專利名稱：熱致性液晶聚合物/pet原位復合薄膜材料制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于新材料——高分子材料——高性能高分子結(jié)構(gòu)材料——具有高強、耐高溫、耐磨、高韌的高分子結(jié)構(gòu)材料和復合材料技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
PET薄膜，即聚酯薄膜，雙向拉伸聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜，是目前塑料包裝材料領域使用最為廣泛的一種，具有較好的力學性能和較寬的使用溫度范圍，綜合性能優(yōu)良。但存在一些本身無法改善的缺點，比如阻隔性能不理性、耐熱性不夠高、不能直接進行熱封合、熱收縮率高、不耐紫外線輻射、不耐水解、不阻燃、不能使用在高強度要求的場合及其它特殊功能要求的場合等等，隨著使用條件和使用場合的提高，要求PET薄膜具備高強高模、極低的熱膨脹系數(shù)，對氣體、液體的高阻隔性、阻燃性、極低的摩擦系數(shù)、超薄性等特點，這是普通PET薄膜無法滿足的。目前市場上急需具備高強度、高阻隔、超薄型、耐高低溫等功 能型的包裝材料，本發(fā)明的設計思路即從滿足以上性能出發(fā)，主要針對傳統(tǒng)PET薄膜的缺陷而研發(fā)的新型原位復合材料。該復合材料采用熔體拉伸法制備，采用與PET熔融溫度相近的熱致性液晶共聚酯PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)/ PHB (聚對羥基苯甲酸)與其熔融共混，通過公司自制的專用熔體拉伸設備使熔體在拉伸過程中，液晶聚合物棒狀結(jié)構(gòu)單元取向成微纖結(jié)構(gòu)，形成一種自增強的微觀復合材料，即分子復合材料。該復合材料與傳統(tǒng)的纖維復合材料比，具有許多顯著優(yōu)點1、原位復合材料增強相分子不是外加的，而是在加工過程中自身產(chǎn)生的；2、由于增強相和塑料基體形成分子復合材料的界面是超微觀的，理論上甚至可達到分子水平，與宏觀增強材料相比，兩相之間的界面面積非常大，兩相的結(jié)合力相應增大，從而能有效地分散應力，消除增強相和樹脂基體兩者熱膨脹系數(shù)不匹配；3、形成的微纖比表面和長徑比比普通增強纖維高，充分發(fā)揮了剛性棒狀分子優(yōu)異的力學性能、環(huán)境穩(wěn)定性和耐熱性能，增強效果十分顯著；4、可回收加工再利用，比傳統(tǒng)宏觀纖維增強熱塑性樹脂復合材料具有更高的經(jīng)濟效益和環(huán)保價值；5、液晶高分子同時起到加工流動改性劑和增強劑的雙重作用，并降低加工成型過程中所消耗的能量。本發(fā)明產(chǎn)品是新型的功能性復合材料，是目前市場急需的產(chǎn)品，順應了新型包裝材料的發(fā)展趨勢，應用領域非常廣泛，具備較強的發(fā)展?jié)摿Α?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善目前使用廣泛的PET薄膜的缺點，提高薄膜的耐熱性、高阻隔性能，使產(chǎn)品具備高強高模性、阻燃性、低摩擦性能、超薄性等特點而制備成的一種新型的原位復合材料。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，熱致性液晶聚合物具有極高的阻隔性，高強高模性等特點，它的氧氣阻隔性比乙烯一乙烯醇(EVOH)還好，其水汽阻隔性超過了很多含氟聚合物。但液晶聚合物價格十分昂貴，因而阻礙它的應用范圍。為了使這種材料從總體上降低其成本，我們把液晶聚合物與價格低廉的PET共混改性，制備成原位復合薄膜材料。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種高性能熱致性液晶聚合物/PET原位復合薄膜材料的制備方法，包括以下步驟第一步原材料的混合將PET、熱致性液晶共聚酯PET/PHB、增容劑馬來酸酐接枝三元乙丙膠MAH-EPDM、長效受阻酚穩(wěn)定劑和亞磷酸酯復配抗氧化劑、增韌劑乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物E-MMA、聚對苯二甲酸乙二醇酯滑爽劑加入到高速混合機中，常溫混合3-5分鐘得混合料，所用PET、PET/PHB、MAH-EPDM、復配抗氧化劑、E-MMA、滑爽劑的質(zhì)量比為60-80:20-40:10-20 :0.5-1: 3-5:0. 3-0. 8 ；
第二步共混物的熔融擠出把混合料排入到往復式單螺桿混煉機中，進行充分熔融混煉得共混物熔體，往復式擠出機的工作溫度為一區(qū)230±5°C，二區(qū)240±5°C，三區(qū)260±5°C，四區(qū) 285±5°C，五區(qū) 290±5°C，六區(qū) 285±5°C ；
第三步共混物熔體的拉伸，即原位復合材料的形成從往復式單螺桿混煉機擠出的共混物熔體，直接進入熔體拉伸設備中，把進入熔體拉伸設備中的熔體進行拉伸得到微觀分子復合材料；熔體拉伸設備被分成五個加溫區(qū)，工藝溫度設定為一區(qū)260±55°C, 二區(qū)265±5°C，三區(qū)270±5°C，四區(qū)275±5°C，五區(qū)270±5°C，四個輥筒的溫度設定均為·255±5°C ；
第四步微觀分子復合材料經(jīng)T型機頭、縱向拉伸、橫向拉伸制備成熱致性液晶聚合物/PET原位復合薄膜材料。上述第三步所述熔體拉伸設備由機筒和兩組輥筒組成，兩組輥筒位于機筒內(nèi)，熔體拉伸設備與往復式單螺桿混煉機連接在一起，從往復式單螺桿混煉機出來的熔體直接進入熔體拉伸機的機筒內(nèi)兩組輥筒中，每組輥筒均由一對在驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下作反向轉(zhuǎn)動并使熔體拉伸的輥筒組成，調(diào)整輥筒的轉(zhuǎn)速可以改變?nèi)垠w的拉伸比。本發(fā)明利用往復式單螺桿混煉機對共混物進行混合，熔體拉伸設備對共混物熔體進行拉伸，使液晶聚合物棒狀結(jié)構(gòu)單元取向成微纖結(jié)構(gòu)，形成一種自增強的微觀原位復合材料，該材料相對于單一的PET薄膜，改善了 PET薄膜的缺點，提高了薄膜的耐熱性、熱封性能、阻燃性，具備高強高模、極低的熱膨脹系數(shù)，對氣體、液體極高的阻隔性、極低的摩擦系數(shù)、超薄性等特點。


圖I為本發(fā)明熔體拉伸設備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。一種高性能熱致性液晶聚合物/PET原位復合薄膜材料的制備方法
第一步原材料的混合取 60-80Kg PET、20-40KgPET/PHB、10-20KgMAH-EPDM、
0.5-lKgP262、3-5KgE-MMA、0. 3-0. 8KgPET滑爽劑加入到高速混合機中，常溫混合3_5分鐘。第二步共混物的熔融擠出把混合好的物料然后排入到往復式單螺桿混煉機中，進行充分熔融混煉，往復式擠出機的工作溫度為一區(qū)230±5°C，二區(qū)240±5°C，三區(qū)260±5°C，四區(qū) 285±5°C，五區(qū) 290±5°C，六區(qū) 285±5°C。第三步共混物熔體的拉伸，即原位復合材料的形成從往復式混煉單螺桿擠出的共混物熔體，直接進入熔體拉伸設備中，該熔體拉伸設備由兩組輥筒組成，兩組輥筒工作時異向旋轉(zhuǎn)，把進入輥筒中的熔體進行拉伸，輥筒的轉(zhuǎn)速和輥距可以調(diào)整，示意圖如圖I。熔體擠出設備被分成五個加溫區(qū)，工藝溫度設定為一區(qū)260±55°C, 二區(qū)265±5°C,三區(qū)270±5°〇，四區(qū)275±51，五區(qū)270±51，四個輥筒的溫度設定均為255 ± 5 °C。第四步原位復合材料的形成經(jīng)過熔體拉伸設備拉伸后的共混物熔體，由于熱致液晶高分子(增強相)固有的強度和剛性在熔體被拉伸過程中，液晶聚合物棒狀結(jié)構(gòu)單元取向成微纖結(jié)構(gòu)，形成的一種自增強的微觀分子復合材料。第五步被拉伸后的熔體經(jīng)T型機頭、縱向拉伸、橫向拉伸制備成該成品薄膜。主要原材料簡介
UPET :聚對苯二甲酸乙二醇酯，外觀乳白色顆粒，薄膜用PET切片級，生產(chǎn)商，齊魯石化、儀征化纖。2、熱致性液晶共聚酯PET/ PHB，黃色或淡黃色粉末，聚合物結(jié)構(gòu)如下
/-_ O OO
—U~~C---O-CHjC Hj-O---U—身—C--
生產(chǎn)商日本尤尼崎卡公司(Unitika),商品名X7G/Rodrun
3、增容劑MAH-EPDM，馬來酸酐接枝三元乙丙膠，外觀透明顆粒，產(chǎn)地上海
4、抗氧劑P262，外觀白色粉末，長效受阻酚穩(wěn)定劑和加工穩(wěn)定劑亞磷酸酯復配的抗氧化劑，產(chǎn)地廣東。5、增韌劑E-MMA，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，外觀透明顆粒。6、PET滑爽劑減少熔體表面摩擦力，外觀白色粉末，產(chǎn)地上海。熔體拉伸工藝簡介
熔體拉伸是對從往復式單螺桿擠出機擠出的熔體在一定溫度下進行拉伸，PET、熱致性液晶聚合物在往復式擠出機中被混煉均勻，此時液晶聚合物沒有被充分取向，經(jīng)過熔體拉伸流動后，液晶聚合物棒狀結(jié)構(gòu)單元充分取向成微纖結(jié)構(gòu)。參見圖1，熔體拉伸設備2與往復式單螺桿擠出機I連接在一起，從往返機出來的熔體3直接進入熔體拉伸設備的機筒4內(nèi)兩組輥筒5、6中，上面的兩個輥筒是逆時針運動，下面兩個輥筒是順時針運動，這樣把熔體進行拉伸，調(diào)整輥筒的轉(zhuǎn)速可以改變?nèi)垠w的拉伸比。兩對滾筒通過軸承被固定在拉伸設備的機筒內(nèi)部，熔體拉伸設備的機筒通過螺栓與往復機的機頭相連接固定。兩組輥筒能被加熱到規(guī)定的工藝溫度，同時機筒如同擠出機機筒一樣，裝有電加熱，分為五個加熱區(qū)。所述熔體拉伸設備由機筒和兩組輥筒組成，兩組輥筒位于機筒內(nèi)，熔體拉伸設備與往復式單螺桿混煉機連接在一起，從往復式單螺桿混煉機出來的熔體直接進入熔體拉伸機的機筒內(nèi)兩組輥筒中，每組輥筒均由一對在驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下作反向轉(zhuǎn)動并使熔體拉伸的輥筒組成，四個輥筒都由電機驅(qū)動，調(diào)整滾筒的轉(zhuǎn)速可以改變?nèi)垠w的拉伸比。往復式單螺桿擠出機工藝溫度設定
權(quán)利要求
1.一種熱致性液晶聚合物/PET原位復合薄膜材料的制備方法，包括以下步驟 第一步原材料的混合將聚對苯二甲酸乙二醇酯、熱致性液晶共聚酯聚對苯二甲酸乙二醇酯/聚對羥基苯甲酸、增容劑馬來酸酐接枝三元乙丙膠、長效受阻酚穩(wěn)定劑和亞磷酸酯復配抗氧化劑、增韌劑乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯滑爽劑加入到高速混合機中，常溫混合3-5分鐘得混合料，所用聚對苯二甲酸乙二醇酯、對苯二甲酸乙二醇酯/聚對羥基苯甲酸、馬來酸酐接枝三元乙丙膠、復配抗氧化劑、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、滑爽劑的質(zhì)量比為=60-80:20-40:10-20 0. 5-1: 3-5:0. 3-0. 8 ； 第二步共混物的熔融擠出把混合料排入到往復式單螺桿混煉機中，進行充分熔融混煉得共混物熔體，往復式擠出機的工作溫度為一區(qū)230±5°C，二區(qū)240±5°C，三區(qū)260±5°C，四區(qū) 285±5°C，五區(qū) 290±5°C，六區(qū) 285±5°C ； 第三步共混物熔體的拉伸，即原位復合材料的形成從往復式單螺桿混煉機擠出的共混物熔體，直接進入熔體拉伸設備中，把進入熔體拉伸設備中的熔體進行拉伸得到微觀分子復合材料；熔體拉伸設備被分成五個加溫區(qū)，工藝溫度設定為一區(qū)260±55°C, 二 區(qū)265±5°C，三區(qū)270±5°C，四區(qū)275±5°C，五區(qū)270±5°C，四個輥筒的溫度設定均為255±5°C ； 第四步微觀分子復合材料經(jīng)T型機頭、縱向拉伸、橫向拉伸制備成熱致性液晶聚合物/PET原位復合薄膜材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于第三步所述熔體拉伸設備由機筒和兩組輥筒組成，兩組輥筒位于機筒內(nèi)，熔體拉伸設備與往復式單螺桿混煉機連接在一起，從往復式單螺桿混煉機出來的熔體直接進入熔體拉伸機的機筒內(nèi)兩組輥筒中，每組輥筒均由一對在驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下作反向轉(zhuǎn)動并使熔體拉伸的輥筒組成，調(diào)整輥筒的轉(zhuǎn)速可以改變?nèi)垠w的拉伸比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高性能熱致性液晶聚合物/PET原位復合薄膜材料的制備方法，包括第一步原材料的混合；第二步共混物的熔融擠出；第三步共混物熔體的拉伸，即原位復合材料的形；第四步微觀分子復合材料經(jīng)T型機頭、縱向拉伸、橫向拉伸制備成熱致性液晶聚合物/PET原位復合薄膜材料。本發(fā)明利用往復式單螺桿混煉機對共混物進行混合，熔體拉伸設備對共混物熔體進行拉伸，使液晶聚合物棒狀結(jié)構(gòu)單元取向成微纖結(jié)構(gòu)，形成一種自增強的微觀原位復合材料，該材料相對于單一的PET薄膜，改善了PET薄膜的缺點，提高了薄膜的耐熱性、熱封性能、阻燃性，具備高強高模、極低的熱膨脹系數(shù)，對氣體、液體極高的阻隔性、極低的摩擦系數(shù)、超薄性等特點。
文檔編號B29C47/92GK102756478SQ201210257290
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者段賢安 申請人:武漢東興科技發(fā)展有限公司