[发明专利]一种皮芯结构复合纤维及高性能纤维基复合板材

说明书

本发明公开了一种皮芯结构复合纤维及高性能纤维基复合板材，属于材料学领域。本发明将以重量份计的聚合物A 85～99份，聚合物B 1～15份，润滑剂0.1～5份和功能性助剂0.1～5份经螺杆挤出机熔融共混挤出，随后将挤出物在一定条件下进行拉伸处理，即得到所述的皮芯结构复合纤维。将所述皮芯结构复合纤维逐层按一定角度紧密堆叠，随后经热压成型即得一种高性能纤维基复合板材。与传统的共挤出和熔融纺丝技术相比，本发明所公开的皮芯结构复合纤维制备工艺简单、成本低且性能优良，可用于制备能够完全回收利用的高性能织物、片材、板材以及全聚合物复合材料。

技术领域

本发明涉及一种皮芯结构复合纤维及高性能纤维基复合板材，属于材料学领域。

背景技术

皮芯结构纤维是指由两种组分以皮芯结构的形式沿纤维轴向连续排列而形成的复合纤维。自1960年日本出现简单的皮芯复合材料以来，各种性能优良的皮芯结构纤维已被研制出来并得到了不同程度地推广。从1966年开始，以聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯等为芯，以含氟聚合物或聚甲基丙烯酸甲酯为皮的皮芯结构光导复合纤维相继被美国杜邦、日本三菱和东丽等公司商业化生产。1977年日本智索株式会社推出了聚乙烯/聚丙烯皮芯结构的ES纤维，该产品被广泛用于生产热风、热轧非织造布。

近年来基于皮芯结构纤维的纤维增强复合材料也达到了相应的发展，如专利CN103112224A公开的一种性能优良且加工窗口较宽的自增强聚丙烯复合材料。专利CN103707583A首先通过多层共挤制备三层聚丙烯功能膜(上下两层为低熔点粘合剂，中间层为熔点较高的聚丙烯)，随后将聚丙烯纤维或扁丝与功能膜热压复合形成聚丙烯带，最后将聚丙烯带叠加热压获得了一种本体增强聚丙烯复合板。

尽管上述皮芯结构纤维或基于皮芯结构纤维制备的复合材料具有优良的性能，其生产方法却较为复杂。如最常用的熔融复合纺丝技术，从原料到成品之间包含聚合物切片、干燥、螺杆熔融挤压、计量、复合喷丝、冷却成形、卷绕、拉伸、蜷曲等将近十个步骤。多层功能膜也需要复杂的多层共挤及后续成型技术。因此，从提高皮芯结构纤维的生产效率、拓宽其应用领域的角度考虑，极有必要发明一种工艺简单、操作便捷的高性能皮芯结构纤维的制备方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种简单易行的高性能皮芯结构复合纤维的制备方法，并公开了一种基于所述复合纤维的高性能纤维基复合板材的制备方法。

本发明公开了一种皮芯结构复合纤维，所述复合纤维的制备方法包括以下步骤：

(1)将聚合物A、聚合物B、润滑剂和功能性助剂按照以下重量份配比经挤出机熔融共混挤出，其中聚合物A85～99份，聚合物B1～15份，润滑剂0.1～5份，功能性助剂0.1～5份；

(2)将挤出物分别经热辊牵引拉伸、在温度恒定的烘箱进行拉伸处理、热辊牵引拉伸，或者将挤出物直接经热辊牵引进行拉伸处理，即得到所述的皮芯结构复合纤维。

在一种实施方式中，所述拉伸的总的拉伸倍率为5～40。

所述步骤(1)中挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，熔融共混温度为聚合物A的熔点以上1～50℃，螺杆转速为50～400rpm；所述步骤(2)中热辊和烘箱内的温度为聚合物A的玻璃化转变温度以上5℃至聚合物A的熔点以下5℃。

所述聚合物A和聚合物B可以是：

(1)聚合物A为聚丙烯，聚合物B为丙烯单元重量百分含量为60～98％的丙烯基共聚物，优选乙烯-丙烯共聚物，

或聚合物B为乙烯单元重量百分含量为60～98％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；或者

(2)聚合物A为高密度聚乙烯，聚合物B为乙烯单元重量百分含量为60～98％的乙烯基共聚物，优选乙烯-丙烯共聚物或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

聚合物A的数均分子量为10～100万，优选为20～80万。