制造聚合物制品的方法技术

一种用于制造聚合物制品的方法，其包括以下步骤：（ａ）形成具有连续的层的叠合物，即（ｉ）第一层，其由取向聚合物材料的线料构成；（ｉｉ）第二层，其为聚合物材料的层；（ｉｉｉ）第三层，其由取向聚合物材料的线料构成，其中第二层具有比第一和第三层低的峰值熔融温度；（ｂ）使所述叠合物经受一定的时间、温度和压力条件，该条件足以熔融一定比例的第一层、完全地熔融第二层和熔融一定比例的第三层；并且压实所述叠合物；和（ｃ）冷却所述压实的叠合物。与不使用第二层的制品相比，所得到的制品具有良好的机械性能，并仍然可以在较低的压实温度下制造，从而使制造工艺更易于控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由取向聚合物线料制造的聚合物制品，特别地涉及用于生产这类制品 的改进方法。
技术介绍
近年来，在压实聚合物线料以制备高劲度和强度片材的方法中已经取得了进展。 在GB 2253420A中公开了一个例子，其中在两步方法中将取向聚合物线料的组合体热压 实，以形成具有良好的机械性能的片材。该方法包括以下步骤首先使线料达到并且保持 在压实温度下，同时经受足以使线料保持接触的压力，然后在高压(40-50MPa)下压实几秒 (压实压力)。在该方法中，线料表面的一部分熔融并且随后在冷却时再结晶。该再结晶的 相将线料粘接在一起，导致具有良好的机械性能的最终片材。在GB 2253420A中提到，该方 法可以应用于许多类型的取向聚合物，包括聚酯和PEEK(聚醚醚酮)，但是优选的聚合物是 取向聚烯烃。GB 2253420A中描述的方法的一个缺点是发生熔融的温度区间是非常窄的。因此 难以获得所需程度的线料外部区域的部分熔融。线料的不充分的熔融导致差的机械性能。 线料的过多熔融导致取向消失，并且削弱机械性能。为了不使制品“熔融不足”或者“过度 熔融”，需要精确的工艺控制。在WO 98/15397中公开了相关的方法，其中在足以使线料的一部分熔融的升高的 温度下，使熔融_形成的聚烯烃线料的组合体保持紧密接触，同时经受不大于IOMPa的压实 压力。如果需要，线料可以预先经受现有技术的交联工艺，优选辐照交联工艺，其包括在包 含炔或者二烯烃化合物的惰性环境中用离子化辐射照射该线料，然后进行退火步骤，其包 括在包含炔或者二烯烃化合物的惰性环境中，在升高的温度下将辐射后的聚合物退火。据 说，在先的交联可以降低压实温度的关键性，并且改进机械性能，尤其是升高的温度下的破 坏强度。还存在关于制品的使用的报道，其中聚乙烯薄膜被夹在聚乙烯纤维层之间，并且 将该叠合物经受热压实。Marais 等在 Composites Science and Technology，45，1992，第 247-255 页中公 开了一种方法，其中在高于薄膜的熔点但是低于纤维层的熔点的温度下进行压实。得到的 制品具有一般的机械性能。Ogawa 等在 Journal of Applied Polymer Science，68，1998，第 1431-1439 页中 描述了这样的制品，其由超高分子量聚乙烯纤维(m.p. 145-152°C )和低密度聚乙烯薄膜 (m. p. IlS0C)的层构成。据称模压温度在所述纤维的熔点和中间层(基质)的熔点之间。描述的纤维的体积分数是0. 69或者0. 74。然而该制品据报道具有意外地差的性能，可能是 由于在纤维和基质(熔融薄膜)之间具有弱的粘合性。另一种制品单独使用聚乙烯纤维制 备，并且利用工艺条件诱导部分熔融，但是具有较差的性能。因此，在热压实方法中，需要一种能够降低压实温度的关键性的简单、实用的手 段。此外一直需要改进得到的制品的机械性能。本专利技术的目的是获得这样的实施方案，其 能够以可行的方式至少部分地满足上述两种需要之一或两者
技术实现思路
因此，在本专利技术第一个方面中，提供了用于生产聚合物制品的方法，所述方法包括 以下步骤(a)形成具有连续的层的叠合物，即(i)第一层，其由取向聚合物材料的线料构成；(i i)第二层，其为聚合物材料的层；(iii)第三层，其由取向聚合物材料的线料构成，其中第二层具有比第一和第三层 低的峰值熔融温度；(b)使所述叠合物经受一定的时间、温度和压力条件，该条件足以熔融一定比例的 第一层、完全地熔融第二层和熔融一定比例的第三层；并且压实所述叠合物；和(c)冷却压实的叠合物。在第一个和第二个方面中，“冷却”可以包括容许压实的叠合物自然地冷却；强制 通风冷却；浸渍冷却；任何其他类型的加速冷却；和缓冷。本文使用的术语“线料”表示所有可用于本专利技术的取向的、长形的聚合物材料物 品。它们可以是纤维或者长丝的形式。它们可以是条带、带状物或者带材的形式，例如通过 将熔体形成的薄膜切割或者通过挤出来形成。无论它们是什么形式，所述线料可以被铺放 成用于本专利技术方法中的非织造纤网。可选择地，它们可以被成型为包含多个长丝或者纤维 的纱，或者以单丝纱的形式使用。所述线料通常通过编织或者针织被成型为织物。任选地， 所述线料可以已经经过交联工艺，如W098/15397中所描述的。织造织物优选由带材、纤维 纱或者长丝纱制造，或者它们可以包含纤维或者长丝纱和带材的混合物。对于在所述第一 和第三层中使用，最优选的是这样的织物，其由扁平的带材编织，因为据信这种几何形状给 出最好的取向相性能到最终压实片材的性能的转化。所述线料可以通过任何适合的方法制造，例如溶液或者凝胶或者熔体成型，优选 通过熔体成型。优选第一层的每一种的至少熔融，优选至少3%，更优选至少5%。特别优选的 是其中第一层的至少10%熔融(相对于第一层的体积/体积)的实施方案。优选不多于第一层的30%熔融，更优选不多于25%。高度优选的是其中不多于第 一层的20%熔融，并且特别是不多于15% (相对于第一层的体积/体积)。优选第三层的每一种的至少熔融，优选至少3%，更优选至少5%。特别优选的 是其中第三层的至少10%熔融(相对于第三层的体积/体积)的实施方案。优选不多于第三层的30%熔融，更优选不多于25%。高度优选的是其中不多于第 三层的20%熔融，并且特别是不多于15% (相对于第三层的体积/体积)。优选所述叠合物的至少1 %熔融，优选至少3 %，更优选至少5 %，并且最优选至少10% (相对于叠合物总量的体积/体积)。优选不多于所述叠合物的35%熔融，优选不多于25%，更优选不多于20%，并且 最优选不多于15% (相对于叠合物总量的体积/体积)。优选所述叠合物包含许多如上作为第二层定义的类型的层，例如2到40层、优选 4到30层，每个这样的层夹在上述作为第一和第三层定义的类型的层之间。在本专利技术的某些实施方案中，第一和第三层的取向聚合物材料的线料可以包含以 下物质，优选由以下物质组成聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛或者聚酯，包括均聚物、共聚物或者 三元共聚物。聚合物共混物和填充聚合物可以用于某些实施方案。在特别优选的实施方案 中，所述线料是均聚物材料，最优选聚丙烯或者聚乙烯均聚物。在本专利技术的某些实施方案中，第二层或者每个第二层可以包含以下物质，优选由 以下物质组成聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛或者聚酯，包括均聚物、共聚物或者三元共聚物。聚 合物共混物和填充聚合物可以用于某些实施方案。在特别优选的实施方案中，所述第二层 或者每个第二层是均聚物材料，最优选聚丙烯或者聚乙烯均聚物。优选第一和第三层具有相同类型的聚合物材料(如均为聚丙烯)。优选所述第二 层或者每个第二层具有相同类型的聚合物材料。最优选，所述第二层或者每个第二层具有 相同的化学组成和等级，除了事实上优选其具有较低的取向程度(并且因此与第一和第三 层相比在较低的温度下熔融)。纤维将被压实的最低温度优选是这样的温度，该温度是通过差示扫描量热法 (DSC)测定的所述约束的(constrained)聚合物纤维的吸热线前沿外推到零与温度轴相交 的温度。优选，纤维被压实的温度不高于在环境压实压力下熔融的约束的峰值温度_即吸 热线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产聚合物制品的方法，所述方法包括以下步骤：（ａ）形成具有连续的层的叠合物，即（ｉ）第一层，其由取向聚合物材料的线料构成；（ｉｉ）具有与第一和第三层相同的化学组成和等级的聚合物材料的第二层，该第二层由多个薄膜构成或由单一薄膜构成；（ｉｉｉ）第三层，其由与第一层相同的取向聚合物材料的线料构成，其中第二层的薄膜具有单轴或者双轴的分子取向，取向程度低于构成第一和第三层的线料的取向程度，并且其中第二层具有比第一和第三层低的峰值熔融温度；（ｂ）使所述叠合物经受一定的时间、温度和压力条件，该条件足以熔融３％－３０％体积的第一层、完全地熔融第二层和熔融３％－３０％体积的第三层；并且压实所述叠合物；和（ｃ）冷却压实的叠合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：IM沃德，PJ海恩，K诺里斯，
申请(专利权)人：英国技术集团国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]