[發明專利]一種氯化聚乙烯/超高分子量聚乙烯纖維復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710429017.2
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107245225B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 王宗寶;苗偉俊;么桂彬;遲恩義
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C08L65/00
• 分類號: C08L65/00;C08L23/06;C08G61/08;B29C45/26;B29C45/73;B29C45/76;B29C45/78
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 單燕君

本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種氯化聚乙烯/超高分子量聚乙烯纖維復合材料及其制備方法。所述氯化聚乙烯為周期性氯化聚乙烯，本發明的氯化聚乙烯/超高分子量聚乙烯纖維復合材料，在不改變氯化聚乙烯化學結構的情況下，采用超高分子量聚乙烯纖維誘導結晶的方式調節氯化聚乙烯的聚集態結構，實現對氯化聚乙烯晶體結構的調控，從通常的三斜晶調控為正交晶，從而達到提高熔融溫度和力學性能的效果，并且方法簡便、易得。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種氯化聚乙烯/超高分子量聚乙烯纖維復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乙烯作為通用高分子中產量最大的品種，具有無毒價廉、質輕、優異的耐濕性、良好的化學穩定性等特點，被廣泛應用于食品、汽車、化工等領域，是國民經濟的重要原材料。通常在聚乙烯中引入非極性或極性基團以達到改性聚乙烯的目的，如線性低密度聚乙烯、鹵代聚乙烯等。氯化聚乙烯具有優良的耐候性、耐化學品、耐老化及阻燃等性能，使其擁有很高的商業價值。但是由于氯基團對聚乙烯主鏈結晶產生較大影響，尤其當氯基團含量越大，對主鏈有序性的破壞則越嚴重，其熔點和力學性能也就越低。通常采用的制備氯化聚乙烯的方式是通過氯化高密度聚乙烯，氯化聚乙烯中氯基團的位置和含量無法得到精確控制，導致氯化聚乙烯的熔點和力學性能偏低，因此嚴重限制了其在更大范圍的使用。

超高分子量聚乙烯纖維又叫高強高模聚乙烯纖維，是由平均相對分子量在100萬以上的聚乙烯紡制而成。由于超高分子量聚乙烯纖維具有超輕、高比強度、高比模量、優越的能量吸收性、較好的耐磨、耐腐蝕、耐光等多重優異性能，已經在航空航天、國防軍事、安全防護、海洋工程、體育器材、電力通訊、醫用材料以及民用繩網等領域得到了廣泛的應用。超高分子量聚乙烯纖維具有極高的分子鏈取向使其可以作為基底誘導普通聚乙烯或其它聚合物附生結晶，取向分子鏈的誘導作用使普通聚乙烯或其它聚合物分子鏈在超高分子量聚乙烯纖維表面沿著軸向方向有序、緊密的排列，甚至可促進其它聚合物片晶結構的改變。這些獨特的性質使得超高分子量聚乙烯纖維可以作為一種新型的增強填料，通過制備超高分子量聚乙烯纖維改性的聚烯烴復合材料來提高聚合物的熱性能和機械性能。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有氯化聚乙烯熔點和力學性能偏低的問題，提供了一種具有高熔點和高強度的氯化聚乙烯/超高分子量聚乙烯纖維復合材料及其制備方法。

本發明首先采用特定方法制備得到周期性氯化聚乙烯，該周期性氯化聚乙烯中氯基團在主鏈中的位置和含量精確可控，因而可實現對氯化聚乙烯熱性能和力學性能的精準調控。為了進一步提高周期性氯化聚乙烯的耐熱性和強度，本發明利用超高分子量聚乙烯纖維高取向分子鏈的周期性結構與周期性氯化聚乙烯的鏈軸方向的晶胞參數相匹配的特點，通過特定的加工工藝誘導氯化聚乙烯在超高分子量聚乙烯纖維表面附生結晶形成伸直鏈晶體結晶層，通過這樣的界面結晶層有效提高氯化聚乙烯基體與超高分子量聚乙烯纖維間的界面結合力，從而提高氯化聚乙烯基體與超高分子量聚乙烯纖維之間載荷的傳遞，制備得到高強度、高熔點的氯化聚乙烯/超高分子量聚乙烯纖維層狀復合材料。

本申請的發明人經過深入的研究后，結果發現：通過使用周期性氯化聚乙烯和超高分子量聚乙烯纖維，可制備得到高熔點和高強度的氯化聚乙烯/超高分子量聚乙烯纖維復合材料，并由此完成了本發明。

具體方案如下：

一種氯化聚乙烯/超高分子量聚乙烯纖維復合材料，所述氯化聚乙烯為周期性氯化聚乙烯，其重復結構單元的通式如下：

；

所述通式中，X=4，6，7，9，10，14或18；

所述氯化聚乙烯的數均分子量為8000～120000；

所述氯化聚乙烯與超高分子量聚乙烯纖維的質量比為1000：8～100；