CN209955453U - 一种热塑性聚合物制品 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体实施方式的目的是提供一种热塑性聚合物制品，所述制品由增强层和基体层构成；所述增强层为聚合物一的取向带材、或纤维制得的增强体；所述基体层由聚合物层二构成；所述基体层比所述增强层易于熔融或软化；所述聚合物一由聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物(ABS)或由该四种聚合物中的至少两种形成的共聚物中的一种或几种组成；所述聚合物二由聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物或该四种聚合物中的至少两种形成的共聚物中的一种或几种组成。所述制品具备优异的机械性能，尤其是良好的韧性与抗冲击性能。

Description

一种热塑性聚合物制品

技术领域

本实用新型属于聚合物制品领域，具体涉及一种热塑性聚合物制品及其制备方法。

背景技术

聚合物材料具有轻质、高强、耐腐蚀等诸多优点，加之其高效便捷的生产加工技术、性价比颇高的原材料成本，使得其自诞生之日起便获得越来越广泛的应用。而传统塑料产品新型应用技术的研究自始至终不曾间断。

近年来，将聚合物化纤用于增强同质聚合物制品的技术实现了产业化应用，例如GB2253420A公开了一种利用由熔纺聚乙烯纤维制得的集合体热压成型制得的高性能塑料板材，WO2006136323公开了一种至少包括一个聚烯烃纺织品层和聚烯烃聚合物面板的新型创伤包制备技术，其所用同种热塑性聚合物实现了自增强，产品机械强度大幅提高，CN182213B、JP2012228883公开了类似的一种聚烯烃或聚酯类聚合物制品制造的方法。

现有技术增强体多采用非织造毡材或织物，且结构形式单一，制得的制品力学性能较差，不能满足定制化、多样化产品需求。本实用新型从结构增强制品优异的可设计性出发，对此类材料的制备进行优化。例如通过在非织造毡材中增加织物结构增强，可显著提高制品的结构强度；而在织物结构中增加不同密度的非织造毡材，不仅可以降低工艺难度和制造成本，而且可实现制品在厚度方向的变密度、变强度及性能可设计性。

此外，增强层与基体层的相容性和界面结合强度也是影响材料性能的重要因素。例如PC的韧性较差，在PC中加入ABS共混可显著提高材料的强度和韧性。PA纤维增强层与PC基体层的界面结合性能较差，通过在PC中共混PA可有效提高界面结合强度，制品的力学性能大幅提升。

目前，该类技术所涉及的聚合物制品主要以聚烯烃例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对比苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等为主，还未有其它材料方面的应用。

实用新型内容

本实用新型具体实施方式的目的是提供一种具有高强高韧的聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物热塑性聚合物的制品，具体方案如下：

一种热塑性聚合物制品，所述制品由增强层和基体层构成；所述增强层为聚合物一的取向带材、纤维制得的增强体；所述基体层由聚合物二构成；所述基体层比所述增强层易于熔融或软化；所述聚合物一由聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或该四种聚合物中的至少两种形成的共聚物、共混物中的一种或几种组成；所述聚合物二由聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或该四种聚合物中的至少两种形成的共聚物中的一种或几种组成。

可选的，所述热塑性聚合物制品由包芯纱线的织物一层以上经热压合而成。

可选的，所述热塑性聚合物制品由增强层和基体层的叠合物经热压合而成。

可选的，所述聚合物一为聚酰胺，所述聚合物二为聚酰胺、聚碳酸酯或聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物；

或所述聚合物一为聚碳酸酯，所述聚合物二为聚酰胺或聚碳酸酯；

或所述聚合物一为聚酰胺与聚碳酸酯的共混物，所述聚合物二为聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物。

可选的，所述带材宽度或纤维直径为0.05～10mm，所述纤维选自异形纤维、差别化纤维、长丝、复丝、股线、展宽纱以及包芯纱、竹节纱中的一种或多种。

可选的，所述纤维为加捻纱线，捻度为1000捻/m以下。

可选的，所述增强体选自于非织造毡材、片状模塑料、团状模塑料、网材或织物中的一种或多种。

可选的，所述织物增强结构包括机织物、针织物、编织物，所述机织物的结构形式选自平纹组织、斜纹组织、缎纹组织、三维正交结构或2.5D编织结构。

可选的，相邻两个增强层之间至少具有一个基体层。

可选的，所述热塑性制品的至少一个表面层为基体层。

可选的，所述热塑性制品的表面层为增强层，与表面层邻接的层为双层基体层。

可选的，所述增强层之间不相同。

可选的，所述的基体层为薄膜、片材、丝、带、毡或织物，其单层厚度为0.05～200mm，优选为0.15～7mm。

可选的，热压合成型过程中，增强层熔融或软化部分的体积所占增强层总体积的比例范围为0％～50％，优选为0％～30％；基体层熔融或软化部分的体积所占基体层总体积的比例范围为30％～100％，优选为70％～100％。

本实用新型的具体实施方式提供了一种新型的聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯热塑性聚合物的制品及其制备方法，所述产品具有强度高、韧性好的特点。

进一步，在增强体中，通过铺层设计合理的添加织物层，制得的制品具备更高的力学性能，特别是冲击性能；进一步，所述纤维为加捻纱线，捻度为1000捻/m以下，赋予增强较强的抱合力，可以提高增强体的结构强度，进而提高制品的力学性能；进一步，所述纤维为展宽纱线，可以提高增强体的结构强度，进而提高制品的力学性能；进一步，所述制品由包芯纱织物直接压合，其力学性能优于注塑制品，且不需要叠合基体层；进一步，两个增强层之间至少具有一个基体层，或者，所述热塑性制品的至少一个表面层为基体层，可提高制品的表面外观的美观性；进一步，所述聚合物一由添加有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的聚碳酸酯构成，有利于提高制品的拉伸强度，所述聚合物二由添加有聚碳酸酯的聚酰胺构成，可显著提高增强层与基体层的结合强度，从而提高制品的力学性能；进一步，所述增强层熔融或软化部分的体积所占增强层总体积的比例范围为0～30％；所述基体层熔融或软化部分的体积所占基体层总体积的比例范围为70％～100％，基体层熔融部分高，结合少部分增强层熔融，有利于液态的基体层聚合物浸润未熔融的增强体部分，提升界面结合强度，从而改善制品的力学性能。

附图说明

图1为本实用新型热塑性聚合物制品一种具体实施方式的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本实用新型的具体实施方式提供一种热塑性聚合物制品，所述制品由增强层1和基体层2构成；所述增强层1为聚合物一的取向带材、纤维制得的增强体；所述基体层2由聚合物二构成；所述基体层2比所述增强层1易于熔融或软化；所述聚合物一由聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或该四种聚合物中的至少两种形成的共聚物中的一种或几种组成；所述聚合物二由聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或该四种聚合物中的至少两种形成的共聚物中的一种或几种组成。

本实用新型的具体实施方式中，所述基体层2比所述增强层1易于熔融或软化，即所述基体层2与所述增强层1满足如下关系：T₁<T₂，T₁’<T₂’；其中，T₁、T₁’分别为基体层2聚合物二的玻璃转变温度范围或熔融温度范围的上限值和下限值，当基体层2为非晶聚合物时，所述T₁、T₁’分别为所述基体层2聚合物二的玻璃化转变温度范围的上限值和下限值，当基体层2为结晶性或半结晶聚合物时，所述T₁、T₁’分别为所述基体层2聚合物二的熔融温度范围的上限值和下限值；T₂为增强层1聚合物一的玻璃转变温度或熔融温度，当所述增强层1聚合物一为非晶状态时，所述T₂、T₂’分别为所述增强层1聚合物一的玻璃化转变温度范围的上限值和下限值，当增强层1聚合物一为结晶性状态时，所述T₂、T₂’分别为增强层1聚合物一的熔融温度范围的上限值和下限值。

本实用新型的具体实施方式中，所述制品可以由增强层1和基体层2的叠合物经热压合而成，也可以由包芯纱线的织物一层以上经热压合而成，所述制品由包芯纱线织物直接压合，热压合后，芯纱线形成增强层1，包缠纱线形成基体层2，从而制得自增强制品，其力学性能优于注塑制品，且不需要叠合基体层2。

本实用新型的具体实施方式中，所述热塑性聚合物制品中的所述聚合物一或聚合物二由聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)或该四种聚合物中的至少两种形成的共聚物、共混物中的一种或几种组成，是指所述聚合物一或聚合物二中，聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)或该四种聚合物中的至少两种形成的共聚物、共混物占主要部分，其占比在50wt％以上,优选为80wt％以上，进一步优选为90wt％以上，更进一步优选为100％。

具体例如，所述聚合物一为聚酰胺，所述聚合物二为聚酰胺、聚碳酸酯或聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物；或所述聚合物一为聚碳酸酯，所述聚合物二为聚酰胺或聚碳酸酯；或所述聚合物一为聚酰胺与聚碳酸酯的共混物，所述聚合物二为聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物等等，可根据制品性能需求，选择不同种类的材料，发挥各种材料的效应，实现功能、结构、制造一体化成型，例如，当采用聚碳酸酯与聚苯乙烯的共混物做为基体层2时，制品具有良好的透明度，增强层1的斜纹纹理清晰美观，对刚度要求高时，可选用聚碳酸酯，聚碳酸酯材质较硬，具备较高的刚度，当需要有适宜的变形性时，可选择聚苯乙烯，聚苯乙烯材质较软。又例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物与聚碳酸酯的共混物作为增强层1聚合物一，可能由于加入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物共混改性和熔融纺丝提高了聚合物的取向度，从而赋予增强层1优异的力学性，可显著提高制品的强度和韧性，聚碳酸酯与聚酰胺的共混物作为基体层2聚合物二，可显著提高增强层1与基体层2的结合强度，提升制品的力学性能。

本实用新型的具体实施方式中，所述聚合物一或聚合物二包含各种常用助剂和功能助剂。所述常用助剂例如有热稳定剂、填充剂、着色剂、抗氧剂、紫外吸收剂或抗老化剂等等。所述功能助剂可以是各种功能性助剂，主要包括阻燃剂和无机纳米填料，所述的阻燃剂主要包含卤素阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、氮系阻燃剂和膨胀型阻燃剂，其添加量可以根据需要进行添加，通常为5～40wt％，优选10～25wt％,所述的无机纳米填料主要包含纳米二氧化硅、纳米蒙拓土、埃洛石、海泡石、碳纳米管以及石墨烯等，其添加量可以根据需要进行添加，通常小于10wt％,优选添加量小于5wt％，更优选小于2wt％。

本实用新型的具体实施方式中，所述增强层1为聚合物一的取向带材、纤维制得的增强体，所述增强体选自于非织造毡材、片状模塑料、团状模塑料、网材或织物中的一种或多种，所述网材包括单向或多轴向网材，所述织物包括连续纤维或带材制得的机织物(平纹、斜纹、缎纹、正交、2.5D)、针织物(经编、纬编)、编织物等结构织物。不同织物结构均采用连续纤维织造而成，具备良好的结构整体性和可设计性，赋予产品优异的结构强度。所述增强体中，至少一层为织物层，在增强层1中通过铺层设计合理的添加织物层，相较于非织造毡材增强体制得的制品具备更高的力学性能，尤其是抗冲击性能，这得益于织物结构中连续纤维具备更高的结构整体性和结构强度，实际生产中可根据加工形变量、纤维体积含量、产品性能需求等选取合适的一种或多种织物结构形式。所述增强层1单层厚度为0.05～100mm，综合考虑加工工艺条件下增强层1充分浸润及制品的强度，优选为0.1～10mm，面密度可通过调节纺织工艺参数根据实际情况进行设计，所述纤维毡，例如短纤维杂乱毡力学性能表现为准各向同性，相同条件下，其强度低于连续纤维增强结构，可用于调节产品的各向同性，所述单向或多轴向长丝网中长纤维沿单一方向排布，表现为沿纤维轴向方向强度最高，垂直于纤维方向强度最低，可根据产品需求定向补强，所述织物性能表现为近似正交双向同性,沿经纱与纬纱轴向方向的力学性能几乎相同，从而可以整体上提高所述热塑性聚合物制品的强度和韧性。

本实用新型的具体实施方式中，所述带材的宽度或纤维的直径为0.05～10mm,为了实现增强体中不同聚合物二的取向增强，根据产品和设计要求，所述纤维可以采取异形纤维、差别化纤维、长丝、复丝、混纺纱、展宽纱线、包芯纱、股线或竹节纱等方式。例如，所述纤维为展宽纱，所述展宽纱线的宽度在1mm以上，优选3mm以上，展宽纱线与熔融液态基体接触的比表面积较大，有利于提升浸润效果，同时展宽实现了制品的薄层化，可提高增强纤维体积含量，有利于制品结构强度的提高。为了实现增强体中不同聚合物二的取向增强，所述纤维可以采取混纺纱、包芯纱、股线、竹节纱等方式。

本实用新型的具体实施方式中，所述纱线为加捻纱线，捻度为1000捻/m以下，纱线适度的加捻可提高制品的力学性能，其原因可能是因为纱线加捻赋予了纤维集合体较强的抱合力，提高增强体的结构强度，但当捻度过大时，纤维与熔融后的液态基体的结合强度降低，制品的力学性能反而降低。

本实用新型的具体实施方式中，所述的基体层2为聚合物层，所述聚合物层可以是由聚合物通过吹膜、流延、双向拉伸等工艺制得薄膜或片材，也可是丝、带、毡、织物等，结构形式不限，其单层厚度为0.05～200mm，优选为0.1～10mm,进一步优选为0.15～7mm，具体可根据产品厚度等性能要求选取不同规格的聚合物层。

本实用新型的具体实施方式中，所述增强层1之间不相同，增强层1可以有多层，层之间可以不同材料，不同结构形式。所述铺层设计中，增强层1合基体层2的结构形式、层数比例可根据需要组合设计，实现结构强度、密度、外观等产品参数的多样性。

本实用新型的具体实施方式中，所述的产品中增强层1单层的材料特性、铺层数量及比例、混合方式、技术参数及使用环境等可根据需求进行设计；所述增强层1为一层以上，为了整体上聚合物制品具有更好的强度和韧性，至少有一层为织物。通常，两个增强层1之间至少具有一个基体层2，为了提高制品平整度，优选所述热塑性制品的表面层为增强层1，与表面层邻接的层为双层基体层2；为了提高所述热塑性制品的表观光亮度，优选所述热塑性聚合物制品中的至少一个表层为基体层2，考虑到基体层2含量过高，则增强层1含量过低，结构增强效应减弱，所述基体层2在总层数的占比中不超过80％，优选为不超过60％。

本实用新型的具体实施方式中，在叠合物经热压合过程中，可通过控制热压工艺参数，尤其是压制温度和时间，可调节增强层1与基体层2的熔融或软化比例。适当比例的增强层1熔融后与基体层2熔融聚合物互相融合，提升了固液两相的界面结合力，提高了制品的力学性能，尤其是抗冲击性能显著提高，其原因可能是基体层2熔融部分提高，少部分增强层1熔融，有利于液态的基体层2聚合物浸润未熔融的增强体部分，提升界面结合强度，从而改善制品的力学性能。增强层1部分熔融并与熔融的基体层2结合，改善了两相结合强度，在一定程度上可提高制品的力学性能，但增强层1熔融过多时就不能充分发挥其结构增强作用，而当基体层2熔融过少时，也会影响粘结、浸润增强层1的效果，因此优选热压合过程中，增强层1熔融或软化部分的体积所占增强层1总体积的比例范围为0-50％，基体层2熔融或软化部分的体积所占基体层2总体积的比例范围为30％～100％；更进一步，所述增强层1熔融或软化部分的体积所占增强层1总体积的比例范围为0～30％，所述基体层2熔融或软化部分的体积所占基体层2总体积的比例范围为70％～100％，最好所述基体层2熔融或软化部分的体积所占基体层2总体积的比例100％，即全部熔融。

本实用新型提供一种上述热塑性聚合物制品的制备方法，将所述包芯纱线的织物一层以上热压合成型，控制热压温度使所述包芯纱线的包缠纱线部分或全部熔融或软化形成基体层2，所述包芯纱线的芯纱不熔融或软化、或者部分熔融或软化形成增强层1。本实用新型还提供另一种上述热塑性聚合物制品的制备方法，将所述增强层1和基体层2按铺层叠合设计进行铺层叠合，然后进行热压成型，控制热压温度使基体层2部分或全部熔融或软化，增强层1不熔融或软化、或者部分熔融或软化。在加工过程中，控制热压温度使增强层1不熔融或软化、或者部分熔融或软化，以使热塑性聚合物带材或纤维中的分子链段保持高度取向性，具有优异的力学性能。同时，加工中的基体层2部分熔融或全部熔融，以连接相邻的增强层1结构，进一步提高制品的整体性。上述方法制得的聚合物产品具有强度高、韧性好等特点，其使用中的抗冲击性能得到大幅度提高。

实施例

测试说明：

DSC测试：以2℃/min的升温速度，测试获得基体层聚合物或增强层的纤维集合体的熔融峰值温度或玻璃化转变温度，对结晶性或半结晶性材料，以DSC曲线的熔融峰的起始温度和结束温度作为其熔融温度范围，对于非晶材料，以DSC曲线的玻璃化转变的起始温度和结束温度作为其软化温度范围。

熔融或软化部分占材料总体积的比例表征方法：制备在待测试板材成型加工温度设定压制工艺参数下的热塑性板材制品试验件，加工制得板材沿厚度方向的剖面(纵剖面)。因板材热压过程中沿厚度方向传导热量，可假定各纵剖面上熔融或软化体积比相等。在显微镜下观测纵剖面(面积S₀)，增强层与基体层的熔融或软化部分(面积S₁)取向或结晶形态消失，表现为无定型状态，与未熔融部分存在明显的分相界面，计算显微镜观测下的纵剖面图中S₀、S₁的数值，则熔融或软化部分占总体积的体积比k＝S₁/S₀。

拉伸测试：按GB/T 1447 2005测试

低温冲击测试：在-40℃条件下，参照国标GB/T 1043.1-2008完成塑料.简支梁冲击性能的测定，获取材料在规定条件下的冲击强度。

极限氧指数测试：参照标准GB/T 8924-2005纤维增强塑料燃烧性能试验方法-氧指数法，测定不同材料的燃烧特性，获取极限氧指数实验数据。

实施例1-1

增强层：选用PA纤维制备的平纹织物(单层厚度0.4mm，简称P)、长纤维单向增强纤网(单层厚度0.2mm，简称U)、短纤维毡(单层厚度0.2mm，简称S)；所用纤维线密度为2500D，横截面为扁平带状，所述PA熔融温度范围为170-200℃；

基体层：熔融温度范围为150-180℃的PA聚合物在吹膜机上制得薄层(单层厚度为0.2mm，简称L)；

铺层设计：共采用平纹织物3层，单向增强纤网2层，短纤维毡2层，增强层共计7层；基体层薄层8层；其铺层顺序为[P/L/L/S/L/U/L/P/L/U/L/S/L/L/P]；

热压合成型：将叠合物热压成型，热压实温度为175℃，热压时间75S，保压降温冷却定型。使得基体层熔融部分的体积占基体层总体积的比例为70％，增强层熔融部分的体积占增强层总体积的比例为10％。

制品经观察表面具有好的平整度。

实施例1-2

除了热压合成型条件如下之外，其余条件与实施例1-1一致。

热压合成型：将叠合物热压成型，热压实温度为180℃，热压时间5min，保压降温冷却定型，使得基体层熔融部分的体积占基体层总体积的比例为100％，增强层熔融部分的体积占增强层总体积的比例为30％。

实施例1-3

以PA短纤维毡增强体，单层毡材面密度为160g/cm3；基体层与实施例1-1、1-2相同；铺层设计为[S/L/L/S/L/S/L/S/L/S/L/S/L/L/S]，增强层与基体层总层数分别为7、8,与实施例1-1、1-2相等；增强层和基体层的熔融或软化体积比例、加工工艺参数与实施例1相同。

对比例1

以上述PA为原材料，采用传统注塑工艺制备PA板材制品为对照试验。

分别测试实施例1-1、实施例1-2、实施例1-3和对比例1制品的拉伸性能以及低温冲击性能，其结果如下表1。

表1实施例1-1、1-2、1-3和对比例1制品的性能测试表

从上表1的测试结果表明，相比于对比例1，实施例1制备的制品机械强度提升1倍以上，尤其是低温抗冲击性能为传统塑料板材的2倍以上。

结果表明：实施例1-1与实施例1-3可知，在增强层中通过铺层设计合理的添加织物层，相较于非织造毡材增强体制得的复合材料具备更高的力学性能，尤其是抗冲击性能提升26％，这得益于织物结构中连续纤维相比于毡材中的短纤维具备更高的结构整体性和结构强度。

此外测得实施例1-1中，平行于长纤维单向纤网中纤维方向的拉伸强度为227MPa，而172MPa为垂直于长纤维单向纤网中纤维方向的拉伸强度，表明通过在增强体结构设计中加入长纤维定向纤网可实现复合材料的定向补强，其力学性能具备优异的可设计性。

实施例1-1与实施例1-2可知，当基体层熔融比例由70％提高至100％，增强层熔融部分的体积占增强层总体积的比例30％时，复合材料的力学性能，尤其是抗冲击性能显著提高，究其原因可能是基体层熔融部分提高，有利于液态的基体层聚合物浸润未熔融的增强体部分，提升界面结合强度，从而改善复合材料的力学性能。

然而需要注意的是，增强层部分熔融并与熔融的基体层结合，改善了两相结合强度，在一定程度上可提高复合材料的力学性能，但增强层熔融过多时就不能充分发挥其结构增强作用，而当基体层熔融过少时，也会影响粘结、浸润增强层的效果，因此优选的增强层熔融比例为0-50％；优选的基体层熔融比例为30％-100％。

实施例2-1

增强层：选用PC纤维制备的平纹织物(单层厚度0.2mm)，所用纤维由添加8％无卤阻燃剂改性的PC聚合物熔融纺丝制得，纤维线密度为3000D，横截面为圆形，玻璃化转变温度范围为210-230℃；

基体层：玻璃化转变温度范围为180-200℃的PC聚合物制得流延薄层，单层厚度为0.15mm；

铺层叠合设计：采用增强层平纹织物与基体层交替铺层的结构形式，其铺层顺序可表示为[第1层基体层/第1层增强层/第N层基体层/第N层增强层]；

热压合成型：将层合物在220℃热压实2min，保压降温冷却定型。其中基体层的PC流延膜全部熔融，通过控制压合过程中的温度和加热时间，增强层的熔融部分的体积占增强体总体积的比例控制在20％左右。

制品经观察表面，第1层基体层所在表面具有好的表观光亮度。

实施例2-2

除了热压合成型条件如下之外，其余条件与实施例1-1一致。

热压合成型：将叠合物热在200℃热压实5min，保压降温冷却定型。使得基体层全部熔融，增强层不熔融。

对比例2

以PC为原材料，采用传统注塑工艺制备PC板材制品为对照试验。

分别测试实施例2-1、实施例2-2和对比例2制品的拉伸性能以及极限氧指数，其结果如下表2。

表2实施例2-1、2-2和对比例2制品的性能测试表

从上表2的测试结果表明，添加改性剂可显著改善制品的性能，赋予其优异的阻燃等功能特性。相比于对比例2，实施例2-1和2-2，实现了PC塑料制品的自增强，其拉伸强度提高为原来注塑制件的2倍以上。对比实施例2-1与实施例2-2，在制品压制过程中，通过控制热压工艺参数，尤其是压制温度和时间，可调节增强层与基体层的熔融比例。适当比例的增强层熔融后与基体层熔融聚合物互相融合，提升了固液两相的界面结合力，提高了制品的力学性能。

实施例3-1

增强层：选用PA纤维制得的面密度300g/m2的斜纹织物(单层厚度0.4mm，简称M)，熔融温度范围为240-260℃；

基体层：选用改性的PC聚合物板(单层厚度为7mm，简称L)，玻璃化转变温度范围200-220℃；

铺层设计：设计铺层方案为[M/L/M/L/M/L/M/L/M]；

热压合成型：将叠合物热压成型，热压温度220℃；时间3min；压制压力10MPa，保压降温冷却定型。增强层不熔融，基体层熔融部分所占总体积的比例为100％。

实施例3-2

基体层PC聚合物板材厚度2mm，其于条件与实施例3-1相同。

实施例3-3

基体层为单层厚度7mm厚的PS板材(熔融温度范围为200-220℃)，其余条件与实施例3-1相同。

测试实施3-1、实施例3-2和实施例3-3拉伸性能列于下表3中。

表3实施3-1、3-2、3-3制品性能测试表

从上表3的测试结果表明，实施例3-2可知，在基体层全部熔融、增强层充分浸润以及其他加工条件相同的情况下，增强层的体积含量增加，所得制品的强度提高，由实施例3-1与3-3可知，当采用PC与PS做为基体层时，制品均具有良好的透明度，增强层的斜纹纹理清晰美观；PC材质较硬，具备较高的刚度，PS材质较软，具有适宜的变形性。

由此可知，该类型制品在选材时，具有优异的可设计性。可根据产品性能需求，选择不同种类的材料，发挥各种材料的复合效应，实现功能、结构、制造一体化成型。

本实用新型涉及的材料体系包括PA、PS、ABS、PC及其共聚物，而又不仅限于前述材料，在此类热塑性塑料制备过程中，可引入更广阔的材料体系，如PP、PE、PET、PMMA等，发挥不同材料的性能优势，以实现产品性能及品种的多样化。譬如在PA自增强制品的表层，添加1层PET可显著改善材料的外观，提高其表层的强度和抗破损能力。

实施例4-1

增强层：选用改性PC/ABS合金制得的纤维制备平纹织物(单层厚度0.4mm，简称P)，制造所用的纤维或纱线原料由改性PC/ABS聚合物熔融纺丝制得，为提高纤维的强韧性，所述PC/ABS合金中添加3％石墨烯，纤维线密度为3000D，横截面为圆形，玻璃化转变温度范围180-200℃；

基体层：熔融温度范围为130-150℃的PA聚合物，添加20％PC共混，采用此共混物制得薄层(单层厚度为0.2mm，简称A)；

铺层设计：采用增强层平纹织物3层；基体层共混聚合物薄片4层；其铺层顺序为[P/A/A/P/A/A/P]；基本层为双层，中间为平纹织物。

热压合成型：将层合物热压成型，热压实温度为160℃，热压时间70S，保压降温冷却定型。

制品经观察表面具有好的平整度。

实施例4-2

增强层为材料为PC/ABS替换为对应的PC，基体层材料由PA与PC共混替换为对应的PA，其余条件与实施例4-1相同。

实施例4-3

基体层材料由PA与PC共混替换为对应的PA，其余条件与实施例4-1相同。

测试实施4-1、实施例4-2和实施例4-3拉伸性能列于下表4中。

表4实施4-1、4-2、4-3制品性能测试表

从上表4的测试结果表明，在基体层薄层PA中共混增强层中所具备的聚合物成分PC，可显著提高增强层与基体层的结合强度，提升制品的力学性能。在PC中共混ABS可显著提高材料的强度和韧性，具体表现为在增强体中采用PC/ABS合金制得的制品的拉伸强度相较于纯PC增强体制得的制品拉伸强度提高50％以上，究其原因可能是加入ABS共混改性和熔融纺丝提高了聚合物的取向度，赋予材料优异的力学性能。

实施例5-1

增强层：采用改性PA纤维纺纱制得加捻纱线，其线密度为1400dtex，捻度为950捻/m；采用此纱线在经编机上织造经编网格布，网孔大小为60目，面密度约为100g/m²。其熔融温度范围为230-260℃。

基体层：采用低熔点PA材料体系吹膜，制得0.2mm厚的薄层。其软化点为125℃，熔融温度范围为210-230℃。

铺层设计：[基体层/增强层/基体层]n，n＝5。

热压合成型：采用热压机压制叠合物并缓慢冷却成型，压制温度为220℃，压实压力20MPa，压合时间5min。

实施例5-2

采用实施例5-1中的同类PA纤维制得的无捻集束纱线织造面密度为100g/m²的斜纹织物，其余条件与实施5-1相同。

实施例5-3

采用实施例5-1中的同类PA纤维制得的展宽纱线，即将原来线密度为1400dtex的无捻纱线展宽为扁平、集束的纱带，其宽度为5mm；其余条件与实施5-1相同。

实施例5-4

采用实施例5-1中的无捻线密度为1400dtex的纱线为芯纱，以与实施例5-1基体层相同材质的低熔点PA纺丝制得的纱线为包缠纱线，设计芯纱与包缠纱线的体积比为1:1。采用此包芯纱织造平纹织物，经密、纬密设置为90根/10cm，经纬纱平整、排列紧密、无明显网孔，热压合此包芯纱线织造的平纹织物叠层，使包缠纱熔融粘结，冷却定型制得制品，热压合工艺与实施例5-1相同。试验表明，采用竹节纱代替包芯纱织造的织物经热压成型制得的板材，具备相似的效果，竹节纱中结点部分基体含量大，粘结性强与其他部分，这一特性可赋予制品蓬松织物与板结塑料的特殊品质。

实施例5-5

采用实施例5-1中的同类PA材料，由流延挤出工艺制得双向拉伸BOPA片材，厚度为0.125mm；切丝制得宽度为2mm的带材；采用此带材在剑杆织机上织造2/2斜纹织物，面密度为100g/m²与实施例5-2中无捻纱线制得的织物相同。其余条件与实施5-1相同。

对比例5

采用实施例5-1基体层所述低熔点PA体系注塑成型制得板材。

测试上述实施例5-1、实施例5-2、实施例5-3、实施例5-4和对比例5制品的力学性能，结果如下表5。

表5实施例5-1、5-2、5-3、5-4、5-5和对比例5制品性能测试表

从上表5的测试结果表明，采用实施例5-1、实施例5-2、实施例5-3、实施例5-4、实施例5-5制得的PA自增强制品，相较于对比例5传统注塑制品，力学性能大幅提升。由实施例5-1、5-2可知，纱线适度的加捻可提高制品的力学性能，究其原因可能是因为纱线加捻赋予了纤维集合体较强的抱合力，提高增强体的结构强度。但当捻度过大时，纤维与熔融后的液态基体的结合强度降低，复合材料的力学性能反而降低。

由实施例5-3可知，将纱线中的纤维集束展宽，可提高制品的力学性能，其原因可能是展宽纱与熔融液态基体接触的比表面积较大，有利于提升浸润效果，同时展宽实现了复合材料的薄层化，可提高增强纤维体积含量，有利于复合材料结构强度的提高。

实施例5-4采用该类型织物作增强层时，芯纱为增强相包缠纱可熔融而充当基体相，制品具备良好的界面粘结性，力学性能优异。包芯纱织物直接压合，此时基体层层数可为0，也可在织物层间添加基体层，可制得自增强制品，其力学性能优于注塑制品，且不需要叠合基体层。同样的，可采用混纺纱、股线、竹节纱等制织增强体并叠合热压制得复合材料，再次展现了本实用新型设计的此类聚合物制品制造技术的优异可设计性和产品适应性。

实施例5-5采用带材织物增强，制品结构强度与抗冲击性能优异，究其原因可能是带材近似为均质增强相，不存在纤维织物的难以浸润的问题，制品中的气孔等缺陷更少，而且增强带材的加工方式、厚度、宽度、牵伸倍率、取向度与结晶度都具备广泛的可设计性，可满足产品多样化需求。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种热塑性聚合物制品，其特征在于，所述制品由增强层和基体层构成；所述增强层为聚合物一的取向带材、或纤维制得的增强体；所述基体层由聚合物二构成；所述基体层比所述增强层易于熔融或软化；所述聚合物一为聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的一种；所述聚合物二为聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的一种。

2.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述制品由包芯纱线的织物一层以上经热压合而成。

3.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述热塑性聚合物制品由增强层和基体层的叠合物经热压合而成。

4.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述聚合物一为聚酰胺，所述聚合物二为聚酰胺或聚碳酸酯；

或所述聚合物一为聚碳酸酯，所述聚合物二为聚酰胺或聚碳酸酯。

5.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述带材宽度或纤维直径为0.05～10mm，所述纤维选自加捻纱线、异形纤维、差别化纤维、长丝、复丝、股线、展宽纱、包芯纱或竹节纱中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述纤维为加捻纱线，捻度为1000捻/m以下。

7.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述增强体选自于非织造毡材、片状模塑料、团状模塑料、网材或织物中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述织物为机织物、针织物或编织物，所述机织物的结构形式选自平纹组织、斜纹组织、缎纹组织、三维正交结构或2.5D编织结构。

9.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，相邻两个增强层之间至少具有一个基体层。

10.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述热塑性制品的至少一个表面层为基体层。

11.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述热塑性制品的表面层为增强层，与表面层邻接的层为双层基体层。

12.根据权利要求4所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述增强层之间不相同。

13.根据权利要求1所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述基体层为薄膜、片材、丝、带、毡或织物，其单层厚度为0.05～200mm。

14.根据权利要求13所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，所述基体层为薄膜、片材、丝、带、毡或织物，其单层厚度为0.15～7mm。

15.根据权利要求2或3所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，热压合成型过程中，增强层熔融或软化部分的体积所占增强层总体积的比例范围为0％～50％；基体层熔融或软化部分的体积所占基体层总体积的比例范围为30％～100％。

16.根据权利要求15所述的热塑性聚合物制品，其特征在于，增强层熔融或软化部分的体积所占增强层总体积的比例范围为0％～30％；基体层熔融或软化部分的体积所占基体层总体积的比例范围为70％～100％。

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