料口被分割為兩部分，分別進(jìn)入兩個(gè)不同的魚尾型流道，在魚尾型流道末端發(fā)生疊合（如圖2所示）；聚丙烯基復(fù)合熔體在流經(jīng)魚尾型流道時(shí)受到沿?cái)D出方向拉伸力場的作用，PET/Pglass分散相原位成纖。單螺桿擠出機(jī)（1）的加料口、輸送段、熔融段、均化段的溫度分別為165℃、260℃、270℃、270℃；匯流器、力組裝單元的溫度分別為270℃、270℃。牽引輥的牽引速率為300rpm，牽引輥上下輥間距為1.8mm。牽引輥上下輥的溫度為30℃。所得聚丙烯基復(fù)合材料中的PET/Pglass分散相呈現(xiàn)出原位成纖的現(xiàn)象。室溫下復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為31.45MPa，斷裂伸長率為690%。對比例3（實(shí)施例5的對比例）選用對苯二甲酸乙二醇酯（PET，BG801，儀征化纖，特性粘度0.78dl/g，密度1.32g/cm3）、聚烯烴（PP，K1001，燕山石化，熔融指數(shù)為0.8g/10min(210℃，5Kg)）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。在PP中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的抗氧劑1010，進(jìn)行雙螺桿擠出共混造粒成PP母料，并真空干燥后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-190-200-195℃；再將體積比為90/10的PP和PET混合造粒、真空干燥處理后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-260-270-270℃；（2）將干燥后的共混母粒投入到由單螺桿擠出機(jī)（1）、匯流器（2）、力組裝單元（3）、冷卻輥（4）構(gòu)成的多級(jí)拉伸裝置（參見圖1）的單螺桿擠出機(jī)中。經(jīng)3個(gè)一分為二力組裝單元的連續(xù)分割剪切作用，從出料口流出，經(jīng)牽引壓延冷卻后得到厚度約為1.8mm的聚丙烯基片材。在此，先說明一下多級(jí)拉伸及后拉伸壓延裝置的結(jié)構(gòu)。圖1中，擠出機(jī)出料口與匯流器進(jìn)料口相連，匯流器出料口與力組裝單元進(jìn)料口相連，熔體經(jīng)力組裝單元出料口后牽引到冷卻輥。擠出機(jī)1的螺桿直徑為65mm，長徑比為28:1；匯流器出料口、力組裝單元進(jìn)料口和出料口均為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度平行于聚丙烯熔體流動(dòng)方向，厚度垂直于聚丙烯熔體擠出流動(dòng)方向，其寬度和厚度分別為80mm和2mm?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)整力組裝單元個(gè)數(shù)。本實(shí)施例中一分為二力組裝單元的個(gè)數(shù)采用3個(gè)。聚丙烯與PET共混的母粒投入到圖1所示的單螺桿擠出機(jī)中并經(jīng)過擠出機(jī)的加料口、輸送段、熔融段、均化段之后，流動(dòng)的聚丙烯基復(fù)合熔體被擠入?yún)R流器并在力組裝單元的進(jìn)料口被分割為兩部分，分別進(jìn)入兩個(gè)不同的魚尾型流道，在魚尾型流道末端發(fā)生疊合（如圖2所示）；聚丙烯基復(fù)合熔體在流經(jīng)魚尾型流道時(shí)受到沿?cái)D出方向拉伸力場的作用，PET分散相原位成纖。單螺桿擠出機(jī)（1）的加料口、輸送段、熔融段、均化段的溫度分別為165℃、260℃、270℃、270℃；匯流器、力組裝單元的溫度分別為270℃、270℃。牽引輥的牽引速率為300rpm，牽引輥上下輥間距為1.8mm。牽引輥上下輥的溫度為30℃。所得聚丙烯基復(fù)合材料中的PET分散相呈現(xiàn)出原位成纖的現(xiàn)象。室溫下復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為31.22MPa，斷裂伸長率為23%。實(shí)施例6（1）選用聚烯烴（PP，K1001，燕山石化，熔融指數(shù)為0.8g/10min(210℃，5Kg)）與自制改性的低粘高模PET（特性粘度0.38dl/g，密度1.54g/cm3）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。在PP中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的抗氧劑1010，進(jìn)行雙螺桿擠出共混造粒成PP母料，并真空干燥后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-190-200-195℃；再將體積比為90/10的PP和PET/Pglass混合造粒、真空干燥處理后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-260-270-270℃；（2）將干燥后的共混母粒投入到由單螺桿擠出機(jī)（1）、匯流器（2）、力組裝單元（3）、冷卻輥（4）構(gòu)成的多級(jí)拉伸裝置（參見圖1）的單螺桿擠出機(jī)中。經(jīng)5個(gè)一分為二力組裝單元的連續(xù)分割剪切作用，從出料口流出，經(jīng)牽引壓延冷卻后得到厚度約為1.8mm的聚丙烯基片材。在此，先說明一下多級(jí)拉伸及后拉伸壓延裝置的結(jié)構(gòu)。圖1中，擠出機(jī)出料口與匯流器進(jìn)料口相連，匯流器出料口與力組裝單元進(jìn)料口相連，熔體經(jīng)力組裝單元出料口后牽引到冷卻輥。擠出機(jī)1的螺桿直徑為65mm，長徑比為28:1；匯流器出料口、力組裝單元進(jìn)料口和出料口均為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度平行于聚丙烯熔體流動(dòng)方向，厚度垂直于聚丙烯熔體擠出流動(dòng)方向，其寬度和厚度分別為80mm和2mm。可以根據(jù)需要調(diào)整力組裝單元個(gè)數(shù)。本實(shí)施例中一分為二力組裝單元的個(gè)數(shù)采用5個(gè)。聚丙烯與PET/Pglass共混的母粒投入到圖1所示的單螺桿擠出機(jī)中并經(jīng)過擠出機(jī)的加料口、輸送段、熔融段、均化段之后，流動(dòng)的聚丙烯基復(fù)合熔體被擠入?yún)R流器并在力組裝單元的進(jìn)料口被分割為兩部分，分別進(jìn)入兩個(gè)不同的魚尾型流道，在魚尾型流道末端發(fā)生疊合（如圖2所示）；聚丙烯基復(fù)合熔體在流經(jīng)魚尾型流道時(shí)受到沿?cái)D出方向拉伸力場的作用，PET/Pglass分散相原位成纖。單螺桿擠出機(jī)（1）的加料口、輸送段、熔融段、均化段的溫度分別為165℃、260℃、270℃、270℃；匯流器、力組裝單元的溫度分別為270℃、270℃。牽引輥的牽引速率為300rpm，牽引輥上下輥間距為1.8mm。牽引輥上下輥的溫度為30℃。所得聚丙烯基復(fù)合材料中的PET/Pglass分散相呈現(xiàn)出原位成纖的現(xiàn)象。室溫下復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為36.52MPa，斷裂伸長率為800%。對比例4（實(shí)施例6的對比例）選用對苯二甲酸乙二醇酯（PET，BG801，儀征化纖，特性粘度0.78dl/g，密度1.32g/cm3）、聚烯烴（PP，K1001，燕山石化，熔融指數(shù)為0.8g/10min(210℃，5Kg)）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。在PP中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的抗氧劑1010，進(jìn)行雙螺桿擠出共混造粒成PP母料，并真空干燥后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-190-200-195℃；再將體積比為90/10的PP和PET混合造粒、真空干燥處理后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-260-270-270℃；（2）將干燥后的共混母粒投入到由單螺桿擠出機(jī)（1）、匯流器（2）、力組裝單元（3）、冷卻輥（4）構(gòu)成的多級(jí)拉伸裝置（參見圖1）的單螺桿擠出機(jī)中。經(jīng)5個(gè)一分為二力組裝單元的連續(xù)分割剪切作用，從出料口流出，經(jīng)牽引壓延冷卻后得到厚度約為1.8mm的聚丙烯基片材。在此，先說明一下多級(jí)拉伸及后拉伸壓延裝置的結(jié)構(gòu)。圖1中，擠出機(jī)出料口與匯流器進(jìn)料口相連，匯流器出料口與力組裝單元進(jìn)料口相連，熔體經(jīng)力組裝單元出料口后牽引到冷卻輥。擠出機(jī)1的螺桿直徑為65mm，長徑比為28:1；匯流器出料口、力組裝單元進(jìn)料口和出料口均為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度平行于聚丙烯熔體流動(dòng)方向，厚度垂直于聚丙烯熔體擠出流動(dòng)方向，其寬度和厚度分別為80mm和2mm。可以根據(jù)需要調(diào)整力組裝單元個(gè)數(shù)。本實(shí)施例中一分為二力組裝單元的個(gè)數(shù)采用5個(gè)。聚丙烯與PET共混的母粒投入到圖1所示的單螺桿擠出機(jī)中并經(jīng)過擠出機(jī)的加料口、輸送段、熔融段、均化段之后，流動(dòng)的聚丙烯基復(fù)合熔體被擠入?yún)R流器并在力組裝單元的進(jìn)料口被分割為兩部分，分別進(jìn)入兩個(gè)不同的魚尾型流道，在魚尾型流道末端發(fā)生疊合（如圖2所示）；聚丙烯基復(fù)合熔體在流經(jīng)魚尾型流道時(shí)受到沿?cái)D出方向拉伸力場的作用，PET分散相原位成纖。單螺桿擠出機(jī)（1）的加料口、輸送段、熔融段、均化段的溫度分別為165℃、260℃、270℃、270℃；匯流器、力組裝單元的溫度分別為270℃、270℃。牽引輥的牽引速率為300rpm，牽引輥上下輥間距為1.8mm。牽引輥上下輥的溫度為30℃。所得聚丙烯基復(fù)合材料中的PET分散相呈現(xiàn)出原位成纖的現(xiàn)象。室溫下復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為31.47MPa，斷裂伸長率為85%。實(shí)施例7（1）選用聚烯烴（PP，K1001，燕山石化，熔融指數(shù)為0.8g/10min(210℃，5Kg)）與自制改性的低粘高模PET（特性粘度0.38dl/g，密度1.54g/cm3）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。在PP中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的抗氧劑1010，進(jìn)行雙螺桿擠出共混造粒成PP母料，并真空干燥后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-190-200-195℃；再將體積比為90/10的PP和PET/Pglass混合造粒、真空干燥處理后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-260-270-270℃；（2）將干燥后的共混母粒投入到由單螺桿擠出機(jī)（1）、匯流器（2）、力組裝單元（3）、冷卻輥（4）構(gòu)成的多級(jí)拉伸裝置（參見圖1）的單螺桿擠出機(jī)中。經(jīng)7個(gè)一分為二力組裝單元的連續(xù)分割剪切作用，從出料口流出，經(jīng)牽引壓延冷卻后得到厚度約為1.8mm的聚丙烯基片材。在此，先說明一下多級(jí)拉伸及后拉伸壓延裝置的結(jié)構(gòu)。圖1中，擠出機(jī)出料口與匯流器進(jìn)料口相連，匯流器出料口與力組裝單元進(jìn)料口相連，熔體經(jīng)力組裝單元出料口后牽引到冷卻輥。擠出機(jī)1的螺桿直徑為65mm，長徑比為28:1；匯流器出料口、力組裝單元進(jìn)料口和出料口均為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度平行于聚丙烯熔體流動(dòng)方向，厚度垂直于聚丙烯熔體擠出流動(dòng)方向，其寬度和厚度分別為80mm和2mm?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)整力組裝單元個(gè)數(shù)。本實(shí)施例中一分為二力組裝單元的個(gè)數(shù)采用7個(gè)。聚丙烯與PET/Pglass共混的母粒投入到圖1所示的單螺桿擠出機(jī)中并經(jīng)過擠出機(jī)的加料口、輸送段、熔融段、均化段之后，流動(dòng)的聚丙烯基復(fù)合熔體被擠入?yún)R流器并在力組裝單元的進(jìn)料口被分割為兩部分，分別進(jìn)入兩個(gè)不同的魚尾型流道，在魚尾型流道末端發(fā)生疊合（如圖2所示）；聚丙烯基復(fù)合熔體在流經(jīng)魚尾型流道時(shí)受到沿?cái)D出方向拉伸力場的作用，PET/Pglass分散相原位成纖。單螺桿擠出機(jī)（1）的加料口、輸送段、熔融段、均化段的溫度分別為165℃、260℃、270℃、270℃；匯流器、力組裝單元的溫度分別為270℃、270℃。牽引輥的牽引速率為300rpm，牽引輥上下輥間距為1.8mm。牽引輥上下輥的溫度為30℃。所得聚丙烯基復(fù)合材料中的PET/Pglass分散相呈現(xiàn)出原位成纖的現(xiàn)象。室溫下復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為33.77MPa，斷裂伸長率為750%。對比例5（實(shí)施例7的對比例）選用對苯二甲酸乙二醇酯（PET，BG801，儀征化纖，特性粘度0.78dl/g，密度1.32g/cm3）、聚烯烴（PP，K1001，燕山石化，熔融指數(shù)為0.8g/10min(210℃，5Kg)）作為實(shí)驗(yàn)原料，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行真空干燥后待用。在PP中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的抗氧劑1010，進(jìn)行雙螺桿擠出共混造粒成PP母料，并真空干燥后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-190-200-195℃；再將體積比為90/10的PP和PET混合造粒、真空干燥處理后待用，雙螺桿擠出造粒各段溫度設(shè)置為165-260-270-270℃；（2）將干燥后的共混母粒投入到由單螺桿擠出機(jī)（1）、匯流器（2）、力組裝單元（3）、冷卻輥（4）構(gòu)成的多級(jí)拉伸裝置（參見圖1）的單螺桿擠出機(jī)中。經(jīng)7個(gè)一分為二力組裝單元的連續(xù)分割剪切作用，從出料口流出，經(jīng)牽引壓延冷卻后得到厚度約為1.8mm的聚丙烯基片材。在此，先說明一下多級(jí)拉伸及后拉伸壓延裝置的結(jié)構(gòu)。圖1中，擠出機(jī)出料口與匯流器進(jìn)料口相連，匯流器出料口與力組裝單元進(jìn)料口相連，熔體經(jīng)力組裝單元出料口后牽引到冷卻輥。擠出機(jī)1的螺桿直徑為65mm，長徑比為28:1；匯流器出料口、力組裝單元進(jìn)料口和出料口均為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度平行于聚丙烯熔體流動(dòng)方向，厚度垂直于聚丙烯熔體擠出流動(dòng)方向，其寬度和厚度分別為80mm和2mm?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)整力組裝單元個(gè)數(shù)。本實(shí)施例中一分為二力組裝單元的個(gè)數(shù)采用7個(gè)。聚丙烯與PET共混的母粒投入到圖1所示的單螺桿擠出機(jī)中并經(jīng)過擠出機(jī)的加料口、輸送段、熔融段、均化段之后，流動(dòng)的聚丙烯基復(fù)合熔體被擠入?yún)R流器并在力組裝單元的進(jìn)料口被分割為兩部分，分別進(jìn)入兩個(gè)不同的魚尾型流道，在魚尾型流道末端發(fā)生疊合（如圖2所示）；聚丙烯基復(fù)合熔體在流經(jīng)魚尾型流道時(shí)受到沿?cái)D出方向拉伸力場的作用，PET分散相原位成纖。單螺桿擠出機(jī)（1）的加料口、輸送段、熔融段、均化段的溫度分別為165℃、260℃、270℃、270℃；匯流器、力組裝單元的溫度分別為270℃、270℃。牽引輥的牽引速率為300rpm，牽引輥上下輥間距為1.8mm。牽引輥上下輥的溫度為30℃。所得聚丙烯基復(fù)合材料中的PET分散相呈現(xiàn)出原位成纖的現(xiàn)象。室溫下復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為31.26MPa，斷裂伸長率為109%。上訴實(shí)施例4-6中的自制改性的低粘高模PET的制備方法在實(shí)施例3中實(shí)現(xiàn)。將上述實(shí)施例與相應(yīng)對比例進(jìn)行對比，得出以下表三。表三實(shí)施例和對比例的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率從實(shí)施例和對比例的力學(xué)性能表中可以看出，通過調(diào)整力組裝單元的數(shù)目控制分散相的形態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而制備出形態(tài)結(jié)構(gòu)性能可控的同時(shí)具有較高強(qiáng)度和韌性的聚丙烯基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了對聚丙烯的協(xié)同增強(qiáng)增韌。實(shí)施例8-10加工條件與實(shí)施例5-7一致，力組裝單元數(shù)固定為5個(gè)，變量是PET/Pglass的體積分?jǐn)?shù)分別為5vol%、10vol%和20vol%。將實(shí)施例8-10的結(jié)果進(jìn)行對比，得出以下表四。表四實(shí)施例和對比例的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。當(dāng)前第1頁1 2 3