[發(fā)明專利]一種用于制備聚合物基共混物或復(fù)合材料的雙向拉伸熔體混合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410004573.1
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103753725A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李姜;郭少云;沈佳斌
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: B29B7/74
• 分類號: B29B7/74
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制備結(jié)構(gòu)形態(tài)可定構(gòu)、性能功能可設(shè)計的聚合物基共混物或復(fù)合材料的雙向拉伸熔體混合器，屬于聚合物基共混物或復(fù)合材料的混合技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚合物材料是我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟建設(shè)不可或缺的重要材料，隨著生活質(zhì)量的提高，人們對聚合物材料的性能提出了更高的要求。現(xiàn)有單一聚合物材料顯然滿足不了這些要求，合成新的聚合物材料需要大量的人力和物力。因此，將兩種或兩種以上聚合物材料共混，或?qū)⒕酆衔锊牧吓c其他無機非金屬、金屬材料復(fù)合成為制備高性能和具有新功能的材料的聚合物主流方法。聚合物基共混物或復(fù)合材料不僅具有各個組份的性能，而且常具有原有組份不具有的新性能。

聚合物基共混物或復(fù)合材料的常用制備方法可分為化學(xué)法和物理法。化學(xué)法是指在混合過程中組分之間產(chǎn)生一定的化學(xué)鍵，并通過化學(xué)鍵將不同組分連結(jié)成一體實現(xiàn)混合的方法。通過化學(xué)法制備的共混物或復(fù)合材料具有混合均勻、性能優(yōu)異的特點，但工藝較復(fù)雜，常常會使用溶劑或其他小分子物質(zhì)，從而帶來回收和污染的問題，因此只有在一些特殊情況下才使用化學(xué)法。物理法是依靠組分之間的物理作用實現(xiàn)混合的方法。物理法應(yīng)用最早，工藝操作方便，比較經(jīng)濟，多大多數(shù)聚合物都使用，至今仍占有重要地位。

物理法又可分為溶液法、乳液法和熔融法。溶液法是指將混合物各組分溶于共溶劑中，攪拌混合均勻，或?qū)⒏鹘M分分別溶解再混合均勻，然后加熱去除溶劑即可制得混合物。該法混合分散性較差，且需消耗大量溶劑，只要適用于實驗室研究工作。乳液法是指將不同組分分別制成乳液，再將其混合攪拌均勻后，加入凝聚劑沉析制得混合物。此法因受原料形態(tài)的限制，且混合效果也不理想，故只要適用于聚合物乳液。熔融法是指將混合物各組分在軟化或熔融流動狀態(tài)下用各種混煉設(shè)備加以混合，經(jīng)冷卻、粉碎或粒化，獲得混合分散均勻的混合物。熔融法由于混合物處在熔融狀態(tài)下，不同組分分子之間的擴散和對流較為強烈，混合效果明顯高于其他方法。尤其在混煉設(shè)備的剪切力作用下，組分間的相容性提高，所以熔融法是一種最常采用、應(yīng)用最廣泛的混合方法。熔融法常采用的設(shè)備為擠出機。

目前的熔融混合法難以對聚合物的結(jié)構(gòu)形態(tài)進行精確調(diào)控，難以得到一些獨特的織態(tài)結(jié)構(gòu)（比如纖維狀、片狀），而且分散相的尺寸較大。這是由于傳統(tǒng)的熔融混合方法只是將不同的組分混合均勻，既不能提供較強的力場使分散相細(xì)化，也不能提供具有特定方向的力場，只能得到普通的相形態(tài)結(jié)構(gòu)（比如海島結(jié)構(gòu)或雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)），無法實現(xiàn)某一組分在特定方向上的取向。李忠明等發(fā)明了一種原位成纖的方法來制備性能優(yōu)異的聚合物復(fù)合材料(中國發(fā)明專利ZL01128896.5“聚烯烴/聚對苯二甲酸乙二醇酯原位微纖增強增韌復(fù)合材料的制備方法及裝置”，公開日2002年5月1日；中國發(fā)明專利ZL200310110701.2“可形成原位導(dǎo)電微纖網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料的制備方法”,公開日2004年9月15日)，該方法能對擠出的物料進行熱拉伸，可以得到纖維狀形態(tài)分布的聚合物材料；但該方法所提供的力場不在模具內(nèi)，難以控制，纖維的取向度不易調(diào)節(jié)，而且力場是單向的，不能得到片狀形態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有熔融混合法難以設(shè)計和定構(gòu)材料形態(tài)結(jié)構(gòu)的技術(shù)難題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制備聚合物基共混物或復(fù)合材料的雙向拉伸熔體混合器，聚合物基共混物或復(fù)合材料熔體在流經(jīng)該混合器過程中，某些相的尺寸細(xì)化、或成纖維狀或成片狀，從而提高材料的性能和功能。

本發(fā)明的基本原理是：聚合物共混物或復(fù)合材料在熔融加工過程中所形成的結(jié)構(gòu)和形態(tài)主要由加工力場決定。熔體受雙向拉伸作用可細(xì)化分散相尺寸、改善相形態(tài)、改變分子鏈的取向度、提高分散相的長徑比或長厚比，使結(jié)構(gòu)和性能具有可設(shè)計性，從而可獲得優(yōu)異的力學(xué)性能和其他功能。本發(fā)明從這點出發(fā)，在特制的混合器中設(shè)計了若干楔形熔體流道，聚合物共混物或復(fù)合材料熔體在流經(jīng)楔形熔體流道時，受到雙向拉伸作用。可將多個特制混合器線性聯(lián)接使用，使熔體受到多次雙向拉伸作用。