[發明專利]一種高強度高韌性的多層復合板及其制備方法

在審

• 申請號: 202011561600.7
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112757732A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 朱家銘;徐楊;郭少云;沈佳斌
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃先進高分子材料研究所有限公司
• 主分類號: B32B27/08
• 分類號: B32B27/08;B32B27/36;B32B27/30;B32B37/15;B32B37/10
• 代理公司: 南京瑞華騰知識產權代理事務所(普通合伙) 32368
• 代理人: 錢麗

本發明公開了一種高強度高韌性的多層復合板，包括聚碳酸酯層和聚甲基丙烯酸甲酯層，且聚碳酸酯層和聚甲基丙烯酸甲酯層之間交替設置；聚碳酸酯層與聚甲基丙烯酸甲酯層的厚度比為1：1；高強度高韌性的多層復合板的制備方法，包括：S1：預結晶干燥共混；S2：模內層疊倍增多層復合擠出；S3：三輥壓延成型；S4：冷卻定型收卷。本發明制備的多層復合板高硬度、高剛性以及拉伸屈服應力也提高。

技術領域

本發明屬于復合板技術領域，具體涉及一種高強度高韌性的多層復合板及其制備方法。

背景技術

隨著5G時代的到來，手機產業又將迎來一輪新的變革。手機背板市場面臨著重新洗牌，手機后蓋去金屬化趨勢明顯加快，非金屬材質手機背板逐漸成為行業的主流配置。與此同時，智能家電、智能駕駛系統等對于電磁波傳輸要求較高的應用也提出了類似的產品需求，可應用于大尺寸顯示設備、車身多點觸控顯示面板等。以PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)等高透波的高性能工程樹脂為代表的改性塑料掀起了研究的熱潮。

如PMMA+PC復合板材，其原本主要用于飛機透明件材料，它們都擁有很高的透光率，PMMA的耐磨性好但抗沖擊強度偏低，而PC具有較高的抗沖擊強度但耐磨性較差，因而將兩者的優勢結合起來有利于制造高性能的飛機透明件。在手機背板材料方案上，PMMA+PC復合板材相比于金屬、玻璃和陶瓷材料的優勢十分明顯：原材料成本低、易于加工、耐摔不易變形、耐刮擦等。

PC/PMMA復合板材的成型工藝主要有二次注射成型與多層共擠復合。二次注射成型是指將某種塑料原料在一次成型后，放入二次注射成型模具中再次注塑同種或者其它塑料的成型工藝，它是一種特殊的塑料嵌件成型工藝。其優點是成本相對較低、可成型形狀復雜的制件，但最大的問題是制品易產生翹曲變形。翹曲變形主要是由于PMMA和PC這兩種不同的材料的不均勻收縮引起的，因此，需要對注塑過程中的保壓壓力、保壓時間、熔體溫度、模具溫度等工藝參數進行精密控制，以減少制件的翹曲，工藝控制過程難度較大，已逐漸被多層共擠復合替代。常見的多層共擠PC/PMMA復合板材主要有“AB”型(基PC/PMMA雙層復合)與“ABA”型(PMMA/PC/PMMA三層復合)，結合了PMMA表層硬度高、耐刮擦以及PC基體韌性好的特點。其中PC層所占厚度比重高達80-90％，這是由于PMMA基體韌性差、斷裂伸長率低，增加PMMA含量將導致整體的韌性大幅降低，只能以犧牲部分材料剛性為代價，保持復合板材硬度與韌性的平衡。但即便如此，雙層復合的PC/PMMA板材的安全拉伸形變一般不超過10％，這會大大限制復合板材的異形化應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度高韌性的多層復合板及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高強度高韌性的多層復合板，包括聚碳酸酯層和聚甲基丙烯酸甲酯層，且聚碳酸酯層和聚甲基丙烯酸甲酯層之間交替設置；

所述聚碳酸酯層與聚甲基丙烯酸甲酯層的厚度比為1：1。

優選的是，所述聚碳酸酯層與聚甲基丙烯酸甲酯層的層數之和為64-256層，且層疊倍增單元的數量為5-7。

上述任一方案中優選的是，所述聚碳酸酯層和聚甲基丙烯酸甲酯層的層厚為4-16μm。

一種高強度高韌性的多層復合板的制備方法，按照先后順序包括以下步驟：

S1：預結晶干燥共混：在120℃下將聚碳酸酯(PC)原料干燥4小時后加入模內層疊倍增多層復合擠出系統的單螺桿擠出機A的喂料器中，在85℃下將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)原料干燥4小時后加入模內層疊倍增多層復合擠出系統的單螺桿擠出機B的喂料器中；

S2：模內層疊倍增多層復合擠出：單螺桿擠出機A將PC原料以及單螺桿擠出機B將PMMA原料擠出到匯合器中，再經過層疊倍增單元、平行擠出口模后擠出，得到多層聚合物熔體；