一種具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高分子基軟硬交替多層復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料由高分子基脆性層和高分子基韌性層交替層合構(gòu)成，形成軟硬交替的多層雙連續(xù)結(jié)構(gòu)。韌性層和脆性層為同一種高分子基體，韌性層是指在脆性層基體中加入增韌劑進(jìn)行增韌改性，這樣保證脆性層脆性大韌性差，韌性層脆性小韌性好。在受外界沖擊過(guò)程中，脆性層和韌性層相互支撐，各自提供材料的韌性和剛性。因此該發(fā)明制備了具有優(yōu)異韌性且剛性有效提高的高分子基復(fù)合材料。本發(fā)明的高分子基軟硬交替多層復(fù)合材料的層數(shù)和層厚可控，配方可調(diào)；復(fù)合材料的力學(xué)性能優(yōu)良；方法簡(jiǎn)單，可連續(xù)批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，可廣泛應(yīng)用于制備具有優(yōu)異韌性的高分子基板材、片材以及膜材料。
【專利說(shuō)明】一種具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料的加工制造領(lǐng)域，特別涉及一種具有優(yōu)異韌性的高分子基軟硬交替多層復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]與其他材料相比，高分子材料具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、比強(qiáng)度高、電性能優(yōu)異、容易加工成型為各種外觀美麗、色彩鮮艷的制品等特點(diǎn)，因而作為一種新型材料，是材料工業(yè)賴以發(fā)展的不可缺少的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、漁牧業(yè)、電氣、機(jī)械儀表、汽車、航空航天、國(guó)防尖端、建筑建材、裝潢裝修、醫(yī)療器械等工業(yè)部門。但是，對(duì)于諸如聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等高分子材料而言，較差的韌性卻嚴(yán)重制約著這些材料更為廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)的快速的發(fā)展，人們對(duì)于高分子材料的韌性性能提出了更為苛刻的要求。比如對(duì)于聚丙烯來(lái)說(shuō)，如果其韌性尤其是低溫環(huán)境下的韌性較差，那么其作為汽車保險(xiǎn)杠使用時(shí)，就會(huì)存在很大隱患。因此，如 何改善聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等韌性差脆性大的高分子材料的韌性性能，已經(jīng)成為眾多學(xué)者致力解決的問(wèn)題。
[0003]目前，對(duì)于高分子材料的增韌改性主要包括從以下幾個(gè)方面展開:
I)利用共混復(fù)合改性的原理，在基體中加入彈性體進(jìn)行增韌改性，如氯化聚乙烯、聚烯烴彈性體、甲基丙烯酸甲酯/ 丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯晴/ 丁二烯/苯乙烯共聚物及乙烯/乙酸乙烯共聚物等，或者是高抗沖橡膠，如苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、及丁腈膠等。
[0004]2)利用共混復(fù)合改性的原理，在基體中加入有機(jī)剛性粒子進(jìn)行增韌改性，選用的有機(jī)剛性粒子包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物等。
[0005]3)利用共混復(fù)合改性的原理，在基體中加入無(wú)極剛性粒子進(jìn)行增韌改性，選用的無(wú)機(jī)剛性粒子包括針狀硅灰石、優(yōu)化表面處理的碳酸鈣、云母等。
[0006]3)將基體材料/彈性體增韌劑/有機(jī)或無(wú)機(jī)剛性粒子三元復(fù)配，通過(guò)控制分散性形態(tài)來(lái)改善基體的韌性。
[0007]4)采用共聚、接枝、交聯(lián)等化學(xué)改性方法來(lái)改善基體材料的韌性。
[0008]然而，現(xiàn)有的關(guān)于塑料增韌改性的方法面臨諸多的問(wèn)題。例如，一、通過(guò)在基體中添加彈性體增韌劑進(jìn)行增韌改性，這是最常用的方法，但是，要想獲得優(yōu)異的韌性尤其是低溫下的韌性，就必須加入大量的增韌劑，雖然基體材料的韌性得到了提高，但是基體的剛性卻損失很大；二、通過(guò)添加有機(jī)或無(wú)機(jī)剛性粒子進(jìn)行增韌改性主要是從增強(qiáng)的角度考慮，通過(guò)控制基體與分散相的分散形態(tài)來(lái)提高基體材料的韌性。相比于加入彈性體增韌改性的方法，這種增韌改性方法雖然使得材料的剛性有所提高，但是往往增韌效果一般，尤其是低溫韌性的改善更差；三、采用三元復(fù)配的方法是最近發(fā)明采用的方法，但是，三元體系中分散相形態(tài)的控制很困難，這使得增韌體系的增韌穩(wěn)定性很差，不利于連續(xù)化生產(chǎn)；四、采用化學(xué)改性的方法也能對(duì)韌性和耐低溫脆性的改善產(chǎn)生很好的效果，但是這種方法的工藝過(guò)程復(fù)雜，成本較高，不適于連續(xù)化生產(chǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]目前，現(xiàn)有關(guān)于高分子材料增韌改性的方法大都只注重增韌體系中增韌劑的角色，忽略了復(fù)合材料自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，結(jié)果是要么屬于挖東墻補(bǔ)西墻，要么工藝過(guò)程復(fù)雜、成本較高、不適用連續(xù)化生產(chǎn)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)復(fù)合材料自身整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，探索出了具有軟硬交替層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)的高分子基復(fù)合材料。此種高分子基復(fù)合材料由高分子基脆性層和高分子基韌性層交替層狀復(fù)合制備而成，具有優(yōu)異的韌性以及較為平衡的剛性。該復(fù)合材料的層數(shù)和層厚可控，制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，效果顯著，可連續(xù)批量生產(chǎn)。
[0010]本專利通過(guò)以下技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)改善聚合物基復(fù)合材料的韌性以及獲得平衡的剛性性能:(1)脆性層的韌性差脆性大，韌性層的韌性好剛性差，兩者在復(fù)合材料受到外界作用外力沖擊時(shí)，能夠相互支撐，相互補(bǔ)充，是材料獲得高韌性的同時(shí)，材料的剛性不至于過(guò)多的損失。(2)由于復(fù)合材料中基體和增韌劑有很好的相容性，且脆性層和韌性層基體材料相同，因此，交替多層結(jié)構(gòu)中的界面變得模糊，起到很好連接脆性層和韌性層的作用，實(shí)現(xiàn)材料宏觀的脆韌轉(zhuǎn)變。(3)由于層狀受限約束結(jié)構(gòu)的存在，相比普通共混物，交替多層復(fù)合材料中，增韌劑的分散相形態(tài)呈現(xiàn)出明顯的宏觀和微觀的各向異性，對(duì)體系的增韌效果產(chǎn)生積極的影響。
[0011]具體講，本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，本發(fā)明的高分子基復(fù)合材料是由以下高分子基脆性層物料和韌性層物料經(jīng)熔融塑化、η次層狀疊合而形成的2 (η+1)層軟硬交替的雙連續(xù)層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料:
(1)所述高分子基脆性層的基體選韌性差的高分子材料；
(2)所述高分子基韌性層的基體選用通過(guò)增韌改性以后呈韌性的高分子基復(fù)合材料；
(3)該高分子基脆性層的模量比韌性層要高，且韌性層比脆性層的韌性要高，通常脆性層和韌性層模量和韌性的差異越大越好。
[0012]上述高分子基脆性層可選用聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯共聚物、聚砜、聚乙烯、高抗沖聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂等韌性差或者特殊環(huán)境下韌性差而需要進(jìn)行增韌改性的高分子材料作為基體。
[0013]上述高分子基韌性層中增韌劑可以選用高抗沖樹脂，如氯化聚乙烯、聚烯烴彈性體、甲基丙烯酸甲酯/ 丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯晴/ 丁二烯/苯乙烯共聚物及乙烯/乙酸乙烯共聚物、聚乙烯類彈性體等，或者是高抗沖橡膠，如苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、及丁腈膠等；增韌劑的用量應(yīng)在該增韌體系的脆韌轉(zhuǎn)變點(diǎn)含量以上，這樣才能夠保證韌性層的存在，才能夠成功構(gòu)筑軟硬交替排布的連續(xù)層狀結(jié)構(gòu)。
[0014]上述增韌劑應(yīng)該和基體具有較好的相容性，且脆性層和韌性層基體應(yīng)該為同一種高分子材料。這樣才能保證構(gòu)筑出界面連續(xù)性好、粘接性好、強(qiáng)度高的軟硬交替排布的連續(xù)層狀結(jié)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明也提供了制備上述具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料的方法，該制備方法直接采用本 申請(qǐng)人:申請(qǐng)的中國(guó)專利CNl01439576Α所公開的由擠出機(jī)(Α、B)、分配器(C )、層倍增器(D)和出口模(E)構(gòu)成的微層共擠裝置，其特點(diǎn)是先制備高分子基脆性層物料和高分子基韌性層物料，然后將高分子基脆性層物料和韌性層物料分別投入微層共擠出裝置的兩臺(tái)擠出機(jī)(A、B)中，熔融塑化后，使兩股熔體在分配器(C)中疊合，經(jīng)η個(gè)層倍增器(D)的切割和疊加后，從出口模(E)流出，再經(jīng)過(guò)三輥壓延機(jī)的壓制和牽引機(jī)的牽引，得到2 (η+1)層由脆性層和韌性層連塗交替分布的高分子基復(fù)合材料。
[0016]在上述制備方法中，軟硬交替多層復(fù)合材料中增韌劑總含量可以通過(guò)控制脆性層和韌性層的厚度比以及韌性層中增韌劑的含量進(jìn)行調(diào)整。而脆性層和韌性層的厚度比是通過(guò)控制兩臺(tái)擠出機(jī)(Α、B)的轉(zhuǎn)速比進(jìn)行調(diào)整。
[0017]本發(fā)明專利具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明制備的復(fù)合材料形成脆性層和韌性層軟硬交替的層狀約束雙連續(xù)結(jié)構(gòu)，可有效改善高分子材料的韌性。
[0018](2)本發(fā)明提供的軟硬交替多層復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠使材料在受到外界沖擊時(shí)，脆性層和韌性層相互支撐，相互補(bǔ)充，使材料獲得平衡的韌性和剛性。
[0019](3)本發(fā)明的復(fù)合材料中的韌性層和脆性層同屬一種基體材料，基體材料與增韌劑相容性好，界面粘結(jié)性能良好不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。
[0020](4)本發(fā)明制備方法采用層狀復(fù)合擠出的一次成型工藝制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便；通過(guò)調(diào)節(jié)和控制兩臺(tái)擠出機(jī)的擠出轉(zhuǎn)速比，可以調(diào)整脆性層和韌性層的厚度；通過(guò)控制增減層倍增器的數(shù)量，可以調(diào)節(jié)交替多層材料的層數(shù)。
[0021]可見(jiàn)，本發(fā)明提供的軟硬交替多層結(jié)構(gòu)的高分子基復(fù)合材料材料性能優(yōu)異，成本低，制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，具有廣闊的工業(yè)化和市場(chǎng)前景，可以廣泛應(yīng)用于制備具有優(yōu)異韌性的高分子基板材、片材以及膜材料。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0023]圖1為本發(fā)明所涉及的微層共擠裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中，Α，B:擠出機(jī)，C:分配器，D:層倍增器，E:出口模。
[0024]圖2為本發(fā)明制備的軟硬交替層合結(jié)構(gòu)的高分子基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)放大示意圖。在圖中，F(xiàn):脆性層，G:韌性層。
[0025]具體實(shí)施方法
有必要在此指出，下面的實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)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(duì)本發(fā)明進(jìn)行一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0026]實(shí)施例1
(I)選用聚丙烯(PP) (1300,北京燕山石化)作為脆性層基體材料。通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒、干燥。
[0027]雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒工藝參數(shù):
加工溫度設(shè)定:一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)溫度分別為170、190、200°C，機(jī)頭溫度為193°C ;螺桿轉(zhuǎn)速:350轉(zhuǎn)/分鐘；喂料:10Hz ;切粒機(jī)牽引速率:60-70轉(zhuǎn)/分鐘。
[0028](2)選用聚丙烯(PP) (1300，北京燕山石化)作為基體材料，聚烯烴彈性體POE(8150，杜邦)作為增韌劑，ΡΡ/Ρ0Ε質(zhì)量配比為70:30。經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒、干燥，制備PP/POE共混物作為韌性層。
[0029](3)將脆性PP和韌性ΡΡ/Ρ0Ε共混物分別投入由中國(guó)專利CN101439576A公開的由擠出機(jī)A、B、分配器C、層倍增器D和出口模E構(gòu)成的微層共擠裝置的擠出機(jī)A和擠出機(jī)B(見(jiàn)圖1)中，調(diào)節(jié)PP脆性層和ΡΡ/Ρ0Ε共混層擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速比為5.5:7.0，擠出機(jī)各段溫度分別控制在160-200-215-215 C和90-200-215-215 C。擠出機(jī)內(nèi)的物料熔融塑化后，使兩股熔體在分配器C中疊合，經(jīng)6個(gè)層倍增器D的切割和分層疊加后從出口模E中流出，其中分配器C、層倍增器D和出口模E的溫度均為210°C左右，再經(jīng)過(guò)三輥壓延機(jī)的壓制和牽引機(jī)的牽引，即可得到從出口模擠出的128層交替層狀復(fù)合材料(參見(jiàn)圖2)，經(jīng)檢測(cè)，該復(fù)合材料中增韌劑POE的總含量為18wt%。經(jīng)檢測(cè)，該復(fù)合材料的低溫(-40 C)沖擊強(qiáng)度為6.5KJ/m2,彎曲強(qiáng)度為29MPa，拉伸強(qiáng)度為34MPa。
[0030]對(duì)比例I
(1)選用聚丙烯(PP ) (1300，北京燕山石化)作為基體材料，聚烯烴彈性體(POE ) (8150，杜邦)作為增韌劑，ΡΡ/Ρ0Ε質(zhì)量配比為80:20。經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒、干燥，制備PP/POE共混物。
[0031](2)使用中國(guó)專利CN101439576A公開的微層共擠裝置中的一臺(tái)擠出機(jī)A，關(guān)閉擠出機(jī)B。將質(zhì)量配比為80:20的ΡΡ/Ρ0Ε共混物依次注入擠出機(jī)A，控制擠出機(jī)A的轉(zhuǎn)速比為5.5，擠出機(jī)各段溫度分別控制在90-200-215-215 C。擠出機(jī)內(nèi)的物料熔融塑化后，使熔體在流過(guò)分配器C后，經(jīng)6個(gè)層倍增器D的連續(xù)切割和分層疊加后從出口模E中流出，其中分配器C、層倍增器D和出口模E的溫度均為210°C左右，再經(jīng)過(guò)三輥壓延機(jī)的壓制和牽引機(jī)的牽引，即可得到從出口模擠出的普通ΡΡ/Ρ0Ε共混物。
[0032]然后采用相同的條件，制備POE含量為30wt%的ΡΡ/Ρ0Ε普通共混物。經(jīng)檢測(cè)，POE含量為20wt%的普通共混物的低溫(-40 C)缺口沖擊強(qiáng)度為3.7KJ/m2,彎曲強(qiáng)度為26MPa，拉伸強(qiáng)度為29MPa ；Ρ0Ε含量為30wt%的普通共混物的低溫缺口沖擊強(qiáng)度6.6KJ/m2,彎曲強(qiáng)度為24MPa，拉伸強(qiáng)度為24MPa。
[0033]由上述實(shí)施例1和對(duì)比例I的性能對(duì)比可見(jiàn)，POE總含量為18wt%的軟硬交替多層復(fù)合材料的低溫缺口沖擊強(qiáng)度接近POE含量為30wt%的普通共混物的低溫缺口沖擊強(qiáng)度，遠(yuǎn)高于POE含量為20wt%的普通共混物的低溫缺口沖擊強(qiáng)度.而且POE總含量為18wt%的軟硬交替多層復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度也比POE含量為30wt%或20wt%的普通共混物的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度高。這主要是由于脆性層和韌性層的交替存在，使得材料在受到外界沖擊的過(guò)程中，脆性層和韌性層相互支撐，相互補(bǔ)充另一層所缺少的性能，使得材料在獲得優(yōu)異的低溫沖擊韌性的同時(shí)，材料的剛性也得到了很好的保持。而且，由于聚丙烯基交替多層共混物中有成百上千層層界面存在，而且層界面相容性好，粘接性強(qiáng)，界面作用力大，在受外界拉伸作用力時(shí)，界面作用的存在賦予了交替多層共混復(fù)合材料更加優(yōu)異的拉伸性能。本發(fā)明所制備的脆性層和韌性層交替層狀排布的聚丙烯基復(fù)合材料在較低的POE含量下實(shí)現(xiàn)了低溫脆韌轉(zhuǎn)變，賦予了復(fù)合材料更加優(yōu)異的低溫沖擊韌性，而軟硬交替排布的層狀結(jié)構(gòu)也使得材料在獲得優(yōu)異韌性的同時(shí)，保持了很好的剛性性能，獲得了綜合性能優(yōu)異的聚丙烯基復(fù)合材料?？筛鶕?jù)實(shí)際需要調(diào)整實(shí)施例1的配方、層厚比和層數(shù)，進(jìn)而獲得不同增韌劑POE含量的聚丙烯基軟硬交替多層復(fù)合材料。
[0034]實(shí)施例2(I)選用通用聚苯乙烯(GPPS) (666D,北京燕山石化)作為脆性層基體材料。通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出機(jī)擠出造粒、干燥。
[0035]雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒工藝參數(shù):
加工溫度設(shè)定:一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)溫度分別為160、185、190°C，機(jī)頭溫度為185°C ;螺桿轉(zhuǎn)速:300轉(zhuǎn)/分鐘；喂料:8Hz ;切粒機(jī)牽引速率:50-60轉(zhuǎn)/分鐘。
[0036](2)選用聚苯乙烯(GPPS) (666D，北京燕山石化)作為基體材料，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS) (4452，北京燕山石化)作為增韌劑，GPPS/SBS質(zhì)量配比為60:40。經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒、干燥，制備GPPS/SBS共混物作為韌性層。
[0037](3)將脆性GPPS和韌性GPPS/SBS共混物分別投入由中國(guó)專利CN101439576A公開的由擠出機(jī)A、B、分配器C、層倍增器D和出口模E構(gòu)成的微層共擠裝置的擠出機(jī)A和擠出機(jī)B (見(jiàn)圖1)中，調(diào)節(jié)GPPS脆性層和GPPS/SBS共混層擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速比為5.0:6.0，擠出機(jī)各段溫度分別控制在160-185-190-190 C和120-185-190-190 C。擠出機(jī)內(nèi)的物料熔融塑化后，使兩股熔體在分配器C中疊合，經(jīng)7個(gè)層倍增器D的切割和分層疊加后從出口模E中流出，其中分配器C、層倍增器D和出口模E的溫度均為185°C左右，再經(jīng)過(guò)三輥壓延機(jī)的壓制和牽引機(jī)的牽引，即可得到從出口模擠出的256層交替層狀復(fù)合材料(參見(jiàn)圖2)，經(jīng)檢測(cè)，該復(fù)合材料中增韌劑SBS的總含量為27wt%。經(jīng)檢測(cè)，該復(fù)合材料的室溫沖擊強(qiáng)度為175J/m,彎曲強(qiáng)度為36MPa，拉伸強(qiáng)度為35MPa。
[0038]對(duì)比例2
Cl)選用通用聚苯乙烯(GPPP) (666D，北京燕山石化)作為基體材料，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS ) (4452，北京燕山石化)，GPPP/SBS質(zhì)量配比為70:30。經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒、干燥，制備GPPP/SBS共混物。
[0039](2)使用中國(guó)專利CN101439576A公開的微層共擠裝置中的一臺(tái)擠出機(jī)A，關(guān)閉擠出機(jī)B。將質(zhì)量配比為70:30的GPPP/SBS共混物依次注入擠出機(jī)A，控制擠出機(jī)A的轉(zhuǎn)速比為5.0，擠出機(jī)各段溫度分別控制在120-185-190-190 C。擠出機(jī)內(nèi)的物料熔融塑化后，使熔體在流過(guò)分配器C后，經(jīng)6個(gè)層倍增器D的連續(xù)切割和分層疊加后從出口模E中流出，其中分配器C、層倍增器D和出口模E的溫度均為185°C左右，再經(jīng)過(guò)三輥壓延機(jī)的壓制和牽引機(jī)的牽引，即可得到從出口模擠出的普通GPPP/SBS共混物。
[0040]然后采用相同的條件，制備SBS含量為40wt%的GPPP/SBS普通共混物。經(jīng)檢測(cè)，SBS含量為30wt%的普通GPPP/SBS共混物的室溫缺口沖擊強(qiáng)度為70KJ/m2，彎曲強(qiáng)度為26MPa，拉伸強(qiáng)度為25MPa ；SBS含量為40wt%的普通GPPP/SBS共混物的室溫缺口沖擊強(qiáng)度190KJ/m2,彎曲強(qiáng)度為23MPa，拉伸強(qiáng)度為20MPa。
[0041] 由上述實(shí)施例2和對(duì)比例2的性能對(duì)比可見(jiàn)，SBS總含量為27wt%的軟硬交替多層復(fù)合材料的室溫缺口沖擊強(qiáng)度接近SBS含量為40wt%的普通共混物的室溫缺口沖擊強(qiáng)度，遠(yuǎn)高于SBS含量為30wt%的普通共混物的室溫缺口沖擊強(qiáng)度.而且SBS總含量為27wt%的軟硬交替多層復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度也比SBS含量為30wt%的普通共混物的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度高，更是遠(yuǎn)高于SBS含量為40wt%的普通共混物的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。可見(jiàn)，本發(fā)明所制備的脆性層和韌性層交替層狀排布的聚苯乙烯基復(fù)合材料在較低的SBS含量下實(shí)現(xiàn)了脆韌轉(zhuǎn)變，賦予了復(fù)合材料更加優(yōu)異的沖擊韌性，而軟硬交替排布的層狀結(jié)構(gòu)也使得材料在獲得優(yōu)異韌性的同時(shí)，保持了很好的剛性性能，獲得了綜合性能優(yōu)異的聚苯乙烯基復(fù)合材料?？筛鶕?jù)實(shí)際需要調(diào)整實(shí)施例2的配方、層厚比和層數(shù)，進(jìn)而獲得不同SBS含量的聚苯乙烯基軟硬交替多層復(fù)合材料 。
【權(quán)利要求】
1.一種具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料由以下高分子基脆性層物料和韌性層物料經(jīng)熔融塑化、η次層狀疊合而形成的2 (η+1)層軟硬交替的雙連續(xù)層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料: (1)所述高分子基脆性層的基體選用韌性差脆性大的高分子材料； (2)所述高分子基韌性層的基體選用通過(guò)增韌改性以后呈韌性的高分子基復(fù)合材料； (3)該高分子基脆性層的模量比韌性層要高，且韌性層比脆性層的韌性要高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，其特征在于高分子基脆性層可選用聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯共聚物、聚砜、聚乙烯、高抗沖聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂等韌性差或者特殊環(huán)境要求下韌性差而需要進(jìn)行增韌改性的高分子材料作為基體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，其特征在于在所述高分子基韌性層中增韌劑的用量應(yīng)在該增韌體系的脆韌轉(zhuǎn)變點(diǎn)含量以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，其特征在于所述高分子基韌性層選用的增韌劑可以選用高抗沖樹脂，如氯化聚乙烯、聚烯烴彈性體、甲基丙烯酸甲酯/ 丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯晴/ 丁二烯/苯乙烯共聚物及乙烯/乙酸乙烯共聚物、聚乙烯類彈性體等，或者是高抗沖橡膠，如苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、及丁腈膠等；且增韌劑與基體應(yīng)有相對(duì)較好的相容性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，其特征在于高分子基脆性層和韌性層的基體材料為同一種高分子材料。
6.一種制備權(quán)利要求1所述具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，采用由擠出機(jī)(Α、Β)、分配器(C)、層倍增器(D)和出口模(E)構(gòu)成的微層共擠裝置，其特征在于先制備高分子基脆性層物料和高分子基韌性層物料，然后將高分子基脆性層物料和韌性層物料分別投入微層共擠出裝置的兩臺(tái)擠出機(jī)(Α、Β)中，熔融塑化后，使兩股熔體在分配器(C)中疊合，經(jīng)η個(gè)層倍增器(D)的切割和疊加后，從出口模(E)流出，再經(jīng)過(guò)三輥壓延機(jī)的壓制和牽引機(jī)的牽弓丨，得到2 (η+1)層由脆性層和韌性層交替分布的高分子基復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，其特征在于軟硬交替多層復(fù)合材料中增韌劑總含量可以通過(guò)控制脆性層和韌性層的厚度比以及韌性層中增韌劑的含量進(jìn)行調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，其特征在于脆性層和韌性層的厚度比通過(guò)控制兩臺(tái)擠出機(jī)(Α、Β)的轉(zhuǎn)速比進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備具有優(yōu)異韌性的高分子基復(fù)合材料，其特征在于該方法可以廣泛應(yīng)用于制備 具有優(yōu)異韌性的高分子基板材、片材以及膜材料。
【文檔編號(hào)】B29C47/56GK103923383SQ201410126676
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】吳宏, 王建峰, 郭少云 申請(qǐng)人:四川大學(xué)