组装单元的溫度分别为215 °C、 21(TC。
[0031] 本实施例中力组装单元采用7个1分为2的力组装单元。
[0032] 所得聚丙締材料的结晶形态取向程度显著增加，形成高取向紧密堆搁排列的串晶 结构（结晶形态如图4 (A)所示)，结晶度为56. 0%，挤出方向的拉伸屈服强度为45MPa，常溫 储能模量为3063MPa(25°C);垂直于挤出方向的常溫储能模量为2430MPa(25°C)。在145°C 溫度下退火1化后(结晶形态如图4度）所示)，材料的结晶度提高为66. 5%，挤出方向的拉伸 屈服强度提高到85MPa，常溫储能模量为4568MPa(25°C);垂直于挤出方向的常溫储能模量 为 3875MPa(25°C)。
[003引 实施例3 (1)选用聚丙締（1005,台湾台塑）作为实验材料，其烙融指数指为0. 5g/10min(210°C， 2. 16Kg)。在烘箱中80°C真空干燥12h。
[0034] (2)将干燥后的颗粒投入到由挤出机（1)、汇流器（2)、力组装单元（3)、冷却漉（4) 构成的多级拉伸装置(参见图1)的挤出机中。经过力组装单元的连续分割-变形-叠合作 用，从出料口流出，经牵引冷却漉冷却后得到厚度约为1. 5mm的聚丙締材料。然后将样品置 于145°C的真空环境下退火处理12h。其中，单螺杆挤出机（1)的加料口、输送段、烙融段、 均化段的溫度分别为155°(：、205°(：、215°(：、215°(：;汇流器、力组装单元的溫度分别为215°(：、 21(TC。
[0035] 本实施例中力组装单元采用7个1分为8的力组装单元。
[0036] 所得聚丙締材料的结晶形态取向程度显著增加，形成高取向紧密堆搁排列的串晶 结构（结晶形态如图4 (A)所示)，结晶度为56. 5%，挤出方向拉伸屈服强度为42MPa，常溫储 能模量为3013MPa(25°C);垂直于挤出方向常溫储能模量2983MPa(25°C);在145°C溫度 下退火1化后儲晶形态如图4做所示)，材料的结晶度提高为67. 3%，挤出方向拉伸屈服 强度提高到80MPa，常溫储能模量为4398MPa(25°C);垂直于挤出方向拉伸模量4352MPa (25°0〇
[0037]对比例1 (实施例1，2的对比例） (1)选用聚丙締（1005,台湾台塑）作为实验材料，其烙融指数指为0. 5g/10min(210°C， 2. 16Kg)。在烘箱中80°C真空干燥12h。
[0038] (2)将干燥后的颗粒投入到由挤出机（1)、汇流器（2)、力组装单元（3)、冷却漉（4) 构成的多级拉伸装置(参见图1)的挤出机中。作为对比例，本次实验没有使用力组装单元。 烙体从出料口流出，经牵引冷却漉冷却后得到厚度约为1. 5mm的聚丙締材料。然后将样品 置于145°C的真空环境下退火处理12h。其中，单螺杆挤出机（1)的加料口、输送段、烙融段、 均化段的溫度分别为155°(：、205°(：、215°(：、215°(：;汇流器、力组装单元的溫度分别为215°(：、 21(TC。
[0039] 所得聚丙締材料的结晶形态为球晶结构(结晶形态如图5(A)所示)，结晶度为 51. 4%，挤出方向的拉伸屈服强度为34. 5MPa，常溫储能模量为2196MPa(25°C)，垂直于挤出 方向常溫储能模量2178MPa(25°C)。在145°C溫度下退火1化后（结晶形态如图5度）所 示)，材料的结晶度提高为64. 3%，挤出方向的拉伸屈服强度提高到35MPa，常溫储能模量为 2482MPa(25°C)，垂直于挤出方向常溫储能模量2462MPa(25°C)。
[0040] 将上述实施例与相应对比例进行对比，得出W下表一。
[0041] 表一实施例和对比例结晶度与力学性能
从实施例和对比例结晶度及力学性能表中可w看出，随着剪切和拉伸力场的增加(也 即力组装单元数目的增多)，聚丙締的结晶度明显提高，结晶形态也逐渐由球晶向串晶结构 转变；取向度越来越高，聚丙締材料的拉伸屈服强度和模量显著提高，退火处理后，材料的 结晶更为完善，结晶度增大，材料的强度进一步提高。采用烙体变形程度更大的1分为8的 力组装单元时，双向拉伸力场沿垂直于挤出方向的强度增大，使得聚丙締分子链沿挤出平 面取向，减弱了常规挤出制品沿挤出方向和垂直于挤出方向力学性能的差异。可见，通过本 发明方法，可W通过挤出的方式制备出强度大幅度提高的聚丙締板材，片材W及膜材料，且 制备工艺简单，成本低，易实现连续化生产。
【主权项】
1. 一种制备高强度聚丙烯材料的方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 第一步：将聚丙烯干燥处理，待用； 第二步：将干燥后的颗粒投入到由挤出机（1)、汇流器（2)、力组装单元（3)、冷却辊（4) 构成的多级拉伸装置的挤出机中，其中力组装单元采用1-20个组装单元首尾线性相连；聚 丙烯熔体流经汇流器（2)并在力组装单元（3)的不同水平延伸的楔形熔体流道中分割、变 形和叠合后，从力组装单元出料口流出，在这个过程中聚丙烯分子链在熔体中沿不同方向 实现了不同程度的预取向，聚丙烯熔体再经牵引冷却辊（4)冷却出料，即可得到沿不同方向 具有不同取向程度的结晶结构的增强聚丙烯材料。2. 根据权利要求1所述的制备增强聚丙烯材料的方法，其特征在于通过调节力组装单 元的数目控制剪切和拉伸力场的大小在挤出过程中实现聚丙烯分子链在熔体中不同程度 的预取向，从而在挤出后冷却中得到具有不同取向程度的结晶结构的增强聚丙烯材料。3. 根据权利要求1所述的制备增强聚丙烯材料的方法，其特征在于通过调节力组装单 元的类型控制双向拉伸力场在挤出方向和垂直于挤出方向的强度，在挤出过程中实现聚丙 烯分子链在熔体中沿不同方向的预取向，从而在挤出后冷却中得到沿着不同方向具有不同 取向程度的结晶结构的增强聚丙烯材料，减弱聚丙烯制品在不同方向的强度差异。4. 根据权利要求1所述的制备增强聚丙烯材料的方法，其特征在于第二步中经牵引 冷却成型的样品可放置在不同恒定温度下进行退火处理，退火温度80~145°C，退火时间 2~15h，退火处理可以使在挤出过程中未能充分结晶的预取向聚丙烯分子链进一步规整排 列结晶，提高聚丙烯中的串晶的含量和完善程度，聚丙烯制品的强度可以得到进一步提高。5. 根据权利要求1所述的制备增强聚丙烯材料的方法，其特征在于第二步所用的挤 出机（1)的加料口、输送段、熔融段、均化段，汇流器，（2)单个或多个力组装单元，（3)的 温度分别为 150Γ~170Γ、200Γ~220Γ、200Γ~220Γ、200Γ~220Γ、190Γ~220Γ、 190。。~21(TC〇
【专利摘要】本发明公开了一种增强聚丙烯材料的制备方法，其特点是在加工过程中调控聚丙烯的结晶形态，从而提高其力学性能。本发明是在加工过程中通过对力组装单元个数和类型的调整对聚丙烯熔体施加一定的剪切和双向拉伸力场，在力场的作用下，聚丙烯的结晶形态演变为沿不同方向取向的串晶结构，可以显著的提升聚丙烯材料的拉伸强度，减弱聚丙烯制品沿挤出方向和垂直于挤出方向的力学强度差异。本发明在现有的传统挤出设备上增加力组装单元，操作简单，可连续生产，控制方便，质量稳定，生产效率高，具有很好的工业化和市场前景，可广泛应用于制备高强度聚丙烯板材、片材以及膜材料。
【IPC分类】B29C47/00, B29C47/08
【公开号】CN105383029
【申请号】CN201510828691
【发明人】吴宏, 王萃林, 郭少云, 夏立超, 王建峰
【申请人】四川大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月24日