[发明专利]一种超高分子量聚乙烯/连续纤维复合板材的制备方法

说明书

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯/连续纤维复合板材的制备方法。该方法包括：(1)将超高分子量聚乙烯、高碳直链烃及抗氧化剂混合后混炼挤出，得到黏流态挤出物；所述高碳直链烃为碳原子数为10～16的正构烷烃；(2)黏流态挤出物与连续纤维织物复合后进行热挤压，得到热挤压物；(3)将热挤压物依次进行热浸润、冷却后冷挤压和萃取处理，得到复合板材。本发明利用高碳直链烃在高温下溶解超高分子量聚乙烯，后续通过冷挤压、萃取把高碳直链烃取出，实现超高分子量聚乙烯与连续纤维织物的热挤压复合成型。整个成型过程中无需复杂特殊设备，适于工业化连续生产，而且所得复合板材表现出优良的力学性能。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯/连续纤维复合板材的制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性及耐低温性能，是一种具有优异综合物理机械性能的工程塑料。然而，它的刚性较低，特别是由于分子量大，分子链间的缠结度高，无法应用普通的挤出或者注塑成型方法加工，因此，限制了它的应用范围。目前超高分子量聚乙烯制品的生产仍然以压制-烧结方法为主，生产效率较低。

解决超高分子量聚乙烯加工难题一般有两种途径，一是应用特殊设计的机械设备；二是添加一些改性助剂来改善超高分子量聚乙烯的加工流动性，从而使其在相对较温和的条件下实现挤出或注塑成型。例如，申请公布号为CN106317547A的中国发明专利申请公开了一种挤出成型用超高分子量聚乙烯组合物，包括超高分子量聚乙烯40～85份，高分子量聚乙烯15～60份，长链支化聚乙烯5～10份，加工助剂0.4～4.0份，流动改性剂1.0～3.0份，耐磨助剂1～10份，主要解决超高分子量聚乙烯流动性困难，难以用普通的模压、基础和注塑成型方法加工的问题。

以上两种途径中，第一种途径需要使用特殊设计的机械设备，造价昂贵；第二种途径虽然成本降低，实现过程相对容易，但力学性能会显著降低。然而，要实现超高分子量聚乙烯与连续纤维的复合则更加困难，目前还没有这样的设备与技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高分子量聚乙烯/连续纤维复合板材的制备方法，解决现有超高分子量聚乙烯材料刚性不高的问题，从而可扩大其应用范围。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种超高分子量聚乙烯/连续纤维复合板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将超高分子量聚乙烯、高碳直链烃及抗氧化剂混合后混炼挤出，得到黏流态挤出物；所述高碳直链烃为碳原子数为10～16的正构烷烃；

(2)黏流态挤出物与连续纤维织物复合后进行热挤压，得到热挤压物；

(3)将热挤压物依次进行热浸润、冷却后冷挤压和萃取处理，得到复合板材。

本发明的超高分子量聚乙烯/连续纤维复合板材的制备方法，利用高碳直链烃在高温下溶解超高分子量聚乙烯，后续通过冷挤压、萃取把高碳直链烃取出，实现超高分子量聚乙烯与连续纤维织物的热挤压复合成型。整个成型过程中无需复杂特殊设备，适于工业化连续生产，而且所得复合板材表现出优良的力学性能。

优选地，步骤(1)中，超高分子量聚乙烯、高碳直链烃及抗氧化剂组成的混合物中，超高分子量聚乙烯的质量含量为20～35％。混合物中抗氧化剂的质量含量为1～3％。所述抗氧化剂为市售常规品种，可选择抗氧剂1010、抗氧剂264等。

优选地，步骤(1)中，所述混炼挤出的挤出温度为150～170℃。进一步优选地，所述混炼挤出采用三段式混炼挤出机，三段温度依次升高，分别为100～120℃、120～135℃、150～170℃。