[發明專利]一種超高分子量聚乙烯/連續纖維復合板材的制備方法

在審

• 申請號: 202211236613.6
• 申請日: 2022-10-10
• 公開（公告）號: CN115891211A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 白大成;潘東野;趙威;楊超;梁彥儒;劉京東;張玉清
• 申請（專利權）人: 長春三友智造科技發展有限公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50;B29C70/54;B29C71/00;B01D11/02;B29K23/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 郭佳效

本發明屬于高分子復合材料領域，具體涉及一種超高分子量聚乙烯/連續纖維復合板材的制備方法。該方法包括：(1)將超高分子量聚乙烯、高碳直鏈烴及抗氧化劑混合后混煉擠出，得到黏流態擠出物；所述高碳直鏈烴為碳原子數為10～16的正構烷烴；(2)黏流態擠出物與連續纖維織物復合后進行熱擠壓，得到熱擠壓物；(3)將熱擠壓物依次進行熱浸潤、冷卻后冷擠壓和萃取處理，得到復合板材。本發明利用高碳直鏈烴在高溫下溶解超高分子量聚乙烯，后續通過冷擠壓、萃取把高碳直鏈烴取出，實現超高分子量聚乙烯與連續纖維織物的熱擠壓復合成型。整個成型過程中無需復雜特殊設備，適于工業化連續生產，而且所得復合板材表現出優良的力學性能。

技術領域

本發明屬于高分子復合材料領域，具體涉及一種超高分子量聚乙烯/連續纖維復合板材的制備方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯具有優異的耐磨性、耐腐蝕性、耐沖擊性及耐低溫性能，是一種具有優異綜合物理機械性能的工程塑料。然而，它的剛性較低，特別是由于分子量大，分子鏈間的纏結度高，無法應用普通的擠出或者注塑成型方法加工，因此，限制了它的應用范圍。目前超高分子量聚乙烯制品的生產仍然以壓制-燒結方法為主，生產效率較低。

解決超高分子量聚乙烯加工難題一般有兩種途徑，一是應用特殊設計的機械設備；二是添加一些改性助劑來改善超高分子量聚乙烯的加工流動性，從而使其在相對較溫和的條件下實現擠出或注塑成型。例如，申請公布號為CN106317547A的中國發明專利申請公開了一種擠出成型用超高分子量聚乙烯組合物，包括超高分子量聚乙烯40～85份，高分子量聚乙烯15～60份，長鏈支化聚乙烯5～10份，加工助劑0.4～4.0份，流動改性劑1.0～3.0份，耐磨助劑1～10份，主要解決超高分子量聚乙烯流動性困難，難以用普通的模壓、基礎和注塑成型方法加工的問題。

以上兩種途徑中，第一種途徑需要使用特殊設計的機械設備，造價昂貴；第二種途徑雖然成本降低，實現過程相對容易，但力學性能會顯著降低。然而，要實現超高分子量聚乙烯與連續纖維的復合則更加困難，目前還沒有這樣的設備與技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種超高分子量聚乙烯/連續纖維復合板材的制備方法，解決現有超高分子量聚乙烯材料剛性不高的問題，從而可擴大其應用范圍。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：

一種超高分子量聚乙烯/連續纖維復合板材的制備方法，包括以下步驟：

(1)將超高分子量聚乙烯、高碳直鏈烴及抗氧化劑混合后混煉擠出，得到黏流態擠出物；所述高碳直鏈烴為碳原子數為10～16的正構烷烴；

(2)黏流態擠出物與連續纖維織物復合后進行熱擠壓，得到熱擠壓物；

(3)將熱擠壓物依次進行熱浸潤、冷卻后冷擠壓和萃取處理，得到復合板材。

本發明的超高分子量聚乙烯/連續纖維復合板材的制備方法，利用高碳直鏈烴在高溫下溶解超高分子量聚乙烯，后續通過冷擠壓、萃取把高碳直鏈烴取出，實現超高分子量聚乙烯與連續纖維織物的熱擠壓復合成型。整個成型過程中無需復雜特殊設備，適于工業化連續生產，而且所得復合板材表現出優良的力學性能。

優選地，步驟(1)中，超高分子量聚乙烯、高碳直鏈烴及抗氧化劑組成的混合物中，超高分子量聚乙烯的質量含量為20～35％。混合物中抗氧化劑的質量含量為1～3％。所述抗氧化劑為市售常規品種，可選擇抗氧劑1010、抗氧劑264等。

優選地，步驟(1)中，所述混煉擠出的擠出溫度為150～170℃。進一步優選地，所述混煉擠出采用三段式混煉擠出機，三段溫度依次升高，分別為100～120℃、120～135℃、150～170℃。