本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域，尤其是一種采用雙鋼帶壓機(jī)加壓連續(xù)制備聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)：

聚丙烯來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，是五大通用塑料之一，具有良好的物理機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性和易加工成型等特點(diǎn)；但聚丙烯也存在缺點(diǎn)，如強(qiáng)度不高、成品收縮率大、制品易翹曲等。為了克服這些缺點(diǎn)，一般采用共聚改性、共混、復(fù)合增強(qiáng)等對(duì)其進(jìn)行改性。

當(dāng)前聚丙烯改性一般以玻纖、無(wú)機(jī)物納米粒子、有機(jī)物共混接枝等為主，由于與聚丙烯不屬于同種物質(zhì)，基體和增強(qiáng)體之間必然存在物理化學(xué)性質(zhì)的差異，相容性不好，于是研究人員開(kāi)始開(kāi)發(fā)和研究基體和增強(qiáng)體為同種物質(zhì)的復(fù)合材料。

1975年，英國(guó)Capitai和Porter以高密度聚乙烯為基礎(chǔ)首次提出了單一聚合物復(fù)合材料（SPCs，single polymer composites）的概念。

1993年，Hine和Ward采用熱壓法成功制備了聚乙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料，但加工溫度窗口很小。

2007年，Alcock和Peijis采用共擠出法成功制備了聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料，共聚聚合物樹(shù)脂的使用較大地?cái)U(kuò)大了加工溫度窗口。

2012年，Kmetty á和Bárány T采用注塑成型工藝制備了聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料，聚丙烯熱塑性彈性體的使用進(jìn)一步擴(kuò)大了加工溫度窗口。

目前自增強(qiáng)復(fù)合材料的主要制備方法有熱壓法、過(guò)熱法和薄膜嵌入熱壓法等。

熱壓法是通過(guò)使用同種材料的纖維、帶、織布與基體進(jìn)行加熱加壓的方式制備復(fù)合材料，也是最成熟、最主要的制備方法，但其加工溫度窗口很小。

過(guò)熱法是通過(guò)拉伸纖維，限制其收縮，從而控制纖維中分子鏈的自由移動(dòng)，纖維的熔融溫度將提高，并高于未拉伸取向的纖維，但工藝較為復(fù)雜，成本較高。

層壓成型法是先將樹(shù)脂基體熱壓成薄膜，再和纖維或織物交替堆疊放置，熱壓，制備復(fù)合材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服以上幾種工藝的缺陷而提供一種加工溫度窗口大、高性能的聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明制備聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)方案如下：

步驟（1）首先，將低熔點(diǎn)聚丙烯樹(shù)脂擠出成熔體或者直接使用薄膜；步驟（2）再與冷卻到10℃-20℃或常溫的高熔點(diǎn)聚丙烯纖維或纖維織物堆疊成“三明治”結(jié)構(gòu)，基體層和纖維層交替或間隔組成；步驟（3）最后利用雙鋼帶壓機(jī)加壓實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，即得到聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料。

所述步驟（1）的低熔點(diǎn)聚丙烯為低熔點(diǎn)的共聚聚丙烯。

所述步驟（2）的“三明治”結(jié)構(gòu)中纖維層層數(shù)為1層及以上層數(shù)。

所述步驟（3）所用設(shè)備為雙鋼帶壓機(jī)，熱壓溫度為160-180℃，鋼帶運(yùn)行速度為0.1-15m/min，熱壓的壓力為3-15MPa。

與現(xiàn)存技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

（1）熱壓溫度范圍為20℃，極大地拓寬了加工溫度窗口；（2）熱壓過(guò)程中，聚丙烯樹(shù)脂全部熔融，聚丙烯纖維表面部分熔融，能較好地浸漬纖維，纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本保持完好，分子取向沒(méi)有被破壞，基體與纖維之間的粘結(jié)良好，極大地提高了復(fù)合材料的拉伸性能、彎曲性能和抗沖擊性能，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)125MPa，彎曲強(qiáng)度可達(dá)31MPa；（3）本發(fā)明采用雙鋼帶壓機(jī)，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低；（4）基體與增強(qiáng)體都是聚丙烯，利于材料的回收，環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明“三明治”結(jié)構(gòu)示意圖的一種，但不僅限于這種結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為聚丙烯纖維層，2為聚丙烯樹(shù)脂層。

圖2 為本發(fā)明雙鋼帶壓機(jī)生產(chǎn)示意圖中的一種，其中1為聚丙烯薄膜，2為聚丙烯纖維，3為鋼帶驅(qū)動(dòng)輪，4為雙鋼帶壓機(jī)的預(yù)熱段，5為雙鋼帶壓機(jī)的加熱加壓段，6為雙鋼帶壓機(jī)的冷卻保壓段。

圖3 為本發(fā)明雙鋼帶壓機(jī)生產(chǎn)示意圖中的一種，其中1為聚丙烯薄膜，2為聚丙烯纖維，3為預(yù)熱烘道，4為鋼帶驅(qū)動(dòng)輪，5為雙鋼帶壓機(jī)的加熱加壓段，6為雙鋼帶壓機(jī)的冷卻保壓段。

圖4 為本發(fā)明雙鋼帶壓機(jī)-擠出機(jī)生產(chǎn)示意圖中的一種，其中1為擠出機(jī)，2為聚丙烯熔體，3為聚丙烯纖維，4為鋼帶驅(qū)動(dòng)輪，5為雙鋼帶壓機(jī)的預(yù)熱段，6為雙鋼帶壓機(jī)的加熱加壓段，7為雙鋼帶壓機(jī)的冷卻保壓段。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但保護(hù)范圍并不受此限制。

實(shí)施例1

一種采用雙鋼帶壓機(jī)加壓連續(xù)制備聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料的方法：

（1）首先，將共聚聚丙烯樹(shù)脂粒料在壓片機(jī)上制備成0.1mm的聚丙烯基體薄膜，壓片機(jī)溫度為200℃，壓力為10MPa，時(shí)間為5min；（2）將（1）中制得的聚丙烯基體薄膜和聚丙烯纖維織物進(jìn)行裁剪成寬度為0.5m尺寸大小，并堆疊成“三明治”結(jié)構(gòu)，聚丙烯纖維織物層數(shù)為5層，聚丙烯基體薄膜為6層；（3）將（2）中“三明治”結(jié)構(gòu)放入雙鋼帶壓機(jī)中進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為175℃，熱壓壓力為10MPa，鋼帶的運(yùn)行速度為1.5m/min，制備獲得聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料板材。

經(jīng)性能測(cè)試，實(shí)施例1方法制備的聚丙烯自增強(qiáng)復(fù)合材料具有較佳的力學(xué)性能，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)125MPa，彎曲強(qiáng)度可達(dá)31MPa，抗沖擊性能良好。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明技術(shù)范圍作出任何限制，即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。