CN101636269B - 拉伸聚烯烃材料及由其制备的物品 - Google Patents

拉伸聚烯烃材料及由其制备的物品 Download PDF

Info

Publication number
CN101636269B
CN101636269B CN200880004089.1A CN200880004089A CN101636269B CN 101636269 B CN101636269 B CN 101636269B CN 200880004089 A CN200880004089 A CN 200880004089A CN 101636269 B CN101636269 B CN 101636269B
Authority
CN
China
Prior art keywords
article
nano
polyolefine
modulus
draw ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200880004089.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101636269A (zh
Inventor
约翰尼斯·安东尼斯·约瑟夫·雅各布斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lankhorst Pure Composites BV
Original Assignee
Lankhorst Pure Composites BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lankhorst Pure Composites BV filed Critical Lankhorst Pure Composites BV
Priority claimed from PCT/NL2008/050065 external-priority patent/WO2008097086A1/en
Publication of CN101636269A publication Critical patent/CN101636269A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101636269B publication Critical patent/CN101636269B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/005—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor characterised by the choice of materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/02—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • B29C55/04—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique
    • B29C55/06—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique parallel with the direction of feed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/02—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • B29C55/04—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique
    • B29C55/06—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique parallel with the direction of feed
    • B29C55/065—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique parallel with the direction of feed in several stretching steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0083—Nucleating agents promoting the crystallisation of the polymer matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及E-模量为至少17GPa、优选地至少20GPa和强度为至少400MPa的拉伸聚烯烃材料，其包含聚烯烃和纳米材料，诸如成核剂，该材料可通过包括拉伸步骤的方法来获得，其中以至少16的拉伸比对所述材料进行拉伸。本发明的材料可通过包括以下步骤的方法来制备：提供聚烯烃材料和纳米材料(例如成核剂)化合物，其中所述纳米材料优选以分子级分散在聚烯烃材料中，挤压该化合物，然后进行拉伸，其中将所述材料拉伸至至少16的总拉伸比。

Description

拉伸聚烯烃材料及由其制备的物品
本发明涉及具有改善的机械性能、尤其是改善的强度和硬度(E-模量)的拉伸聚烯烃材料。本发明进一步涉及由这些拉伸聚烯烃材料制备的物品(织物、板和三维结构)。
由WO-A-03/08190可知，具有很高强度和硬度的共挤聚烯烃材料(带、薄膜或纱)能够通过将这些材料拉伸至高拉伸比(即，高于12)而用于制备。这些材料的E-模量能够高达至少10GPa，同时其抗张强度很容易地为至少250MPa。根据WO-A-03/08190，优选的拉伸方法包含尤其是在不同温度下进行的多级拉伸。
US-A-2007/0007688公开了由凝胶纺丝获得的聚合物。
US-A-5118566公开了双轴向聚烯烃材料，其中通过添加诸如苯乙烯聚合物的树脂改善其机械性能。该文件中既没有公开也没有暗示高的拉伸比。
WO-A-2004/101660叙述了微孔性的双轴向聚烯烃薄膜。
US-A-2007/0007688、US-A-5118566和WO-A-2004/101660都没有描述或暗示将聚烯烃材料单轴向拉伸以获得高硬度值。
本发明寻找以提供与根据WO-A-03/08190获得的拉伸聚烯烃材料相比，具有可比的或者甚至改善的机械性能的拉伸聚烯烃材料，但不限于共挤压材料。
人们发现与聚烯烃联合使用某种添加剂尤其是纳米材料(诸如成核剂)，可导致产品能够在比聚烯烃高得多的拉伸比下被拉伸，因此可以提供具有非常良好的最终机械性能、尤其是优异的硬度和/或强度的聚烯烃材料。因此，本发明的第一个方面涉及E-模量为至少17GPa、优选地至少20GPa和强度为至少400MPa的拉伸聚烯烃材料，其包括聚烯烃和一或多种纳米材料，该聚烯烃材料可通过包括拉伸步骤(其中以至少16的拉伸比对所述材料进行拉伸)的方法来获得。
优选地，本发明的拉伸聚烯烃材料具有的E-模量为至少24GPa，更优选地至少26GPa，甚至更优选地至少29GPa。
优选地，本发明的拉伸聚烯烃材料具有的强度为至少500MPa，更优选地至少750MPa，甚至更优选地至少860MPa。
本发明的产品适于通过包括以下步骤的方法进行制备：提供聚烯烃材料和纳米材料的化合物，其中纳米材料优选以分子级分散在聚烯烃材料中，挤压该化合物，然后进行拉伸，其中将所述材料拉伸至至少16的总拉伸比。纳米材料(诸如成核剂)的分散可以在单独的步骤中完成，其中纳米材料与聚烯烃材料的第一部分混合，因此生成母料(例如具有纳米材料的含量，诸如成核剂的含量高达50wt.％)，随后在挤压步骤前将该母料与聚烯烃材料的剩余部分混合。用这种方法可以使纳米材料在整个聚烯烃材料中达到良好的分散。
在本发明的上下文中，材料被定义为符合总拉伸比(TSR)的最低水平。TSR被定义为从各向同性的熔体到最终带或薄膜的(单轴地)拉伸度。一般地，根据松紧辊之间的速度差异定义TSR。TSR的实际值能够由最终薄膜、带或纱(在拉伸方向)的双反射和/或E-模量来确定。
可通过上述方法获得的本发明聚烯烃材料，可以是能够被共挤压的聚烯烃材料，以及单一成分材料，例如聚乙烯或聚丙烯单一材料。本发明同时还包括复丝纤维，既有基于共挤的纤维也有基于单一材料的纤维。如果根据本发明使用WO-A-03/08190的共挤材料，可以获得在硬度和/或机械强度上具有更高改善值的产品。
可以确定本发明的聚烯烃材料本质上是新的，尤其是鉴于它们至少17GPa、优选地至少20GPa的高硬度(E-模量)，它们不同于现有技术材料。经ISO 527测定，所述硬度是合适的。
与现有技术材料相比，本发明的材料的强度也很高。典型地，能够获得大于400MPa，或甚至大于500MPa的抗张强度。经ISO 527测定，所述抗张强度是合适的。
本发明所使用的纳米材料可以作为成核剂，优选地作为无机成核材料。优选的无机成核剂选自一个或多个组分，该组分选自板形的(分层的)无机材料，诸如天然的或合成的纳米粘土、有机基团修饰的纳米粘土；纤维的或针形的材料，诸如金属晶须、碳晶须或纳米管；球形材料；沸石；氧化铝；二氧化硅；以及铝或镁硅酸盐材料。这些材料优选地以非常精细的划分形式使用，通常也被称为纳米材料(例如纳米粘土)。组成这些材料的微粒可以具有例如至少一维的纳米分子尺度，例如1-100nm，然而，在其他维度中，微粒可以是几十或几百nm，例如10-1000nm。合适的粘土为例如蒙皂石型粘土，尤其是蒙脱石，诸如商业上可获得的NanocorTM，但也有针形材料。合适的沸石为例如ZSM-5、β沸石、丝光沸石、镁碱沸石和/或沸石Y。
纳米材料不是必需的成核剂，任意有助于聚合物材料成核性能的化合物均可用作成核剂。还有可能该化合物以一些其他方式和通过对材料的机械性能(尤其是强度和硬度)改善的结果，有助于聚烯烃的拉伸性能。不希望受理论束缚，例如认为纳米材料可以使拉伸方法变得容易，例如通过改变材料中得到的晶体部分与无定形相之间界面的结构。
还有可能使用有机成核剂。与无机成核剂相比，有机成核剂一般要求较高的拉伸比以获得改善的机械性能。合适的有机成核剂为山梨醇衍生物，诸如1，3：2，4-二(3，4-二甲基苯亚甲基)山梨醇(DMDBS)，根据商标名称MilladTM在商业上可获得的，例如MilladTM 3988。其他合适的成核剂是那些根据商品名称HyperformTM可获得的成核剂。
基于最终(拉伸的)材料的重量，纳米材料的添加量优选地小于10wt.％，更优选地小于5wt.％，甚至更优选地小于3wt.％，然而甚至更优选地小于2wt.％，最优选地约1wt.％。添加的最小量可以不同，典型地约0.01wt.％，优选地约0.05wt.％，更优选地约0.1wt.％。
纳米材料(尤其是纳米粘土)在聚合物材料中的分散度可以在插层结构到完全剥离结构(即最高分散度，其中组成纳米材料的微粒完全被聚合物材料彼此分离开，防止纳米材料的凝聚)的范围内变化。最优选地，纳米材料几乎完全至完全地剥离。纳米材料既能够被单独提供，也能够在液体、粉末或片状形式中与聚合物一起提供。此外，纳米材料能够作为(浓缩的)母料单独地或与聚合物材料的剩余部分一起提供。另外，在供于挤压机之前，纳米材料可与聚合物材料预混合和/或复合。
纳米材料添加剂在这些低用量下对聚烯烃材料的弹性能产生如此显著的影响，以及通过结果表明的对拉伸后它们机械性能的显著影响非常令人惊奇(因为材料能够被进一步拉伸，它们的机械性能相对于现有技术材料亦被改善)。
不希望受理论束缚，可以确定良好分散的纳米微粒可以作为成核剂或核、或甚至“超核”，因而控制聚合物的结晶方法。纳米微粒可以使拉伸方法变得容易。这就导致了一个高拉伸比，该高拉伸比可能接近理论最大值。US-A-7 074 483教导了成核剂的添加剂尤其是对挤出混合物的某种山梨醇衍生物，对于熔体的结晶率具有积极的效果。
还有可能是纳米材料以另一种方式促进了聚烯烃的拉伸。本发明的一个方面是聚合物材料的硬度随着拉延比线性增加至非常高的拉伸比。根据本发明，可达到大于21.3的总拉伸比，优选地大于22，更优选地大于25。例如，具有高达22GPa硬度和800MPa强度的聚丙烯材料能够通过拉伸至26的拉伸比来制备。这是很值得注意的，因为在典型的现有制备方法中，在低至20或甚至更低的拉伸比下，聚丙烯通常会断裂。
正如上文中提到的，如果使用了有机成核剂，拉伸比优选地高于22。对于无机成核剂，较低的拉伸比例如低至16或更多，可能就足够了。
本发明所使用的聚烯烃材料优选地包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)，或者其混合物。更优选地，聚合物材料包括聚丙烯。就由聚烯烃薄膜、带和纱制备的产品再循环而言，如果将材料的所有组分按照相同材料(诸如聚丙烯或聚乙烯)进行分类，会很有益处。本文中使用的术语“聚丙烯”通常表示还包含丙烯单体单元和其他单体单元(尤其是乙烯单体单元)的共聚物，但其中单体单元总数中的大多数是丙烯。类似地，术语“聚乙烯”包含乙烯和其他单体(尤其是丙烯单体)的共聚物，但在该共聚物中单体总数中的大多数是乙烯。
一个很大的优势就是制备能够再循环的材料。这就要求所得到的再循环材料能够被认为是单一材料，而不是不同组分的混合物(无污染)。根据本发明，这也是有可能的。
拉伸可以在一个单独的步骤中进行，但也有可能使用多个拉伸步骤。通过应用多个拉伸步骤，尤其是两级拉伸(其中第一拉伸的温度低于第二拉伸)可以获得甚至更高的拉伸比，导致产品具有甚至更高的硬度和/或强度值。
在本发明的另一个实施方案中，将诸如成核剂的纳米材料添加至共挤材料的一层或更多层中，尤其是对于制备与PURETM相似的材料，其制备详述于WO-A-03/08190。为此，将粘土或其他纳米材料添加至聚烯烃混合物中，从而制备出组成共挤材料的一层或更多层。本发明基于这些共挤带的材料的拉伸比可以甚至更低，例如15或更低。在这些低拉伸比下，已经能够获得具有E-模量为至少17GPa、优选地至少20GPa和强度为至少400MPa的(共挤)材料。另一方面，由此制备的共挤带能够经受住甚至比WO-A-03/08190中叙述的更高的拉伸比。结果，能够获得具有很高硬度的材料。因此在一个特定的实施方案中，本发明涉及AB或ABA型单轴拉延的聚烯烃多层薄膜、带或纱，其具有大于15的拉伸比，具有至少17GPa、优选地至少20GPa的E-模量，实质上由选自聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃的中心层(B)和选自与中心层B的材料相同级别的聚烯烃的其他一或两层(A)组成，所述其他层(A)的材料的DSC熔点低于所述中心层(B)的材料的DSC熔点，其中中心层(B)在材料的50至99wt.％之间，其他层(A)在1至50wt.％之间。诸如成核添加剂的纳米材料可以出现在该实施方案的任一层(A)或(B)中。优选地，纳米材料出现在(B)层或双层中。本发明的拉伸聚烯烃材料可以含有添加剂，其选自染料和颜料、阻燃剂、UV-稳定剂、抗氧化剂、炭黑、抗老化添加剂、加工助剂及其复合物。如果本发明的材料包括了不同的层，那么这些常规添加剂能够出现在这些不同层的一层或更多层中，尤其是全部的层。
本发明的材料可以是带、薄膜、纱和/或复丝的形式。
在实践中，一般地，带、薄膜或纱的厚度将高达300，优选地在10至300μm之间。这取决于原始薄膜厚度和拉伸比，尤其是松紧辊之间的速度比。带的宽度可以在一个宽的范围内有所不同，诸如从25μm至50cm或更多。薄膜的宽度也可以在一个宽的范围内有所不同，例如1cm至150cm或更多。
在一个实施方案中，通过向单一方向将带完全拉伸以制备单向的带层，然后通过应用热和压力使材料紧密结合。此外，在固结前，能够以与第一层不同的另一个方向的带的方向在第一单向层中添加第二单向层(或多于一个)，目的是产生多向层压板，以形成所谓的交叉结构(crossply structures)。对于非共挤材料(单一材料)，通常需要在单向带层之间应用进一步的聚合物薄膜或带，以确保应用热或压力后，材料能熔接在一起。
在进一步的实施方案中，本发明的材料(即，例如以带、薄膜、纱和/或复丝的形式)能够被进一步加工制成大片，采用本质上已知的方法，例如通过将带编织成面料，随后可以采用例如在WO-A-03/008190中叙述的进一步的步骤。为此，将材料结合以形成编织或非编织物，然后经热处理和压制。这能够通过上面提到的共挤材料或通过采用单一材料来实施。对于非共挤材料(单一材料)，通常需要在本发明的材料(例如带)之间应用进一步的聚合物薄膜或带，以确保应用热或压力后，材料能熔接在一起。这些进一步的薄膜或带通常很薄，例如具有10μm至1000μm的厚度。
共挤的或非共挤的材料可以通过编织或非编织物的形式结合。在热处理前这些织物(编织或非编织)具有成块面料的外观；它们质地柔软并可以披盖，能很容易地放置于模具中。这种织物不同于现有技术材料，因为它们的硬度和强度都相当高。典型地，对于本发明的编织织物以每厘米织物宽度加载至少250N的力(按照DIN 53857)，以测定厚度为130nm和面密度0.10kg/m2的平衡织物的带的断裂点。
除了将单独的材料(例如以带、薄膜、纱和/或复丝的形式)编织为成块的面料，该单独的材料还能够用于(协助(hand))结合应用(lay-up applications)中。例如通过将带放置在平行的模式(parallelfashion)中，随后在模具上施加压力和热。
通过热处理将单独的纤维熔接在一起。通过这种方法将保证面料结构的完整性，并且冷却后能形成坚硬的大片。压制步骤能在模具中进行，结果生成三维形状的产品，但用这种方法也可以制备平板结构(flat plates)的产品。
热处理典型地在外层(A)材料和中心层(B)材料的软化点之间的温度下进行。经热处理的材料的性能改善了单独纤维的磨蚀抗性和对分层的抗性。
组成本实施方案的成型产品(三维物品或板)的本发明的材料的经改善的机械性能在这些产品本身优秀的机械性能中得到了体现。值得注意的是本发明的材料(例如以带、薄膜、纱和/或复丝的形式)的硬度值(E-模量)典型地与由此(板和三维结构)制备的产品的E-模量有所不同。抗张强度值也是如此。结构上不同导致了这一差异。
根据上文中提到的ISO 527典型地测量带(或薄膜、纱或复丝)的硬度和抗张强度。在这种方法中，在带的长度方向夹持带的两端。被夹持的两端向相对彼此相反的方向移动(也就是两端都移动或只有一端移动；通常设置一端不动)，记录应力-应变曲线。根据应力-应变曲线初始处的切线的斜率确定E-模量。
当测定由这些材料(也就是板和三维结构)制备的产品的硬度和抗张强度时，典型地使用不同的检测方法，诸如ISO 527-4。在该方法中，典型地测量几个平方厘米，夹持来自产品的测试件并使之经受应力-应变测量。因此记录的值典型地低于组成产品的带的那些值，因为这些带的实质上的百分数(典型地约为基于片层的平衡织物的50％)位于与施加的应力方向垂直的方向。结果，硬度和抗张强度的测量值将通常相对较低。尽管如此，这些产品的测量值，尤其是硬度值，仍远高于现有技术材料记录的值。
根据本发明，按照ISO 527-4测量，可制备出具有E-模量为至少5.5GPa、优选地至少7GPa、更优选地至少8GPa的物品(板和三维结构)。这些物品的抗张强度能高达200MPa或者更高，优选地至少250MPa。

Claims (33)

1.具有至少17GPa的E-模量且强度为至少400MPa的拉伸聚烯烃材料，其包含聚烯烃和纳米材料，所述拉伸聚烯烃材料通过包括挤压步骤和拉伸步骤的方法获得，其中所述材料被以至少16的拉伸比拉伸，其中所述纳米材料包括具有1-100nm的至少一维的微粒。
2.如权利要求1所述的材料，其中所述材料具有至少20Gpa的E-模量。
3.如权利要求1所述的材料，其中，所述纳米材料是选自无机成核剂和有机成核剂的成核剂。
4.如权利要求2所述的材料，其中，所述成核剂包括选自板形的分层无机材料的无机成核剂；纤维的或针形的材料；球形材料；沸石；氧化铝；二氧化硅；铝硅酸盐材料；及其复合物。
5.如权利要求4所述的材料，其中所述无机材料尤其是天然纳米粘土，合成的纳米粘土或者有机基团修饰的纳米粘土。
6.如权利要求4所述的材料，其中所述纤维的或针形的材料是金属晶须、纳米粘土、碳晶须或纳米管。
7.如权利要求3所述的材料，其中，所述成核剂包括选自山梨醇衍生物的有机成核剂。
8.如权利要求7所述的材料，其中，在有机成核剂的情况下，所述材料在大于22的拉伸比下获得。
9.如权利要求1中所述的材料，其中所述纳米材料的用量为最终拉伸材料重量的0.01至10wt.%。
10.如权利要求1中所述的材料，其中，所述拉伸比大于20。
11.如权利要求10中所述的材料，其中，所述拉伸比大于25。
12.如权利要求11中所述的材料，其中，所述拉伸比大于26。
13.如前述权利要求中任一项的所述材料，包含两种不同的共挤压聚烯烃材料，其中所述纳米材料存在于至少一种所述的不同材料中。
14.如权利要求13中所述的材料，其中所述两种不同材料为共挤压聚烯烃材料，且是两种不同的聚丙烯材料。
15.如权利要求1-12任一项所述的材料，其为AB或ABA型单轴拉延的聚烯烃多层薄膜、带或纱，其具有大于15的拉伸比，具有的E-模量至少为17GPa、基本上由选自聚乙烯、聚丙烯及其复合物的聚烯烃的中心层（B）和选自与中心层（B）的材料相同种类的聚烯烃的其他一或两层（A）组成，所述其他层（A）的所述材料的所述DSC熔点低于所述中心层（B）的所述材料的所述DSC熔点，其中所述中心层（B）在所述材料的50至99wt.%之间，所述其他层（A）在1至50wt.%之间。
16.如权利要求15所述的材料，其中，其具有的E-模量至少为20GPa。
17.如权利要求15所述的材料，其中所述纳米材料在中心层。
18.如权利要求1-12中任一项所述的材料，为带、薄膜或纱的形式。
19.包括如权利要求18中所述材料的单向板和正交板，其中所述材料为带或薄膜的形式。
20.制备如权利要求1-18中任一项所述拉伸材料的方法，包括以下步骤：提供聚烯烃材料和纳米材料的化合物，其中所述纳米材料分散在聚烯烃材料中，挤压该化合物，然后进行拉伸，其中将所述材料拉伸至至少16的总拉伸比。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述纳米材料以分子级分散在聚烯烃材料中。
22.如权利要求20所述的方法，进一步包括步骤将所述纳米材料首先与所述聚烯烃材料的第一部分混合，因此生成母料，随后在所述挤压步骤前将该母料与所述聚烯烃材料的剩余部分混合。
23.如权利要求20-22中任一项所述的方法，其中，所述拉伸包括多于一个拉伸步骤。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述拉伸在不同温度下进行。
25.如权利要求20-22中任一项所述的方法，其中，所述拉伸材料的至少一种与另一种聚烯烃材料共挤压，其中所述另一种聚烯烃材料也通过如权利要求20-22中任一项所述的方法来制备。
26.包含根据权利要求1-18任一项所述的拉伸聚烯烃材料的物品，其中该物品按照ISO 527-4测量，具有的E-模量为至少5.5GPa；按照ISO 527-4测量，抗张强度为至少200MPa。
27.如权利要求26所述的物品，其中所述物品为板或三维结构。
28.如权利要求26所述的物品，其中该物品按照ISO 527-4测量，具有的E-模量为至少7Gpa。
29.如权利要求26所述的物品，其中所述物品按照ISO 527-4测量，抗张强度为至少250MPa。
30.如权利要求28所述的物品，其中该物品按照ISO 527-4测量，具有的E-模量为至少8Gpa。
31.如权利要求26所述的物品，其中所述的拉伸聚烯烃材料是可通过如权利要求20-24中任一项所述的方法获得的拉伸聚烯烃材料。
32.如权利要求权利要求26中任一项所述的物品，其是经编或非经编面料、板或三维结构。
33.包含如权利要求1-18中任一项所述材料的经编或非经编织物，其对于厚度为130nm和面密度为0.10kg/m2的平衡织物材料具有至少250N每厘米织物宽度的断裂负载。
CN200880004089.1A 2007-02-05 2008-02-05 拉伸聚烯烃材料及由其制备的物品 Expired - Fee Related CN101636269B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07101763.6 2007-02-05
EP07101763A EP1952981A1 (en) 2007-02-05 2007-02-05 Stretched polyolefin materials
EP07117062 2007-09-24
EP07117062.5 2007-09-24
PCT/NL2008/050065 WO2008097086A1 (en) 2007-02-05 2008-02-05 Stretched polyolefin materials and objects produced therefrom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101636269A CN101636269A (zh) 2010-01-27
CN101636269B true CN101636269B (zh) 2013-07-24

Family

ID=38015898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880004089.1A Expired - Fee Related CN101636269B (zh) 2007-02-05 2008-02-05 拉伸聚烯烃材料及由其制备的物品

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1952981A1 (zh)
CN (1) CN101636269B (zh)
ES (1) ES2363482T3 (zh)
SA (1) SA08290046B1 (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003008190A1 (en) * 2001-07-19 2003-01-30 Lankhorst Indutech B.V. Polyolefin film, tape or yarn

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3921358A1 (de) * 1989-06-29 1991-01-10 Hoechst Ag Biaxial orientierte polypropylenfolie mit hoher mechanischer festigkeit
EP1597305B1 (en) * 2003-02-26 2012-10-10 Omlidon Technologies LLC Polymer gel-processing techniques and high modulus products
WO2004101660A2 (en) * 2003-05-08 2004-11-25 Applied Extrusion Technologies, Inc. Methods of making thick, highly oriented, opaque, low-density, microporous polyolefin films and the films made thereby

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003008190A1 (en) * 2001-07-19 2003-01-30 Lankhorst Indutech B.V. Polyolefin film, tape or yarn

Also Published As

Publication number Publication date
ES2363482T3 (es) 2011-08-05
CN101636269A (zh) 2010-01-27
SA08290046B1 (ar) 2012-10-01
EP1952981A1 (en) 2008-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2677422C (en) Stretched polyolefin materials and objects produced therefrom
CN101044273B (zh) 用于塑料复合材料的改进的聚烯烃材料
US11370195B2 (en) Multilayer composite and method for producing same
PL194279B1 (pl) Poliolefinowa wielowarstwowa taśma, przędza lub błona poliolefinowa, sposób jej wytwarzania, tkany lub włóknisty kompozyt oraz materiał złożony
JPH05504107A (ja) 熱可塑性複合材料の改良
TW201442862A (zh) 碳纖維強化熱可塑性樹脂複合材料、使用其的成型體、以及電子設備框體用構件
WO2016159365A1 (ja) 積層体
US8029633B2 (en) Method of forming a consolidated fibrous structure
JP2017109473A (ja) 熱可塑性樹脂複合材およびその製造方法
CN101636269B (zh) 拉伸聚烯烃材料及由其制备的物品
CN103707583B (zh) 一种本体增强聚丙烯复合板材及其生产方法
JP7082966B2 (ja) 繊維強化発泡粒子成形体、およびその製造方法
Bárány et al. High performance self-reinforced polypropylene composites
EP1277573A1 (en) Polyolefin tape or yarn
KR101446624B1 (ko) 섬유배향 복합재의 제조방법 및 그로부터 제조된 섬유배향 복합재
EP2382085B1 (en) Multi-layered fiber, fibrous layer comprising the same and consolidated fibrous structure comprising the same
Wang Polypropylene single-polymer composites
JP6585427B2 (ja) 繊維強化樹脂成形用基材及びそれを用いた繊維強化樹脂成形体
Stoof Development of Recycled Polypropylene Composite Materials for Applications in 3D Printing
JP2017043864A (ja) 繊維強化樹脂成形用基材及びそれを用いた繊維強化樹脂成形体
CN118849573A (zh) 一种隔热聚丙烯片材及其织物、聚丙烯复合材料以及其制法和应用
CN116769253A (zh) 一种土工格栅改性聚丙烯工程塑料及其制备方法与应用
WO2016170143A1 (de) Verfahren zur herstellung von thermoplastischen faserverbund-werkstoffen auf basis von styrol-copolymeren
Michler Special Processing Forms

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1137969

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1137969

Country of ref document: HK

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130724

Termination date: 20170205

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee