[發明專利]具有連續交替層狀結構的聚合物材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310403369.2
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103481393A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 鄧華;傅強;余飛龍;張琴;陳楓;王柯
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B29B9/06
• 分類號: B29B9/06;B29C45/16;C08L23/12;C08L23/06;C08L67/04;C08L23/08;C08L67/02;C08L53/02;C08L23/22;C08L23/16;C08L33/12;C08L77/02;C08L81/02
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

技術領域

本發明屬于具有連續交替層狀結構材料的制備及其多功能化的技術領域，具體涉及通過高速薄壁注塑成型技術制備具有連續交替層狀結構的不同材料制品的方法，本發明還涉及所述方法制備的具有連續交替層狀結構的聚合物材料。

背景技術

聚合物材料近幾十年來發展迅猛，其應用范圍逐漸擴大，基本涵蓋了人們生活的方方面面。隨著人們生活水平的提高，對聚合物材料的性能也提出了更高的要求，如材料的高強化和功能化等。聚合物共混作為一種重要的材料改性方式，其既可以彌補單一聚合物性能的不足，同時也有利于通過在加工過程中調控共混物的相形貌獲得預期性能的材料。一般而言，聚合物共混物主要包括液滴狀、雙乳液狀、纖維狀、共連續相等相形態，而不同的共混物形態則可實現不同的功能。其中液滴狀形態有助于提高韌性和表面改性，雙乳液狀有助于提高韌性和剛性，纖維狀有助于提高強度和降低熱膨脹性，共連續相有助于提高導電性和韌性。上述聚合物共混物形態結構的形成通常取決于共混組分配比、兩相粘度比、界面張力、彈性比、剪切速率以及加工時間等因素。當對處于熔融態的聚合物施加剪切拉伸作用時,分散相會發生變形取向。兩相界面張力將起到阻止形變以及形變后回復到初始形態的作用，使分散相在基體中以球狀顆粒存在，而粘性力的作用使分散相沿流動方向發生形變,當粘性力的作用超過界面張力的作用時,分散相就會發生形變。因此，界面張力越大，粒子抵制形變發生的能力越大。

注塑成型是一種快速高效的成型加工方式，聚合物共混物在注塑成型時通過調節組分配比、加工溫度等參數可得到上述的共混物形態，一些研究者采用新的注塑成型方法（如推拉注塑成型技術、氣體輔助注塑成型技術）也獲得過一些特殊的共混物形態。然而，無論是采用普通注塑成型還是注塑成型新方法，均沒有文獻報道過連續交替層狀結構的形成（即沿制品的厚度方向各組成相均以連續均勻的層狀結構交替排列）。

多層共擠成型工藝是一種有效的形成連續交替層狀結構的加工方法，即將不同聚合物分別從兩臺擠出機中擠出輸送到各自的流道中在共擠模頭處合并成一股兩層的熔體,然后進入若干分層疊加單元進行切割分層,最后微層復合材料經定型口模擠出,冷卻定型后得到具有連續交替層狀結構制品。這種成型工藝得到的交替層狀結構規則連續，且可以通過調節分層單元個數和共混組分配比來有效控制層的厚度。

連續交替層狀結構由于其獨特的相形態，因而具有很廣泛的應用前景（如阻隔材料、電磁屏蔽材料、阻尼材料等）。在阻隔材料方面，Haopeng?Wang將EAA和PEO以9:1的比例共混并進行多層共擠得到了連續交替層狀結構，通過控制共擠的層數，PEO層在結晶時只能形成單晶，增大了氣體的擴散路徑，從而大幅度地提高了聚合物的阻隔性能（H.P?Wang,Confined?Crystallization?of?Polyethylene?Oxide?in?Nanolayer?Assemblies,Science,2009,323,757）。也有研究者將聚烯烴和阻隔性樹脂（如EVOH、尼龍等）進行多層共擠得到連續交替層狀結構進而增強聚烯烴的阻隔性能（李姜，交替微層高分子復合材料的阻隔性能與結構，武漢理工大學學報，2009，31，21），同時，一些研究者通過向聚合物中加入填料后進行多層共擠得到連續交替層狀結構，填料在層狀結構中均勻分散從而提高材料阻隔性能（M?Gupta，Structure?and?Gas?Barrier?Properties?of?Poly(propylene-graft-maleic?anhydride)/Phosphate?Glass?Composites?Prepared?by?Microlayer?Co-extrusion，2010，43，4230）。在電磁屏蔽材料方面，研究者將導電填料選擇性地分散在某聚合物中然后再與未添加導電填料的聚合物進行多層共擠得到連續交替層狀結構，電磁波在進入材料內部時，會在層界面間不斷反射衰減，從而達到良好的電磁屏蔽效果（喻琴，交替層狀PP/PPGr復合材料的結構和電磁屏蔽性能研究，高分子科學與工程，2012，8）。而在阻尼材料方面，張玉清采用多層共擠技術制備了具有交替層狀結構的氯化丁基橡膠(CIIR)/三元乙丙橡膠(EPDM)復合材料，發現交替層狀結構材料比普通共混復合材料其損耗因子和有效阻尼范圍增大（張玉清，交替層狀結構氯化丁基橡膠/三元乙丙橡膠復合材料的阻尼性能，合成橡膠工業，2009，32，383）。另外，連續交替層狀結構在聚合物材料的增強、增韌等方面也存在十分廣泛的應用。