[发明专利]一种分散相尺寸和维度可控的聚合物共混物制备方法

说明书

本发明公开了一种分散相尺寸和维度可控的聚合物共混物制备方法。选择两种加工温度相差大于30℃的聚合物，并分别在两种聚合物中加入一定量的相容剂和功能填料以获得基体母料和分散相母料。再将这两种母料通过微纳层叠挤出形态调控装置制备出含有一定尺寸片状分散相的共混物功能母料。将该功能母料进行二次加工，通过二次加工条件调控共混物功能母料中片状分散相的形态，以获得零维球形、一维纤维、介于一维和二维之间的带、或二维片中的一种或多种分散相形态，从而实现分散相尺寸和维度可控的聚合物共混物的制备。该材料制备方法简单，生产效率高，可以连续批量生产，且可作为分散相填料以制备聚合物基高性能多功能共混材料。

技术领域

本发明属于聚合物的加工、高性能化和功能化技术领域，具体涉及一种分散相尺寸和维度可控的聚合物共混物制备方法。

背景技术

聚合物共混是实现聚合物高性能和功能化的主要方法之一，分散相形态包括尺寸和维度等对共混物的最终性能在很大程度上起着决定性的作用。通过界面增容可有效降低两相界面处的界面张力，进而降低分散相尺寸（European Polymer Journal. 2016, 79:198-218.）。分散相不同维度的形态可分为零维的球体、一维的纤维、二维的片以及介于一维和二维之间的带。通常不同维度的形态需要不同的调控方法：（a）零维的球体：采用传统的熔融共混技术即对共混熔体施加剪切力场获得（Macromolecules 2019, 52, 7547−7556）；（b）一维的纤维：可进一步通过对共混熔体施加拉伸力场获得（Ind. Eng. Chem.Res. 2017, 56, 9467−9477）；（c）二维的片：可进一步通过对共混熔体施加拉伸力场和压缩力场获得（CN106867239A）；（d）介于一维和二维之间的带：可通过扁平的口模挤出，再对挤出熔体施加拉伸力场和压缩力场获得（Chemical Engineering Science 178 (2018)146–156）。这些调控方法获得的聚合物共混物中，分散相的维度及其对性能的改善比较单一。例如，一维纤维具有最好的增强效果，但增韧效果差；二维片具有最好的阻隔改善效果，但力学性能增强效果一般；介于一维和二维之间的带有较好的增强增韧效果，但阻隔改善效果一般。因此，获得含有多种维度分散相的聚合物共混物对于实现其高性能化和功能化至关重要。但目前尚没有一种聚合物共混物的制备方法能够实现多种维度分散相的形态调控。

在上述获得具有一定尺寸和维度的分散相过程中，通常需要先对尺寸进行调控，然后进一步调控分散相的维度。在这两步调控过程中，不同聚合物共混体系的调控因素不同，如粘度比、组成比、剪切速率、拉伸速率以及压缩比等，会使调控过程变得复杂，导致不同聚合物共混体系需要考虑不同的调控手段，而且有些粘度比相近的体系在维度上很难调控。因此在聚合物共混物中开发一种易调控、工艺简单且能够同步实现分散相尺寸和维度可控的制备方法具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种制备分散相尺寸和维度可控的聚合物共混物的简单加工方法。选择两种加工温度相差大于30℃的聚合物，并分别在两种聚合物中加入一定量的相容剂和功能填料，以获得分别含相容剂和功能填料的两种原料，再将这两种原料通过微纳层叠挤出形态调控装置制备出共混物功能母料，然后将该母料进行二次加工，通过控制二次加工条件，获得相应尺寸和维度的分散相。二次加工后获得的制品可以直接使用，也可以进一步将其加入到另一种加工温度低于上述二次加工温度的聚合物中，以改善该聚合物的性能。

本发明的技术思路和技术原理如下：