[發明專利]一種直接擠出制備原位微纖共混物的方法

有效

• 申請號: 201610317924.3
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN106003460B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 信春玲;黃英;何亞東;姜李龍;康凱
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29B9/06
• 分類號: B29B9/06;B29C47/40;C08L23/12;C08L67/02;C08L23/06;C08L77/06;C08L25/06;C08L55/02;C08L27/18
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司11440
• 代理人: 許天易

技術領域

本發明涉及一種直接擠出制備原位微纖共混物的方法，屬高分子材料領域。具體涉及一種利用多螺桿擠出機的原位拉伸-剪切交替流場制備原位微纖共混物的方法。

背景技術

近些年發展起來的原位微纖共混物備受關注，特別是熱塑性聚合物(TP)/熱塑性聚合物(TP)原位微纖化共混物，在熔融擠出過程中，分散相在剪切應力的作用下，以顆粒狀分散到基體中，機頭擠出物再經過后續熱拉伸，分散相在外界拉伸應力作用下發生變形取向形成纖維狀形態并經冷卻定型，從而獲得高性能的原位微纖化共混物，目前制備這種原位微纖復合材料主要有兩種方法：“熔融擠出-固相拉伸-退火處理”法和“熔融擠出-熱拉伸-淬火”法，前者生產效率極低，大多只適合作為理論研究方法，后者共混物歷經擠出機熔融擠出、多輥子熱拉伸、淬冷、切粒等步驟，相對前者具有工藝連續性、易于操作、生產效率高，在查閱到的有關原位微纖共混物制備的專利和文獻中主要采用的制備方法是后者，中國發明專利申請CN102532831 A(發明名稱：一種利用原位成纖法制備ABS/PET合金材料的方法)公開了利用該方法制備的ABS/PET合金，拉伸和沖擊強度得到有效地提高。

雖然“熔融擠出-熱拉伸-淬火”法是現今制備原位微纖共混物的主要方法，但其生產過程需要后牽伸裝置，設備成本及生產成本較高，工藝控制復雜，且受牽伸比限制，原位微纖直徑較粗，長徑比小，共混物的性能提高有限。

發明內容

本發明為克服現有技術的不足，公開一種直接擠出制備原位微纖共混物的方法，具有設備簡單，生產工藝容易控制，生產效率高，且可高效地制備具有明顯應變硬化現象的原位微纖共混物等特點。

本發明提供了一種直接擠出制備原位微纖共混物的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：將由熔點或粘流溫度較低的熱塑性基體樹脂、熔點或粘流溫度較高的熱塑性成纖樹脂以及加工助劑組成的原位微纖共混物原料置于真空干燥箱中分別干燥；

步驟2：將干燥好的所述原位微纖共混物原料按照質量分數，基體相含量95-55％，成纖相含量5-45％，加工助劑0-5％的比例分別加入螺桿根數大于2的多螺桿擠出機中，或按比例加入高速混合機中初步預混合后再加入螺桿根數大于2的多螺桿擠出機中，在多螺桿擠出機內熔體溫度低于成纖相聚合物的熔點或粘流溫度工藝條件下熔融擠出，之后浸入水槽中冷卻處理，經切粒機造粒，制備出原位微纖共混物。

本發明中所述的多螺桿擠出機是指一個擠出機筒中同時安裝的螺桿根數大于2的擠出機。如一個機筒中同時安裝三根螺桿的三螺桿擠出機，或同時安裝四根螺桿的四螺桿擠出機等。在聚合物共混加工中，隨擠出機中螺桿根數增加，物料經歷的高剪切嚙合區或拉伸區會成倍增加，使用多螺桿擠出機進行共混改性能顯著提高聚合物熔體所經歷的剪切或拉伸歷程，改善共混物的分散混合和分布混合效果。

特別地，本發明所述的多螺桿擠出機指全嚙合的倒三角形三螺桿擠出機，長徑比大于15。倒三角形全嚙合三螺桿擠出機與同向旋轉全嚙合雙螺桿擠出機相比，嚙合區由1個增加到三個，物料在流道內經歷的高剪切和拉伸幾率大大增加。此外，獨特的中心區流道橫截面積沿擠出方向呈周期性由小到大，再由大到小循環變化，對物料形成交替的拉伸-剪切場。

本發明的另一技術方案為采用一字型排列的三螺桿擠出機，長徑比大于15。

本發明的另一技術方案為采用四螺桿擠出機或更多根數的多螺桿擠出機。

優選地，所述的成纖相的熔點或粘流溫度高于基體相的熔點或粘流溫度至少25℃。

優選地，所述的基體相為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或ABS等中的一種，所述的成纖相為聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚四氟乙烯、熱致性液晶聚合物等中的一種。

優選地，所述加工助劑是抗氧劑和潤滑劑。主抗氧劑為2，6-三級丁基-4-甲基苯酚或者四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任意一種，輔抗氧劑為粉狀亞磷酸酯類抗氧劑；潤滑劑包括外潤滑劑和內潤滑劑外潤滑劑為含氟類高聚物；內潤滑劑為低分子量有機化合物，如硬脂酸鋅、硬脂酸鋇等。

優選地，在所述步驟1中基體相ABS干燥溫度設定為80℃，干燥時間為4小時；成纖相PA66干燥溫度設定為120℃，干燥時間為8小時；成纖相PET和PBT干燥溫度設定為140℃，干燥時間為10小時；成纖相PTFE干燥溫度設定為180℃，干燥時間為4小時；成纖相TLCP干燥溫度設定90℃，干燥時間12小時。

本發明所述的一種直接擠出制備原位微纖共混物的方法具有以下優點：