[发明专利]聚酯材料自增韧、增强的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料的固态加工领域，特别是一种通过单面辊动轮、板压成型获得定向均匀自增韧、增强聚酯材料的方法。

背景技术

高聚物加工中为了增加材料的力学性能，往往需要向其中加入第二、甚至第三组分。在加入组分进行复合（共混）过程中，又需要考虑组分间的相容性，这些多重因素的影响往往导致材料的强度和韧性难以兼顾，从而限制了共混改性的发展。近几十年由金属加工发展起来，并逐渐应用于聚合物加工的固态加工成型渐渐吸引了人们的研究，这种方法不用添加其他组分进行共混，简化了加工过程。概括的说固态加工成型就是在外加力场的作用下，处在熔点以下的聚合物产生固态流动，从而在力的作用下，高分子内部结构出现沿流动方向的排列，从而形成分子链、结晶等不同尺度上的取向，从而通过直接的加工得到自增韧、增强的材料，固态加工包括固态挤出[李鹏, 黄锐, 中国塑料, 1999, 12(43-49)]、拉伸和辊压等。

其中固态拉伸是获得高强聚合材料的最简单的方法，它是在低于熔点的条件下，对材料进行拉伸比为数倍、乃至几十倍的拉伸，从而获得高度取向的聚合物材料。辊压通常用来制取高取向度的薄膜和片材，固态的聚合物片材或细条，通过一系列加热的辊筒辊压，发生固态变形和取向，得到具有很高模量和强度的制品。但几十年来，主流的高聚物加工设备还仅限于熔融加工（注塑机、挤出机等），这主要是固态加工方法设备复杂、效率低下、自动化程度低等因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单的聚酯材料自增韧、增强的方法。

本发明的技术方案是：聚酯材料自增韧、增强的方法，它的步骤如下：

（1）将聚酯材料在高聚物成型加工设备中得到聚酯材料片材，所述聚酯材料为主链全部或部分是由羧基与羟基缩聚形成的聚合物；

（2）将聚酯材料片材加工成需要的形状，并升高聚酯材料片材温度到加工温度进行单面辊动、板压，所述聚酯材料片材受到的压强为1-13000MPa，受到单次恒定压力的时间为20-8000s；

（3）将聚酯材料片材进行热处理，热处理的温度在聚酯材料的熔点以下，时间为600min之内。

所述聚酯材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸丁二醇酯。 

所述步骤（1）中高聚物成型加工设备为注塑机、挤出机、硫化机或模压机。

所述步骤（2）中聚酯材料片材受到的压强为300-750MPa，受到单次恒定压力的时间为200-600s。

所述步骤（3）中热处理为张紧热处理或松弛热处理。

所述步骤（3）中热处理的温度为聚酯材料的玻璃化温度与熔点之间。

本发明的有益效果是：在单面辊动、板压过程中，原来聚合物片材中无规的分子链在外力的作用下进行排列，形成了有序的取向结构，提高了材料的力学性能。

附图说明

图1是单面辊动、板压加工聚酯装置示意图。

具体实施方式

聚酯材料自增韧、增强的方法，它的步骤如下：

（1）将聚酯材料在高聚物成型加工设备中得到聚酯材料片材，所述聚酯材料为主链全部或部分是由羧基与羟基缩聚形成的聚合物；

（2）将聚酯材料片材加工成需要的形状，并升高聚酯材料片材温度到加工温度进行单面辊动、板压，所述聚酯材料片材受到的压强为1-13000MPa，受到单次恒定压力的时间为20-8000s；

（3）将聚酯材料片材进行热处理，消除内应力，提高使用中的稳定性，热处理的温度在聚酯材料的熔点以下，时间为600min之内。

所述聚酯材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸丁二醇酯。 

所述步骤（1）中高聚物成型加工设备为注塑机、挤出机、硫化机或模压机。

所述步骤（2）中聚酯材料片材受到的压强为300-750MPa，受到单次恒定压力的时间为200-600s。

所述步骤（3）中热处理为张紧热处理或松弛热处理。

所述步骤（3）中热处理的温度为聚酯材料的玻璃化温度与熔点之间。

实施例1

将PET片材剪切为50mm×10mm×4mm的长方体形状，放入凹模10mm宽的腔体中；在140℃、并控制上面辊动轮的水平移动速度使PET的受压时间为300s，改变压力，测试片材的力学性能（见表1）。

表1  不同压强时材料的力学性能