CN101100536A - 含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有异相附生结晶晶间搭桥织构的聚合物合金制品及其制备方法。聚合物合金制品的结构为由形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的附生相聚合物A在取向的基底相聚合物B上附生结晶形成的交错重叠结构，附生相聚合物A层的有序晶体的片晶c轴与基底相聚合物B片晶c轴相交，取向基底相聚合物重量百分比含量50-99％，附生相聚合物重量百分比含量1-50％。本发明公开的含有异相附生结晶晶间搭桥织构这种特殊形态结构的聚合物合金，其内部形成有序晶体增强相交叉编织结构，两相的界面粘结强度极高，同时两相晶区的互相搭桥也大幅度减少了非晶区缺陷，使聚合物合金的强度、刚度、延展性和耐环境应力性能等都得到极大的提高。

Description

含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品及其加工方法

一、技术领域

本发明属于高分子聚合物材料加工技术领域，更具体地说，是涉及一种高力学性能的聚合物合金制品及其加工方法。

二、背景技术

随着航空航天、军工、汽车、运动器材、化工等领域对轻质、高强度、高模量、耐腐蚀材料的迫切需求，研究开发低成本高性能的聚合物及其制品具有巨大的发展前景。工程塑料的模量和强度相对较高，能够满足某些场合对高性能聚合物材料的部分需求，但高性能工程塑料也存在产量低、价格高、加工困难等不足。通用聚合物的高性能化一直是人们探索和发展的重要方向，高性能化的手段主要集中于聚合物的合金化和复合增强。通用塑料及工程塑料的合金化，是将多种不同性能的聚合物进行共混改性制成聚合物合金以提高综合性能，可以满足许多常规的工业应用，但难以满足某些应用领域对于高强度高模量的需要。复合增强是将聚合物与增强纤维(碳纤维、玻璃纤维、天然纤维等)或者其他材料(如无机颗粒等)进行配混制成复合材料以提高复合体系的强度、刚度、硬度等综合性能，但是材料成本和加工费用较高。

从高分子链结构特性来看，聚合物具有极高的理论强度，例如聚乙烯按C-C共价键计算的极限强度高达32.5GPa，而通常成型的聚乙烯的拉伸强度不及其理论强度的千分之一，根源在于在通常成型的聚合物中，分子链为无规卷曲或折叠构象，结晶形态以球晶为主，材料中存在着各种缺陷等。诺贝尔化学奖获得者Staudinger教授曾经指出：通过有意识地利用大分子内和大分子间的不同作用力，尽可能地伸展以C-C键结合的大分子链，造成链的刚直取向，就有可能获得高模量高强度的高分子材料。聚合物的自增强就是利用特殊的成型方法控制聚合物形态，在材料内部构造有序排列取向的晶体或刚性分子链作为材料自身的增强相，从而大幅度提高其力学性能，达到增强的效果。制备自增强聚合物主要有溶/熔相外场诱导成型和固相形变等方法。

溶/熔相加工方法主要是对高分子溶液或者熔体施加拉伸或者剪切力场，使其内部形成沿外力场方向有序排列的较为规整的结构，然后设法将这种规整结构冻结下来，通常利用外场诱导结晶形成伸展链晶体或串晶形态达到增强效果。溶/熔相加工方法包括凝胶纺丝、熔体拉伸和在特定温度场、外力场下的挤出和注射成型等技术方法。熔体成型的自增强聚合物主要含有串晶结构，溶液成型加工并经过高倍拉伸的高分子制品主要含有伸展链晶体，这两种形态是极显著的分子链c轴取向，横向的性能由片晶内分子链间的范德华力提供，横向易脆性断裂。

固相形变是制备高强度高模量自增强聚合物的有效方法，是利用固态下的大范围形变作用使高分子材料产生很大的塑性变形(包括晶区与非晶区)，实现材料内部分子链的高度取向，常采用冷拉伸、固态挤出、固态辊压等技术。冷拉伸是在低于材料熔点的条件下，对聚合物进行高倍或超倍拉伸使之发生大范围塑性形变，分子链在拉伸力场下运动、滑移，沿拉伸方向取向，适合制备高强度、高模量的纤维、线材等小截面尺寸制品或者棒材、管材等截面形状简单的制品。固态挤出是在低于聚合物熔点条件下施加压力将其挤出口模，固态聚合物在通过口模时发生大范围形变，使分子链取向并且被有效保持在制品中，获得极高的力学性能。固态挤出有两种方法：一种是静液压挤出，所需的挤出压力由柱塞经润滑液(通常为蓖麻油)传递至料坯，料坯形状与口模相配合，以保证润滑液不漏失。静液压用油可以减小摩擦从而降低挤出压力，但挤出速率低、设备复杂、操作繁琐、适用面窄。另一种是直接固态挤出，即将预成型的料坯(实心棒材)置入料筒中预热，直接在柱塞推动下挤出口模。直接固态挤出，其设备和操作简单、容易改变口模形状和拉伸比，但挤出阻力大，要求的挤出压力高。固态共挤技术可以降低挤出阻力，是将预压成型的高密度聚乙烯(HDPE)圆柱纵向对剖后，用细砂纸打光剖面，把难以直接固态挤出的原料以薄片的形式夹于其中，一起置于料筒中，并在组装的料坯柱尾部加盖一层HDPE垫片以改善应力的传递，HDPE只起加工助剂的作用，这样可以在无润滑和加温的加工条件下，以较高的挤出速率制得大拉伸比的高强度高模量的薄膜。但是很显然，这种固态共挤出的坯料制备和加料繁琐、制品形状简单、需要进行共挤出物的分离处理。固相形变制备的自增强聚合物的形态为晶区与非晶区周期交替排布的分子链沿c轴高度取向结构，横向较脆，且非晶区缺陷多。

三、发明内容

本发明针对现有技术加工的聚合物合金、聚合物基复合材料、自增强聚合物等存在的不足，旨在提供一种含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品及其加工方法，以更简便的操作和更高的效率生产更高强度和模量的聚合物产品。

本发明提供的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品的技术方案如下：

本发明所提供的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品的结构为交错重叠结构，由可以形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的附生相聚合物(以A代表)在取向的基底相聚合物(以B代表)上附生结晶形成，取向基底相聚合物重量百分比含量为聚合物合金总重量的50-99％，优选为聚合物合金总重量的75-95％，附生相聚合物层的有序晶体的片晶c轴与基底相聚合物片晶c轴相交，交角最好不要小于30度，优选30-60度，附生相聚合物重量百分比含量为聚合物合金总重量的1-50％，优选为聚合物合金总重量的5-25％，且分散在聚合物合金中的附生相聚合物分散相层的单层厚度最好为50-300纳米。

上述所说的，可以形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的附生相聚合物(以A代表)与基底相聚合物(以B代表)组合对A/B，可以是聚乙烯/聚丙烯，聚丙烯/聚酰胺等。所说的聚乙烯可以是各种类型的聚乙烯，如低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯等。所说的聚丙烯可以是等规聚丙烯、间规聚丙烯、茂金属聚丙烯等。所说的聚酰胺可以是各种类型的聚酰胺，如聚酰胺6、66、11、12等型号。

以上所述的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品的加工方法，分为半固态加工方法和固态加工方法两种。

1、半固态加工方法主要包括以下工艺步骤：

(1)、熔融共混：将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物混合，置入螺杆式挤出机中加热、塑化、熔融共混均匀后挤出；

(2)、坯料预成型：可以用两种方式预成型坯料：

a、挤出机熔融挤出的聚合物共混物熔体直接进入坯料口模和定型装置，经过冷却成型为实心的圆柱形或者异形棒材、中空的圆柱形或者异形管状的聚合物合金坯料；

b、挤出机熔融塑化均匀的聚合物共混物被挤出、拉条、冷却、切粒，再将粒料置入圆柱形或者异形型腔的压制模具中熔融加压、冷却成型为所需形状的实心或者中空的聚合物合金坯料；

(3)坯料的预加热：将预成型的聚合物合金坯料进行加热，使其温度升至附生相聚合物熔点温度与基底相聚合物熔点温度之间的某一温度，此时高熔点聚合物处于固态，低熔点聚合物处于熔融态，定义此状态下的聚合物合金体系为半固态；

(4)半固态加工成型：对已经预热至半固态的聚合物合金坯料施加拉伸作用，使其产生塑性拉伸变形，并使其达到设计的几何形状和尺寸。根据制品形状、尺寸、精度的不同要求，拉伸作用的实现可以采用自由拉伸、口模拉伸、静液压挤出、柱塞挤出、辊压等加工技术。

2、固态加工方法主要包括以下工艺步骤：

(1)熔融共混：将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物混合，置入螺杆式挤出机中加热、塑化、熔融共混均匀后挤出；

(2)坯料预成型：可以用两种方式预成型坯料：

a、挤出机熔融挤出的聚合物共混物熔体直接进入坯料口模和定型装置，经过冷却成型为实心的圆柱形或者异形棒材、中空的圆柱形或者异形管状的聚合物合金坯料；

b、挤出机熔融塑化均匀的聚合物共混物被挤出、拉条、冷却、切粒，再将粒料置入圆柱形或者异形型腔的压制模具中熔融加压、冷却成型为所需形状的实心或者中空的聚合物合金坯料；

(3)坯料的预加热：将预成型的聚合物合金坯料进行加热，使其温度升至低于附生相聚合物熔点温度的温度，此时的聚合物合金体系为固态；

(4)固态加工成型：对已经预热的固态聚合物合金坯料施加拉伸作用，使其产生塑性拉伸变形，并使其达到设计的几何形状和尺寸。根据制品形状、尺寸、精度的不同要求，拉伸作用的实现可以采用自由拉伸、口模拉伸、静液压挤出、柱塞挤出、辊压等加工技术。

(5)热处理：将拉伸变形后的制品再次进行加热，使其温度升至高于附生相聚合物熔点而低于基底相聚合物熔点的温度进行热处理。

聚合物的异相附生结晶是一种结晶聚合物在另一种结晶聚合物取向基底上的附生结晶现象，附生相聚合物片晶的c轴与基底相聚合物片晶的c轴呈一定角度的交角，形成编织结构。而且两种聚合物片晶分别成为连结对方晶区和非晶区的桥梁，而非晶区是材料的性能薄弱点，因此这种晶间搭桥织构连结可以使两者的弱点均得到加强，产生力学性能的正协同效应，使含有晶间搭桥织构的材料的强度、模量和延展性都大幅度提高。本发明正是利用聚合物异相附生结晶这一原理开发出来的一种含有晶间搭桥织构的聚合物合金，其中基底相聚合物片晶的c轴沿拉伸方向取向排列，附生相聚合物片晶的c轴与拉伸方向成30-60度大角度交叉。含有这种特殊形态结构的聚合物合金，其内部形成有序晶体增强相交叉编织结构，两相的界面粘结强度极高，同时两相晶区的互相搭桥也大幅度减少了非晶区缺陷，使聚合物合金的强度、刚度、延展性和耐环境应力性能等都得到极大的提高。

本发明提供的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品的加工方法，既可生产实心的线材、棒材、薄膜、片材、异型材，也可以生产中空的管材、异型材，制品的强度模量高，工艺条件温和易于控制，切实可行。尤其是半固态挤出成型方法，挤出阻力小、挤出压力低、效率高，能直接获得高强度高模量的挤出成品，制品形状的改变可以通过更换不同形状的口模实现，改变十分方便，适合于工业化的大规模生产

四、附图说明

附图1是高强度HDPE/iPP(5/95)合金片材的广角x射线衍射(WAXD)图谱。

附图2是高强度HDPE/iPP(10/90)合金片材的拉伸断口扫描电子显微镜照片，其中图2a为纵向断口，图2b为横向断口。

附图3是高强度m-LLDPE/iPP(10/90)合金片材的广角x射线衍射(WAXD)图谱。

附图4是高强度m-LLDPE/m-PP(15/85)合金片材的广角x射线衍射(WAXD)图谱。

五、具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的非本质性的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

对比实施例

为对含有晶间搭桥织构的聚合物合金与传统自增强的纯聚合物进行性能比较，先对纯聚合物进行自增强实验。

1、聚合物原料：等规聚丙烯(iPP)，为中国石油独山子石化公司生产的T30S，熔体流动指数2.9g/10min；

2、坯料预成型：将iPP粒料置入圆柱形型腔的压制模具中，在200℃熔融加压、冷却成型为直径45毫米的实心棒材坯料；

3、坯料的预加热：将预成型的iPP坯料置入柱塞式挤出机的料筒(内径45毫米)中进行加热，每一组实验使其温度设定在低于iPP熔点的某一温度下恒温足够时间，此时iPP处于固态；

4、固态挤出：实验采用柱塞式挤出机直接挤出，制品为片材，口模出口端尺寸为40×2毫米。当预热的iPP坯料温度均匀后，柱塞在液压系统驱动下运动向坯料施加压力，坯料被挤出口模时受到拉伸变形作用，拉伸比约为20，挤出物冷却后成为片材制品。

为了与常规的熔融态成型的制品进行性能比较，用同一柱塞式挤出机在高于iPP熔点温度以上的熔融状态下制取iPP片材。

在保证挤出物良好外观质量的前提下，纯iPP片材的力学性能列于表1。

表1    纯iPP片材纵横向强度

挤出温度(℃)	纵向强度(MPa)	横向强度(MPa)	纵向提高(％)	横向提高(％)
					155	163	41	353	14
160	138	41	283	14
					170	36	36	0	0

实施例1

1、聚合物原料：聚合物组合对为高密度聚乙烯/等规聚丙烯(HDPE/iPP)，HDPE为北京燕山石油化工股份有限公司生产的5000S，熔体流动指数0.946g/10min，iPP为中国石油独山子石化公司生产的T30S，熔体流动指数2.9g/10min；

2、熔融共混与坯料挤出成型：将HDPE与iPP的粒料按照重量比为5∶95的比例进行混合，然后置入双螺杆挤出机中加热，挤出机从加料口到机头分五段加热，温度为：150℃，170℃，190℃，200℃，200℃，螺杆转速：120转/分，熔融、塑化共混均匀后挤出进入内径45毫米的圆柱形棒材口模中，定型冷却成为直径45毫米的实心HDPE/iPP聚合物合金棒材坯料；

3、坯料的预加热：将挤出成型的HDPE/iPP合金坯料置入柱塞式挤出机的料筒(内径45毫米)中进行加热，每一组实验使其温度设定在介于HDPE熔点与iPP熔点之间的温度下恒温至坯料温度均匀，此时iPP处于固态，HDPE处于熔融态，HDPE/iPP合金体系为半固态；

4、半固态挤出：实验采用柱塞式挤出机直接挤出，制品为片材，口模出口端尺寸为40×2毫米。当预热至半固态的HDPE/iPP合金坯料温度均匀后，柱塞在液压驱动下运动向坯料施加压力，坯料被挤出口模时受到拉伸变形作用，拉伸比约为20，挤出物冷却后成为片材制品。

为了与常规的熔融态成型的制品进行性能比较，用同一柱塞式挤出机在高于iPP熔点温度以上的熔融状态下制取HDPE/iPP合金片材。

HDPE/iPP(5/95)共混物经上述半固态加工方法生产出的含有晶间搭桥织构的聚合物合金片材，其基底相聚合物的片晶c轴与附生相聚合物层的片晶c轴交叉，交角为50度。

实施例2成型的HDPE/iPP(5/95)合金片材的力学性能列于表2。

表2、HDPE/iPP(5/95)合金片材的纵横向强度

挤出温度(℃)	纵向强度(MPa)	横向强度(MPa)
			145	283	40
150	310	42
			155	248	44
160	200	45

高强度HDPE/iPP(5/95)合金片材的广角x射线衍射(WAXD)图谱见图1。

实施例2

1、聚合物原料：聚合物组合对为高密度聚乙烯/等规聚丙烯(HDPE/iPP)，HDPE为北京燕山石油化工股份有限公司生产的5000S，熔体流动指数0.946g/10min，iPP为中国石油独山子石化公司生产的T30S，熔体流动指数2.9g/10min。

2、熔融共混：将HDPE与iPP的粒料按照重量比为10∶90的比例进行混合，然后置入单螺杆挤出机中加热，挤出机从加料口到机头分四段加热，温度为150℃，170℃，190℃，200℃，螺杆转速90转/分，熔融、塑化共混均匀后挤出拉条、冷却造粒。

3、坯料预成型：将HDPE/iPP共混物粒料置入圆柱形型腔的压制模具中，在200℃熔融加压、冷却成型为直径45毫米的实心HDPE/iPP聚合物合金棒材坯料。

4、坯料的预加热：将预成型的HDPE/iPP合金坯料置入柱塞式挤出机的料筒(内径45毫米)中进行加热，每一组实验使其温度设定在介于HDPE熔点与iPP熔点之间的温度下恒温保温使坯料温度均匀。此时iPP处于固态，HDPE处于熔融态，HDPE/iPP合金体系

5、半固态挤出：实验采用柱塞式挤出机直接挤出，制品为片材，口模出口端尺寸为40×2毫米。当预热至半固态的HDPE/iPP合金坯料温度均匀后，柱塞在液压驱动下运动向坯料施加压力，坯料被挤出口模时受到拉伸变形作用，拉伸比约为20，挤出物冷却后成为片材制品。

为了与常规的熔融态成型的制品进行性能比较，用同一柱塞式挤出机在高于iPP熔点温度以上的熔融状态下制取HDPE/iPP合金片材。

HDPE/iPP(10/90)共混物经上述半固态加工方法生产出的含有晶间搭桥织构的聚合物合金片材，其基底相聚合物的片晶c轴与附生相聚合物层的片晶c轴交叉，交角为50度。

实施例2成型的HDPE/iPP(10/90)合金片材的力学性能列于表3。

表3、HDPE/iPP(10/90)合金片材纵横向强度

挤出温度(℃)	纵向强度(MPa)	横向强度(MPa)
			145	267	44
150	236	42
			155	199	46
160	155	41
			165	41	38

高强度HDPE/iPP(10/90)合金片材的拉伸断口扫描电子显微镜照片见图2

实施例3

1、聚合物原料：聚合物组合对为茂金属线性低密度聚乙烯/等规聚丙烯(m-LLDPE/iPP)，m-LLDPE为日本三井化学公司生产的SP1520，熔体流动指数2.0g/10min，iPP为中国石油独山子石化公司生产的T30S，熔体流动指数2.9g/10min；

2、熔融共混与坯料挤出成型：将m-LLDPE与iIPP的粒料按照重量比为10∶90的比例进行混合，然后置入双螺杆挤出机中加热，挤出机从加料口到机头分五段加热，温度为：  150℃，170℃，190℃，200℃，200℃，螺杆转速120转/分，熔融、塑化共混均匀后挤出进入内径45毫米的圆柱形棒材口模中，定型冷却成为直径45毫米的实心m-LLDPE/iPP聚合物合金棒材坯料；

3、坯料的预加热：将挤出成型的m-LLDPE/iPP合金坯料置入柱塞式挤出机的料筒(内径45毫米)中进行加热，温度设定为140℃，保温3小时使坯料温度均匀，此时iPP处于固态，m-LLDPE处于熔融态，m-LLDPE/iPP合金体系为半固态；

4、半固态挤出：实验采用柱塞式挤出机直接挤出，制品为片材，口模出口端尺寸为40×2毫米。当预热至半固态的m-LLDPE/iPP合金坯料温度均匀后，柱塞在液压驱动下运动向坯料施加压力，坯料被挤出口模时受到拉伸变形作用，拉伸比约为20，挤出物冷却后成为片材制品。

m-LLDPE/iPP(10/90)共混物经上述半固态加工方法生产出的含有晶间搭桥织构的聚合物合金片材，其基底相聚合物的片晶c轴与附生相聚合物层的片晶c轴交叉，交角为50度。

实施例3成型的m-LLDPE/iPP合金片材的力学性能列于表4。

表4、m-LLDPE/iPP(10/90)合金片材纵横向强度

挤出温度(℃)	纵向强度(MPa)	横向强度(MPa)
			145	185	40
150	190	40
			155	245	57
160	160	43
			165	35	35

高强度m-LLDPE/iPP(10/90)合金片材的广角x射线衍射(WAXD)图谱见图3。

实施例4

1、聚合物原料：聚合物组合对为茂金属线性低密度聚乙烯/茂金属聚丙烯(m-LLDPE/m-PP)，m-LLDPE为日本三井化学公司生产的SP1520，熔体流动指数2.0g/10min，m-PP为埃克森美孚化工公司的Achive3854，熔体流动指数24g/10min；

2、熔融共混：将m-LLDPE与m-PP的粒料按照重量比为15∶85的比例进行混合，然后置入单螺杆挤出机中加热，挤出机从加料口到机头分四段加热，温度为：150℃，170℃，190℃，200℃，螺杆转速90转/分，熔融、塑化共混均匀后挤出拉条、冷却造粒；

3、坯料预成型：将m-LLDPE/m-PP共混物粒料置入圆柱形型腔的压制模具中，在200℃熔融加压、冷却成型为直径45毫米的实心棒材坯料；

4、坯料的预加热：将预成型的m-LLDPE/m-PP合金坯料置入柱塞式挤出机的料筒(内径45毫米)中进行加热，每一组实验使其温度设定在介于二者熔点之间的某一温度下恒温足够时间，此时m-PP处于固态，m-LLDPE处于熔融态，m-LLDPE/m-PP合金体系为半固态；

5、半固态挤出：实验采用柱塞式挤出机直接挤出，制品为片材，口模出口端尺寸为40×2毫米。当预热至半固态的m-LLDPE/m-PP合金坯料温度均匀后，柱塞在液压驱动下运动向坯料施加压力，坯料被挤出口模时受到拉伸变形作用，拉伸比约为20，挤出物冷却后成为片材制品。

m-LLDPE/m-PP(15/85)共混物经上述半固态加工方法生产出的含有晶间搭桥织构的聚合物合金片材，其基底相聚合物的片晶c轴与附生相聚合物层的片晶c轴交叉，交角为50度。m-LLDPE/m-PP(15/85)合金片材的纵横向强度如表5。

表5、m-LLDPE/m-PP(15/85)合金片材的纵横向强度

挤出温度(℃)	纵向强度(MPa)	横向强度(MPa)
			140	180	40
145	190	45
			150	230	55
155	180	42
			160	133	40
165	33	33

高强度m-LLDPE/m-PP(15/85)合金片材的广角x射线衍射(WAXD)图谱见图4。

实施例5

1、聚合物原料：聚合物组合对为等规聚丙烯/聚酰胺6(iPP/PA6)；PA6为日本宇部生产的1030B，iPP为中国石油独山子石化公司生产的T30S，熔体流动指数2.9g/10min。

2、熔融共混：将iPP与PA6的粒料按照重量比为10∶90的比例进行混合，然后置入双螺杆挤出机中加热，挤出机从加料口到机头分五段加热，温度为  200℃，220℃，240℃，260℃，260℃，螺杆转速120转/分，熔融、塑化共混均匀后挤出拉条、冷却造粒。

3、坯料预成型：将iPP/PA6共混物粒料置入40×20×50毫米的立方体型腔的压制模具中，在260℃熔融加压、冷却成型为40×20×50毫米的实心坯料。

4、坯料的预加热：将预成型的iPP/PA6合金坯料置入恒温箱进行加热，温度设定在150℃，保温4小时使坯料温度均匀。此时iPP/PA6合金体系为固态。

5、固态热辊压：当预热的iPP/PA6合金固态坯料温度均匀后，通过双辊辊压装置辊压至截面40×2毫米的片材，坯料在辊压时受到拉伸变形作用，拉伸比为10。

6、热处理：对于固态辊压成型的iPP/PA6片材，在180℃下进行恒温热处理1小时，然后自然冷却至室温

为了与常规的熔融态成型的制品进行性能比较，用挤出机在高于PA6熔点温度以上的熔融状态下制取iPP/PA6合金片材。

实施例5固态辊压-热处理制备的iPP/PA6合金片材拉伸强度为220MPa，iPP片晶c轴与PA6片晶c轴成大角度交叉，交角为50度。

Claims (10)

1、一种含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品，其特征在于聚合物合金制品的结构为由形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的附生相聚合物A在取向的基底相聚合物B上附生结晶形成的交错重叠结构，附生相聚合物A层的有序晶体的片晶c轴与基底相聚合物B片晶c轴成大角度交叉，取向基底相聚合物重量百分比含量为聚合物合金总重量的50-99％，附生相聚合物重量百分比含量为聚合物合金总重量的1-50％。

2、根据权利要求1所述的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品，其特征在于取向基底相聚合物重量百分比含量为聚合物合金总重量的75-95％，附生相聚合物重量百分比含量为聚合物合金总重量的5-25％。

3、根据权利要求1所述的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品，其特征在于附生相聚合物层的有序晶体的片晶c轴与基底相聚合物片晶c轴的交角不小于30度。

4、根据权利要求3所述的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品，其特征在于附生相聚合物层的有序晶体的片晶c轴与基底相聚合物片晶c轴的交角为30-60度。

5、根据权利要求1所述的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品，其特征在于分散在聚合物合金中的附生相聚合物分散相的单层厚度为50-300纳米。

6、根据权利要求1或2或3或4或5所述的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品，其特征在于形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的附生相聚合物A与基底相聚合物B组合对A/B，选自聚乙烯/聚丙烯与聚丙烯/聚酰胺。

7、关于权利要求1至6中任一项权利要求所述含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品的制备方法，其特征在于主要包括以下工艺步骤：

(1)熔融共混：将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物混合，置入挤出机中加热、塑化、熔融共混均匀后挤出；

(2)坯料预成型：

a、挤出机熔融挤出的聚合物共混物熔体直接进入坯料口模和定型装置，经过冷却成型为设计形状的聚合物合金坯料；或

b、挤出机熔融塑化均匀的聚合物共混物被挤出、拉条、冷却、切粒，再将粒料置入压制模具中熔融加压、冷却成型为设计形状的聚合物合金坯料；

(3)坯料的预加热：将预成型的聚合物合金坯料进行加热，使其温度升至附生相聚合物熔点温度与基底相聚合物熔点温度之间的温度，使高熔点聚合物处于固态，低熔点聚合物处于熔融态，聚合物合金体系为半固态；

(4)半固态加工成型：对已经预热至半固态的聚合物合金坯料施加拉伸，使其产生塑性拉伸变形，并使其达到设计的几何形状和尺寸。

8、根据权利要求7所述的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品的制备方法，其特征在于对预热至半固态的聚合物合金坯料施加拉伸的方式选用自由拉伸、口模拉伸、静液压挤出、柱塞挤出或辊压。

9、关于权利要求1至6中任一项权利要求所述含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品的制备方法，其特征在于主要包括以下工艺步骤：

(1)熔融共混：将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物混合，置入挤出机中加热、塑化、熔融共混均匀后挤出；

(2)坯料预成型：

a、挤出机熔融挤出的聚合物共混物熔体直接进入坯料口模和定型装置，经过冷却成型为设计形状的聚合物合金坯料；或

b、挤出机熔融塑化均匀的聚合物共混物被挤出、拉条、冷却、切粒，再将粒料置入压制模具中熔融加压、冷却成型为设计形状的聚合物合金坯料；

(3)坯料的预加热：将预成型的聚合物合金坯料进行加热，使其温度升至低于附生相聚合物的熔点的温度，使聚合物合金体系为固态；

(4)固态加工成型：对已经预热的固态聚合物合金坯料施加拉伸作用，使其塑性拉伸变形，并使其达到设计的几何形状和尺寸。

(5)热处理：将拉伸变形后的制品再次进行加热，使其温度升至高于低熔点聚合物的熔点而低于高熔点聚合物的熔点的温度进行热处理。

10、根据权利要求9所述的含有晶间搭桥织构的聚合物合金制品的制备方法，其特征在于对已预热的固态聚合物合金坯料施加拉伸的方式选用自由拉伸、口模拉伸、静液压挤出、柱塞挤出或辊压。

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