[發(fā)明專利]一種高阻隔性微納疊層復(fù)合材料的制備裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010246370.5
• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN101947841A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊衛(wèi)民;王乾;謝鵬程;安瑛;丁玉梅;王德禧
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B29C47/06
• 分類號: B29C47/06;B29C47/56;B29C47/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料成型加工領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種具有阻隔性的多層高分子復(fù)合材料加工制備的裝置及方法。

背景技術(shù)

微納疊層復(fù)合材料由于在力學(xué)性能、阻隔性能、導(dǎo)電性能、光學(xué)性能等方面具有獨特的優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊，越來越受到人們的重視。通常采用干式復(fù)合、多層共擠以及模內(nèi)層疊等方法進行生產(chǎn)加工高阻隔性微納疊層復(fù)合材料。

專利CN2897642，200620101646.X所述的多層共擠復(fù)合方法具有節(jié)省原材料、原材料可多樣化的優(yōu)點，但是這種傳統(tǒng)的多層共擠復(fù)合技術(shù)存在著層數(shù)少、層厚不能太薄的缺點，如果要增加復(fù)合材料的阻隔性能，就需要增加阻隔材料的用量，從而增加了生產(chǎn)成本。

最近郭少云等人提出了一項發(fā)明專利200610022348.6，設(shè)計了一種分疊器，使用膜內(nèi)層疊方法生產(chǎn)疊層復(fù)合材料。現(xiàn)有的模內(nèi)層疊方法基本上屬于擠出口模類，在分層原理上早期提出的技術(shù)方案主要是采用多流道方式，每個流道控制一層，結(jié)構(gòu)設(shè)計過于復(fù)雜，分層數(shù)量較少，而且最終的復(fù)合材料粘結(jié)層會在材料表面，各層層厚分布不均勻，從而影響材料的使用性能。

因此，要想獲得性能優(yōu)異的微納疊層復(fù)合材料，還需要尋求更加有效的解決方案，以克服上述不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單、流動對稱性高、各層層厚均勻、阻隔材料及粘結(jié)材料被包裹在基材里面的高阻隔性微納疊層復(fù)合材料的制備裝置及方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)在制備高阻隔性微納疊層復(fù)合材料方面的不足。

可以實現(xiàn)上述發(fā)明目的的生產(chǎn)制備高阻隔性微納疊層復(fù)合材料的具體技術(shù)方案是：一種高阻隔性微納疊層復(fù)合材料制備裝置，主要包括有塑化供料裝置、連接器、匯流器、層疊器、成型裝置，塑化供料裝置、連接器、匯流器、層疊器、成型裝置前后依次串聯(lián)連接，層疊器為反向?qū)盈B器或反向?qū)盈B器與同向?qū)盈B器的組合，反向?qū)盈B器的數(shù)量大于或等于1，反向?qū)盈B器的流道由一層沿寬度方向平均分割成n等分，其中至少有一等分流道在等分后與其他等分相互反向扭轉(zhuǎn)90度并同時展寬n倍，然后再合并成一層流道；同向?qū)盈B器的流道由一層沿寬度方向平均分割成m等分，各等分同向扭轉(zhuǎn)90度并同時展寬m倍，然后再合并成一層流道，反向?qū)盈B器可以放在同向?qū)盈B器之前，也可以放在同向?qū)盈B器之后。不同性能和功能的物料在塑化供料裝置中成為均勻的流體之后進入連接器，連接器進口與塑化供料裝置出口相連，連接器出口與匯流器進口相連，匯流器將來自多個塑化供料裝置的多層流體疊合成復(fù)合流體。各層的厚度可以相同也可以不同，各層的厚度通過調(diào)節(jié)塑化供料裝置供料量以及匯流器中各層流道的間隙和層的布局來控制；復(fù)合流體在進入反向?qū)盈B器后沿寬度方向平均分割成n等分，其中至少有一等分流體在等分后繼續(xù)向前流動時與其他等分反向扭轉(zhuǎn)90度并同時展寬n倍，例如其中靠近外側(cè)的一等分逆時針旋轉(zhuǎn)90度，其他n-1等分順時針旋轉(zhuǎn)90度，這n等分在旋轉(zhuǎn)過程中展寬n倍，各等分的厚度則變?yōu)樵穸鹊?/n，匯流之后阻隔層層序發(fā)生變化，例如其中一等分的基材被轉(zhuǎn)到外側(cè)，在出口端相互匯流成為總體厚度與入口厚度相同的疊層結(jié)構(gòu)流體。由反向?qū)盈B器出來的流體的阻隔材料或/和粘結(jié)性材料被包裹在基材內(nèi)，復(fù)合流體的最外層都為基材，這種復(fù)合流體無論是再經(jīng)過一個或若干個反向?qū)盈B器還是同向?qū)盈B器，復(fù)合流體的最外層都為基材，復(fù)合流體在再次匯流時相接觸的是同種材料，相互之間粘接性好；經(jīng)過反向?qū)盈B器后形成的復(fù)合流體假設(shè)為t層，t層的復(fù)合流體對接一個同向旋轉(zhuǎn)90度的同向?qū)盈B器，該疊層結(jié)構(gòu)流體在同向?qū)盈B器出口再平均分割成m等分，在同向?qū)盈B器出口端得到t×m層結(jié)構(gòu)的疊層結(jié)構(gòu)流體，同向?qū)盈B器入口流體通道尺寸與扭轉(zhuǎn)90度后的出口的流體通道尺寸相同；串聯(lián)k個同樣的同向?qū)盈B器，則可得到t×m^k層的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，最后一個層疊器的流體在出口不再分割，與成型裝置連接后經(jīng)過成型裝置固化得到最終制品。m為不小于2的整數(shù)，k為不小于1的整數(shù)。

本發(fā)明一種高阻隔性微納疊層復(fù)合材料制備裝置的反向?qū)盈B器采用流體分割后扭轉(zhuǎn)90度同時展寬的流道特點，各層之間流體流道相同，層間對稱性好，展寬可從中間向外進行，流體流動均勻。由于本裝置中流體在分割之后是反向扭轉(zhuǎn)再匯合在一起，流體中的阻隔層被包覆在流體層最里面，實現(xiàn)了在多次分疊后的基材與基材之間的直接相匯流，流道適應(yīng)高阻隔性材料加工要求，使疊層流道在流動展寬并且變薄的過程中容易保持對稱性結(jié)構(gòu)，設(shè)計制造工藝簡單，精度容易保證，并且對物料的適應(yīng)性大大提高。