[發明專利]一種高性能纖維基全聚合物復合板材及其制備方法

有效

• 申請號: 201710877695.5
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107718813B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 馬丕明;馮永奇;王倩倩;鈕德宇;東為富;陳明清
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B32B27/02
• 分類號: B32B27/02;B32B27/32;B32B27/30;B32B27/28;B32B27/12;B32B37/06;B32B37/10;D01F8/14;D01F6/92;D01F1/10;D01D5/34
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種高性能纖維基全聚合物復合板材及其制備方法，屬于材料學領域。本發明將高倍拉伸取向的聚合物纖維(或帶狀物)按照一定交叉角度逐層緊密堆砌，層與層之間夾放一層單層共聚物薄膜，隨后經熱壓成型；或者直接采用具有皮芯結構的聚乳酸纖維逐層緊密堆砌并經熱壓成型，即得所述的高性能纖維基全聚合物復合板材。本發明公開的纖維基全聚合物復合板材生產工藝簡單、性能優良且可回收利用，有利于降低高性能纖維基全聚合物復合板材的生產成本、拓寬其應用領域。

技術領域

本發明涉及一種高性能纖維基全聚合物復合板材及其制備方法，屬于材料學領域。

背景技術

纖維增強復合材料是由增強纖維材料與基體材料經過纏繞、模壓或拉擠等成型工藝而制備的復合材料，其具有比強度高、比模量大、抗腐蝕性和耐久性好等優點，因而被廣泛地應用于各種民用建筑、橋梁、公路、海洋、水工結構以及地下結構等領域中。對于傳統的纖維增強復合材料，其增強纖維與基體為兩種不同組分的材料，由于這兩種材料的物理化學性質存在較大的差異，因此在二者間直接形成良好的界面相互作用來有效傳遞應力較為困難。針對這一缺陷，研究人員們開始致力于對基體和增強體具有相同化學組成和物理結構的自增強復合材料的開發。

專利CN103112224A公開了一種性能優良的自增強聚丙烯復合材料：首先通過共擠出技術制備皮芯結構的聚丙烯片材(皮層為低熔點聚丙烯，芯層為高熔點聚丙烯)，將其分割成一定寬度的條帶，經過熱拉伸后卷取成筒，隨后將成筒條帶編織成織物，將多層織物經熱壓制備成自增強聚丙烯復合材料。專利CN103707583A公開了一種本體增強聚丙烯復合板材：首先通過多層共擠制備三層結構的聚丙烯功能膜(上下兩層為低熔點粘合劑，中間層為熔點較高的聚丙烯)，隨后將其與聚丙烯纖維或扁絲經熱壓復合形成聚丙烯帶，最后將聚丙烯帶按照0/90度依次疊加熱壓制備成自增強聚丙烯復合板材。

結合以上實例可以看出，雖然目前已有較多性能優良的全聚合物纖維增強復合材料或其附加產品，但是其生產工藝往往較為復雜。此外，雖然目前有使用皮芯結構的纖維制備復合材料進一步制備復合板材，但是已有報道的皮芯結構的纖維一般需要多個螺桿熔融擠出形成同心圓直接得到皮芯結構，存在對生產設備要求高、工藝復雜等問題。

因此，從提高全聚合物纖維增強復合材料的生產效率、拓寬其應用領域的角度考慮，極有必要發明一種工藝簡單、操作便捷的高性能纖維增強全聚合物復合材料的制備方法。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種簡單易行的高性能纖維基全聚合物復合板材的制備方法。

一種高性能纖維基全聚合物復合板材，為組分A和組分B逐層交替堆疊后，經熱壓成型獲得；其中

組分A為高倍拉伸取向的聚合物纖維或帶狀物；

組分B為單層的共聚物薄膜。

在一些實施方式中，所述熱壓成型溫度為組分B的熔融溫度以上1℃至組分A的熔點以下1℃，熱壓成型壓力為5～50MPa，熱壓成型時間為1～10min。

在一些實施方式中，所述聚合物纖維或帶狀物的拉伸倍率為5～40。

在一些實施方式中，所述聚合物纖維或帶狀物的結晶度為40～90％，熔融溫度為130～240℃。

可選地，所述聚合物纖維的橫截面直徑為10～500μm，聚合物帶狀物的厚度和寬度分別為50～1000μm和1～5mm。

在一些實施方式中，所述共聚物薄膜的結晶度為0.1～30％，熔融溫度為80～170℃；或者所述共聚物薄膜為無定型態。

可選地，所述聚合物薄膜的厚度為5～100μm。

在一些實施方式中，所述高倍拉伸取向的聚合物纖維或帶狀物，為均一的聚合物纖維或帶狀物或者是具有皮芯結構的聚乳酸纖維。