[发明专利]制备原位成纤化高分子复合材料的挤出成型装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备原位成纤化高分子复合材料的挤出成型装置及方法。

背景技术

通过聚合物改性方法以达到所需要的应用要求一直得到人们的广泛关注。在 各种改性方法中，纤维增强是一种非常普遍的改性方法，所用的主要是玻璃纤维、 碳纤维、Kevlar等无机或有机的宏观纤维，这些纤维填充到树脂基体中能起到 明显的增强效果，但会使复合材料的加工粘度急剧增大，同时也增加了对加工 机械的磨耗。近年来，一种被称作原位复合的增强方式引起人们的关注，这种复 合方式是指相容性有限的两种聚合物在熔融共混过程中，分散相因受剪切、拉伸 作用而沿流动方向变形、取向，在基体中就地形成增强纤维，由此所得的材料就 称为原位复合材料(G.Kiss，Polym Eng Sci，1987，27：410)。原位复合材料 中成纤材料大致分为两种：热致性液晶高分子和高熔点热塑性塑料。

目前研究较为广泛的是高熔点热塑性塑料在低熔点热塑性塑料中原位成纤 化(李忠明等，中国专利，ZL01128896.5；X D Li，et al.Polym Eng Sci，1999， 39：881；Z M Li，et al.Polym-Plast Tech Eng，2002，41(1)：19)。实现该种 原位成纤化方法目前大致有两种：一种是将两种类型热塑性塑料共混后进行固相 拉伸，然后在两组分熔点之间退火，使作为基体的低熔点组分分子链解取向，保 持作为分散相的高熔点组分的取向相结构，这可称为“熔融挤出-固相拉伸-退 火处理”方法(S Fakirov，et al.Macromolecules，1993，26：5219；S Fakirov， et al.Adv Mater，1994，6：395)；另一种是在共混挤出时，趁未固化前对熔体 进行热拉伸，使分散相的高熔点组分形成纤维，并淬冷将纤维保持下来这可称为 “熔融挤出-热拉伸-淬火”方法(Z M Li，et al.J Mater Tech Eng，2002， 18：419；MF Boyaud，et al.Polymer，2001，42：6515)。但是“熔融挤出-固相 拉伸-退火处理”方法，工艺过程复杂，效率低，很难进行工业化推广；“熔融 挤出-热拉伸-淬火”方法虽然工艺过程相对简单，但工艺条件控制特别是成纤 温度、拉伸速度等要求较高，很难进行连续化生产。迄今为止，还没有报道专门 用于制备原位成纤化的高分子复合材料的挤出成型口模。

针对上述不足，需探索一种专用于制备原位成纤化高分子复合材料的装置及 方法，以解决现有制备技术中工艺过程复杂、效率低、工艺条件要求苛刻等问题， 并能适应工业化、连续化的生产。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种制备原位成纤化高分子复合材料的挤出成型装 置，该装置很好的克服了现有制备技术中工艺过程复杂、效率低、工艺条件要求 苛刻等缺点，并能适应工业化、连续化的生产。

本发明的制备原位成纤化高分子复合材料的挤出成型装置，包括依次连接的 成纤层挤出机、连接器和定型器，所述连接器和定型器之间设置有取向器，所述 取向器包括模块和壳体，模块设置于壳体内并与壳体之间形成两条两端汇合中间 分开的成纤流道，所述成纤流道的入口与连接器的出口连接，成纤流道出口与定 型器入口连接。

进一步，还包括保护层挤出机和汇合器，所述汇合器内设置两条保护层挤出 流道，所述保护层挤出流道一端与汇合器出口连接，另一端与保护层挤出机通过 连接器连接，两条保护层挤出流道之间设置成纤层挤出流道，所述成纤层挤出流 道一端与成纤流道出口连接，另一端与汇合器出口连接，所述汇合器的出口与定 型器连接；

进一步，所述连接器和定型器之间沿纵向并列设置有至少两个相互连接的取 向器，与各取向器对应的成纤流道依次连通；

进一步，所述成纤流道为弧形结构；

进一步，所述成纤流道为横截面两端大中间小的结构；

进一步，所述成纤流道的两端形状和尺寸相同；

进一步，所述汇合器的出口横截面为矩形。

本发明还提供一种制备原位成纤化高分子复合材料的方法，包括以下步骤：

a)干燥：将成纤材料和高分子基体材料分别干燥至按重量百分比含水率为 0.01～0.05％；

b)混合：将干燥并冷却后的成纤材料和高分子基体材料放入混合机中进行 混合，得到混合料；