[發明專利]制造聚合物制品的方法

無效

• 申請號: 201010113360.4
• 申請日: 2004-05-21
• 公開（公告）號: CN101844385A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: I·M·沃德;P·J·海恩;K·諾里斯
• 申請（專利權）人: 英國技術集團國際有限公司
• 主分類號: B29C43/00
• 分類號: B29C43/00;D04H13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 范赤;韋欣華

本申請是國際申請日為2004年5月21日、國際申請號為PCT/GB2004/002184、發明名稱為“制造聚合物制品的方法”的國際申請進入中國的中國發明專利申請的分案申請。該中國發明專利申請的申請號為200480021191.4，發明名稱為“制造聚合物制品的方法”。

技術領域

本發明涉及由取向聚合物線料制造的聚合物制品，特別地涉及用于生產這類制品的改進方法。

背景技術

近年來，在壓實聚合物線料以制備高勁度和強度片材的方法中已經取得了進展。在GB?2253420A中公開了一個例子，其中在兩步方法中將取向聚合物線料的組合體熱壓實，以形成具有良好的機械性能的片材。該方法包括以下步驟：首先使線料達到并且保持在壓實溫度下，同時經受足以使線料保持接觸的壓力，然后在高壓(40-50MPa)下壓實幾秒(壓實壓力)。在該方法中，線料表面的一部分熔融并且隨后在冷卻時再結晶。該再結晶的相將線料粘接在一起，導致具有良好的機械性能的最終片材。在GB?2253420A中提到，該方法可以應用于許多類型的取向聚合物，包括聚酯和PEEK(聚醚醚酮)，但是優選的聚合物是取向聚烯烴。

GB?2253420A中描述的方法的一個缺點是發生熔融的溫度區間是非常窄的。因此難以獲得所需程度的線料外部區域的部分熔融。線料的不充分的熔融導致差的機械性能。線料的過多熔融導致取向消失，并且削弱機械性能。為了不使制品“熔融不足”或者“過度熔融”，需要精確的工藝控制。

在WO?98/15397中公開了相關的方法，其中在足以使線料的一部分熔融的升高的溫度下，使熔融-形成的聚烯烴線料的組合體保持緊密接觸，同時經受不大于10MPa的壓實壓力。如果需要，線料可以預先經受現有技術的交聯工藝，優選輻照交聯工藝，其包括在包含炔或者二烯烴化合物的惰性環境中用離子化輻射照射該線料，然后進行退火步驟，其包括在包含炔或者二烯烴化合物的惰性環境中，在升高的溫度下將輻射后的聚合物退火。據說，在先的交聯可以降低壓實溫度的關鍵性，并且改進機械性能，尤其是升高的溫度下的破壞強度。

還存在關于制品的使用的報道，其中聚乙烯薄膜被夾在聚乙烯纖維層之間，并且將該疊合物經受熱壓實。

Marais等在Composites?Science?and?Technology，45，1992，第247-255頁中公開了一種方法，其中在高于薄膜的熔點但是低于纖維層的熔點的溫度下進行壓實。得到的制品具有一般的機械性能。

0gawa等在Journal?of?Applied?Polymer?Science，68，1998，第1431-1439頁中描述了這樣的制品，其由超高分子量聚乙烯纖維(m.p.145-152℃)和低密度聚乙烯薄膜(m.p.118℃)的層構成。據稱模壓溫度在所述纖維的熔點和中間層(基質)的熔點之間。描述的纖維的體積分數是0.69或者0.74。然而該制品據報道具有意外地差的性能，可能是由于在纖維和基質(熔融薄膜)之間具有弱的粘合性。另一種制品單獨使用聚乙烯纖維制備，并且利用工藝條件誘導部分熔融，但是具有較差的性能。

因此，在熱壓實方法中，需要一種能夠降低壓實溫度的關鍵性的簡單、實用的手段。此外一直需要改進得到的制品的機械性能。本發明的目的是獲得這樣的實施方案，其能夠以可行的方式至少部分地滿足上述兩種需要之一或兩者。

發明內容

因此，在本發明第一個方面中，提供了用于生產聚合物制品的方法，所述方法包括以下步驟：

(a)形成具有連續的層的疊合物，即

(i)第一層，其由取向聚合物材料的線料構成；

(i?i)第二層，其為聚合物材料的層；

(iii)第三層，其由取向聚合物材料的線料構成，其中第二層具有比第一和第三層低的峰值熔融溫度；

(b)使所述疊合物經受一定的時間、溫度和壓力條件，該條件足以熔融一定比例的第一層、完全地熔融第二層和熔融一定比例的第三層；并且壓實所述疊合物；和

(c)冷卻壓實的疊合物。

在第一個和第二個方面中，“冷卻”可以包括容許壓實的疊合物自然地冷卻；強制通風冷卻；浸漬冷卻；任何其他類型的加速冷卻；和緩冷。