例5 (1) 选用聚丙烯（PP，HP400R，荷兰利安德巴塞尔公司）和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 嵌段共聚物（SEBS，G1652,科腾高性能聚合物公司）作为实验原料，两者的熔融指数分别为 25g/10min(230°C，2. 16Kg)和 5.0g/10min(230°C，5Kg)。将质量配比为 70/30 的聚丙烯和 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的共混物经过双螺杆挤出混合造粒、真空干燥处理后 待用，双螺杆挤出造粒各段温度设置为155-215-215-2KTC; (2) 将干燥后的共混母粒投入到由单螺杆挤出机（1)、汇流器（2)、力组装单元（3)、冷 却辊（4)构成的多级拉伸装置(参见图1)的单螺杆挤出机中。经6个一分为8力组装单元， 从出料口流出，经牵引压延冷却后得到厚度约为1. 6mm的PP/SEBS复合材料。单螺杆挤出 机（1)的加料口、输送段、熔融段、均化段的温度分别为155 °C、210 °C、215 °C、215 °C;汇流器、 力组装单元的温度分别为215°C、210°C。牵引辊的牵引速率为300rpm，牵引辊上下辊间距 为1. 5mm。牵引辊上下辊的温度为30°C。
[0040] 所得聚丙烯基复合材料的基体结晶形态取向显著提高，结晶度也有明显提高，达 到46. 7% ;室温下复合材料的拉伸屈服强度为48. 9MPa，片材厚度方向的缺口冲击强度为 42. 8KJ/m2〇
[0041] 对比例3 (实施例5的对比例） (1) 选用聚丙烯（PP，HP400R，荷兰利安德巴塞尔公司）和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 嵌段共聚物（SEBS，G1652,科腾高性能聚合物公司）作为实验原料，两者的熔融指数分别为 25g/10min(230°C，2. 16Kg)和 5.0g/10min(230°C，5Kg)。将质量配比为 70/30 的聚丙烯和 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的共混物经过双螺杆挤出混合造粒、真空干燥处理后 待用，双螺杆挤出造粒各段温度设置为155-215-215-2KTC; (2) 将干燥后的共混母粒投入到由单螺杆挤出机（1)、汇流器（2)、力组装单元（3)、冷 却辊（4)构成的多级拉伸装置(参见图1)的单螺杆挤出机中。作为对比例，本次实验没有 使用力组装单元。从出料口流出，经牵引冷却辊牵引压延冷却后得到厚度约为1.6mm的PP/ SEBS复合材料。单螺杆挤出机（1)的加料口、输送段、熔融段、均化段的温度分别为155°C、 210 °C、215 °C、215°C;汇流器、力组装单元的温度分别为215 °C、210 °C。牵引辊的牵引速率 为300rpm，牵引辊上下辊间距为1. 5mm。牵引辊上下辊的温度为30°C。
[0042] 所得聚丙烯基复合材料的基体结晶形态为球晶结构，结晶度为41. 9% ;室温下复 合材料的拉伸屈服强度为20. 2MPa，片材厚度方向的缺口冲击强度为41. 7KJ/m2。
[0043] 将上述实施例与相应对比例进行对比，得出以下表一。
[0044] 表一实施例和对比例结晶度拉伸屈服强度
从实施例和对比例结晶度及力学性能表中可以看出，通过调整力组装单元的类型和数 目控制聚合物基体和分散相的形态结构，进而制备出形态结构性能可控的同时具有较高强 度和韧性的聚丙烯基复合材料，实现了对聚丙烯的协同增强增韧。
【主权项】
1. 一种协同增强增韧聚丙烯基复合材料及其制备方法，其特征在于该方法包括如下步 骤： 第一步：将聚丙烯和增韧剂经过双螺杆挤出机混合造粒，真空干燥处理后待用； 第二步：将干燥后的母粒投入到由挤出机（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；共 混合金熔体流经汇流器（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实现了不 同程度的预取向，增韧剂分散相形态在熔体中实现不同程度的预取向变形，聚丙烯/增韧 剂复合熔体再经牵引冷却辊（4)快速牵引压延成型，即可得到协同增强增韧聚丙烯基复合 材料。2. 根据权利要求1所述的制备协同增强增韧聚丙烯基复合材料的方法，其特征在于通 过调节力组装单元的数目控制沿挤出方向的拉伸力场强度，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及增韧剂分散相形态在熔体中实现不同程度的预取向变形， 从而在挤出后压延成型中得到具有不同取向程度的结晶结构及增韧剂分散相原位成纤的 协同增强增韧聚丙烯基复合材料。3. 根据权利要求1所述的制备协同增强增韧聚丙烯基复合材料的方法，其特征在于通 过调节力组装单元的类型和数目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不同方向的预取向及实现增韧剂分散相形态在 熔体中不同方向的预取向变形，从而在挤出后压延成型中得到具有不同取向方向的结晶结 构及增韧剂分散相原位成片的协同增强增韧聚丙烯基复合材料。4. 根据权利要求1所述的制备协同增强增韧聚丙烯基复合材料的方法，其特征在于第 一步中增韧剂的加入量为聚丙烯质量的1〇%~40%。5. 根据权利要求1所述的制备协同增强增韧聚丙烯基复合材料的方法，其特征在于第 一步中的增韧剂可以是聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯/ 丁二 烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯晴/ 丁二烯/苯乙烯共聚物及乙烯/乙 酸乙烯共聚物、聚乙烯类弹性体等，或者是高抗冲橡胶，如苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚 物、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶及丁腈胶等。6. 根据权利要求1所述的制备协同增强增韧聚丙烯基复合材料的方法，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)，牵引冷却辊（4)的温度分别为 150°C~165°C、200°C~220°C、200°C~220°C、 200°C~220°C、200°C~220°C、200°C~210°C、20~40°C。7. 根据权利要求1所述的制备协同增强增韧聚丙烯基复合材料的方法，其特征在于第 二步所用的挤出机的牵引辊上下辊间距与挤出机口模厚度之比小于等于1，冷却牵引辊的 牵引速率与挤出速率之比大于等于1。
【专利摘要】本发明公开了一种协同增强增韧聚丙烯基复合材料的制备方法，其特点是在挤出成型加工过程中，在外加应力场的刺激作用下，聚丙型基体的结晶形态演变为高取向紧密排列的串晶结构，串晶结构的形成能够显著提高聚丙烯材料的强度；而增韧剂分散相形态在拉伸力场及压延力场的作用下从球状或者椭球状向纤维状和片状演变，而纤维或者片状分散相形态的形成能够分别显著的提高聚丙烯材料的韧性。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高韧性的聚丙烯基板材、片材以及膜材料。
【IPC分类】C08L53/02, B29C69/02, C08L23/12, C08L23/08
【公开号】CN105398062
【申请号】CN201510821657
【发明人】吴宏, 王建峰, 郭少云, 夏立超
【申请人】四川大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月24日