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CN101618595B - 聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法 - Google Patents

聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法 Download PDF

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CN101618595B CN200910065471A CN200910065471A CN101618595B CN 101618595 B CN101618595 B CN 101618595B CN 200910065471 A CN200910065471 A CN 200910065471A CN 200910065471 A CN200910065471 A CN 200910065471A CN 101618595 B CN101618595 B CN 101618595B
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Abstract

本发明公开了一种聚合物梯度功能材料及制品的共挤制备方法，如下述步骤所述：(1)将两种或者两种以上聚合物按一定的质量百分比混合配料，将所配原料通过机械混合后，加入螺杆型挤出机；(2)在对上述混合物共挤过程的赋形阶段，对赋形模具中流动的共混熔体赋予一定的温度梯度场ΔT；(3)使被挤出赋形模具的已被赋形且处于熔融态的成型物再通过一个相同或不同的特定温度梯度场ΔT’；(4)通过牵引装置迅速将成型物导入固形模具并在极短的时间内将成型物冷却至熔点以下。其优越性在于提供了一种使用传统的聚合物加工设备和工艺，可工业化实施的聚合物或聚合物基梯度功能材料及制品的制备方法。

Description

聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种聚合物混合物或聚合物与功能性添加剂混合物的梯度功能材料制品的制备方法，特别涉及一种能连续和快速共混挤出聚合物或聚合物基梯度功能材料制品的制备方法。属高分子材料加工技术领域。
(二)背景技术
梯度功能材料(Functional Graded Materials，简称FGM)是材料学领域的全新概念，它首先是作为航天飞机的机体及引擎用的具有高隔热性的热应力松弛材料，由日本的科学工作者们于上世纪80年代后期提出。是为了解决积层材料因线胀系数差异导致在接合面(界面)处产生巨大的热应力而在界面处发生剥离、脱落的恶果。FGM和以往重视“均一性”、“界面”来谋求高性能的材料科学的概念相反，是组成非均质的复合材料。FGM由于组成连续地变化，不存在特定的结合界面，诸特性均连续变化，因而能防止超高温下结合界面的破坏。随着相关研究的进展其基本概念也逐渐扩展，如今FGM被定义为：“在时间或空间上，由一种功能(组成)向其它功能(组成)连续地变化的一体化材料”。由于FGM内部各成分连续地变化，没有明确的界面，容易获得与以往的均相材料以及积层材料所不具有的“崭新功能”。其梯度分布领域的尺寸从宏观的厘米(cm)级直至介观(mesoscopic)，纳米(nanometer)领域，其应用领域已从结构材料，扩展到光电材料、生物材料、聚合物材料等广泛的领域。聚合物梯度功能材料的制备方法已有报道，主要方法有：相容性聚合物溶液扩散法、非相容系聚合物溶液浇铸法，复合法、热处理法、界面聚合法、离心成型法、电场制备法、级分配料共挤法、烧结法以及光聚合扩散法等。例如，Agari等(Macromol Chem Phys，1996，197，2017～2033)对相容性聚合物共混体系采用溶液扩散法来制备梯度结构。溶液扩散法是使A聚合物膜在B聚合物溶液中溶解并扩散，由于溶剂迅速的蒸发，A聚合物在扩散途中被固定而形成梯度结构。这种方法取决于A聚合物的溶解扩散速度及溶剂的蒸发速度，且梯度层的厚度较薄。如要制备厚膜梯度结构，需多次重复这一过程，在生产效率上非常不利。
Xie X.M.等(Macromolecules，1999，32，4424～4429)将均匀混合的聚丙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物(PP/EVAc)共混物以聚酰亚胺(PI)膜为基板，在一定的温度下进行适当时间的退火处理，可使分散相EVAc粒子的尺寸在PP基体中从薄膜中心向表面方向逐步增粗的高次结构的梯度相态结构。Koike等(Journal ofLightwave Technology，1995，13，1475～1489)通过界面凝胶聚合法制备了直径方向折射率呈梯度变化的聚合物光纤。孔祥明等(专利公开号CN1339520A)发明了一种利用电场制备聚合物梯度材料的方法，该方法将聚合物电解质水溶液置于可形成均匀电场的电解池中，聚合物离子在电场的作用下由一极向另一极迁移，形成浓度梯度，待水全部电解和蒸发即可得到组分连续变化的聚合物共混梯度材料。综上所述，在几乎现有的聚合物梯度功能材料的制备技术中，无论是化学方法还是物理方法，但都因实施过程复杂，制作工序繁琐，制备效率低下，生产过程能耗高且生产成本高昂而难以实现工业化。而吴刚等(专利公开号CN1510069A)则发明一种通过共挤法制备聚合物梯度功能材料的方法，其要点是根据所制聚合物梯度材料对组分和性能要求，将原料组分按梯度比例进行级分配料；将所配制的级分配料按材料的梯度功能所需的加料量与加工时间的函数关系逐级加入挤出机的加料装置中；控制挤出机出口的温度在物料熔融温度范围内，挤出0.25～3mm厚的片状熔融料带；再将其进行卷绕或叠压，制成组成和结构呈梯度变化的聚合物梯度材料。这一方法虽然能比较精确地获得预设的梯度分布，制备效率也获得了提升，但是在有限的叠加层数下，如果组成层之间不能通过结合界面相互扩散，则不足以获得连续变化，层与层之间的界面也必将削弱材料的性能，从严格意义上讲不能称为梯度功能材料。况且其实施过程复杂，制作工序多，仅能得到一些形状简单以及特定形状的制品，难以制备形状复杂的制品及连续型材，生产效率也低下，工业化前景暗淡。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是：在通常的聚合物共挤成型过程中实现材料组成及功能的梯度控制，其关键是制品赋形与组成梯度化同时进行，即在赋形的同时实现材料制品组成的梯度控制，从而提供一种梯度控制简单、生产能耗低、生产过程单一便捷(单一工程，One process)、可连续挤出型材以及复杂形状制品，制作过程连续且高效、并可工业化实施的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法。
为实现上述目的，本发明依据了如下的技术方案。
步骤一：通过传统的螺杆型共挤成型方法和设备，将两种以上聚合物按一定的质量百分比混合配料，将所配原料通过机械混合后，加入螺杆型挤出机；
步骤二：在共挤过程的赋形阶段，对赋形模具中流动的共混熔体赋予一定的温度梯度场⊿T。通过热扩散作用以及耗散现象，使得聚合物或功能性添加剂沿着温度梯度场的方向自主形成浓度梯度分布；
步骤三：使被挤出赋形模具的已被赋形且处于熔融态的成型物，再通过一个相同或不同的温度梯度场⊿T’。以进一步促进组分浓度的梯度化；
步骤四：通过牵引装置迅速将上述成型物导入固形模具并在极短的时间内将成型物冷却至熔点以下。使成型物中已形成的浓度梯度分布凝固，从而获得组分在温度梯度方向连续变化的梯度相分离结构材料制品；
上述制备方法中，还可以将两种以上聚合物与功能性添加剂按一定的质量百分比进行混合配料。
上述制备方法中，步骤二所述的加载于赋形模具的温度梯度场⊿T之低温域温度T1须控制在共混聚合物中高熔点组分的熔点之上，而高温域温度T2须控制在共混聚合物组分长时间受热也不会热分解的温度以下。
上述制备方法中，步骤二所述的模具本体之间通过隔热材料实现绝热。
上述制备方法中，螺杆挤出机出口的温度控制在与赋形模具所设定的温度梯度场关联并有利于温度梯度场的形成的(T1+T2)/2。
上述制备方法中，模具中挤出的熔融态的成型物再通过的特定温度梯度场⊿T’可大于、等于、小于赋形模具所提供的强度。
上述制备方法中，所述特定的温度梯度场⊿T’可以通过远、近红外辐射、高温气流等非接触方式进行加热和控制。
上述制备方法中，螺杆型挤出机可以是单螺杆挤出成型机，双螺杆挤出成型机以及多螺杆挤出成型机。
上述制备方法中，所述共混聚合物为热塑性聚合物，如：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氧化乙烯(PEO)、尼龙、ABS、聚苯乙烯(PS)、聚酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)或EVOH等。
上述制备方法中，所述的功能性添加剂可以是具备导电性、磁性、热传导性、诱电性、隔热性功能的电磁热效应的物质，如导电炭黑、金属微粒子、磁性氧化铁、PZT、金属氧化物微粒子、富勒烯、纳米碳管、不锈钢短纤维、BaTiO3、碳纤维、低熔点合金、导电性聚合物微粒子、陶瓷中空微粒子；或者是具备蓄光性、电磁波吸收、光漫反射、光电转换功能的光电效应的物质，如有机色素、蓄光颜料、二氧化钛、玻璃微珠、CaAl2O4:Eu，Nd；或者是具备耐磨性、隔音性、抗震性、难燃剂功能的强度、刚度机械效应的物质，如碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维、碳纤维、粘土、石墨、云母、MoS2、Mg(OH)2；或者是具备紫外线吸收、放射性吸收、抗菌剂功能的化学效应的物质如高分子紫外线吸收剂、光触媒、银、氧化锌、铜酞菁蓝、BaSO4、二氧化铈。
本发明的效果：用传统的聚合物共挤成型实现材料的梯度控制，可便捷且连续和快速地制备断面组成连续变化的聚合物梯度功能材料及制品，尤其可制备连续的挤出制品和断面形状复杂的聚合物梯度功能制品。通过控制温度梯度场强度、区域以及挤出速度等条件方便地控制梯度化过程，工艺简单、可靠、控制容易。从而提供了一种使用传统的聚合物加工设备和工艺，可工业化实施的聚合物或聚合物基梯度功能材料及制品的制备方法。
(四)附图说明
图1是本发明通过共混挤出制备的高密度聚乙烯(HDPE)/聚氧乙烯(PEO)梯度材料(片材)断面的偏光显微镜照片。
图2是本发明通过共混挤出制备的高密度聚乙烯(HDPE)/聚氧乙烯(PEO)梯度材料(片材)断面的ATR-FTIR测定结果。
图3是本发明通过共混挤出制备的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚氧乙烯(PEO)/炭黑梯度材料(片材)断面的偏光显微镜照片。
图4是本发明通过共混挤出制备的高密度聚乙烯(HDPE)/聚苯硫醚(PPS)梯度材料(片材)断面的偏光显微镜照片。
图5是本发明通过共混挤出制备的高密度聚乙烯(HDPE)/聚苯硫醚(PPS)梯度材料(片材)断面的ATR-FTIR测定结果。
(五)具体实施方式
根据所制材料对聚合物组分和性能要求，将两种以上的热塑性聚合物如：聚乙烯、聚丙烯、聚氧化乙烯、尼龙、ABS、聚苯乙烯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、THV、EVOH、聚醚醚酮等，或者还可以再与功能性添加剂如：具备导电性、磁性、热传导性、诱电性、隔热性功能的电磁热效应的物质；或者具备蓄光性、电磁波吸收、光漫反射、光电转换功能的光电效应的物质；或者具备紫外线吸收、放射性吸收、抗菌剂功能的化学效应的物质按一定的质量百分比配料，将所配原料通过机械混合后，加入螺杆型挤出机共挤成型；挤出机挤出速度以及料筒温度控制与通常的挤出工艺相同。但熔体输送段出口的温度应按(T2+T1)/2进行设定并控制，其中T2为模具高温域温度，T1为模具低温域温度；模具本体之间通过隔热材料实现绝热。通过加热器分别控制高温域温度T2在共混聚合物组分长时间受热也不会热分解的温度以下，低温域温度T1在共混聚合物中高熔点组分的熔点之上，使赋形模具模腔内形成温度梯度场⊿T＝T2-T1；物料在流经这一温度梯度场赋形的同时，通过热扩散作用以及耗散现象，聚合物或功能性添加剂沿着温度梯度场的方向自主形成浓度梯度分布；被挤出赋形模具的熔融状型材再通过一个由非接触型加热器如远红外加热器、高温空气吹送装置等建立并控制的特定温度梯度场⊿T’(其强度可等于或大于或小于模具型腔内温度梯度)后，经牵引迅速在定形装置内冷却定型制成在厚度方向上的组成呈连续变化的梯度功能材料以或制品(型材)。
实施例1：将高密度聚乙烯(HDPE)和聚氧乙烯(PEO)按75∶25的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入SHJ-20B双螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在110～185℃[出口温度按(T2+T1)/2设定]；赋形模具为发明人设计制作的鱼尾型片材模具，模具由上下模体构成并以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T1设定并控制在160℃，而下模体的温度T2设定并控制在210℃，在挤出成型模具模腔内形成的⊿T＝T2-T1＝50℃温度梯度场；挤出机以300mm/min的速度挤出0.5mm厚的熔融片材，并再通过一个与模具型腔相同的⊿T’温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成梯度功能片材；这个特定的温度梯度场是由远红外加热器以及高温空气吹送装置建立并控制。偏光显微镜(参见图1)观察发现，在试样的断面上，呈现白色结晶的HDPE成分自上而下平滑地减少，而非晶结构的PEO成分则逐渐增多，显示其组成呈现连续的梯度变化。ATR-FTIR测定的结果(参见图2)表明，断面自上而下HDPE的特征峰逐渐减弱而PEO的特征峰却逐渐加强，表明在片材的厚度方向上的组成是呈梯度变化的。
实施例2：将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧乙烯(PEO)以及功能性添加剂炭黑(CB)按55∶45∶1.5的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入IMC-1663单螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在110～205℃；赋形模具上下模体以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T2设定并控制在230℃，而下模体的温度T1设定并控制在180℃，在挤出成型模具模腔内形成⊿T＝T2-T1＝50℃的温度梯度场；挤出机以300mm/min的速度挤出1mm厚的熔融片材，并再通过一个由远红外加热器以及高温空气吹送装置建立并控制的⊿T’＝60℃的温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成梯度功能片材。偏光显微镜(见图3)观察发现，在试样的断面上，呈现白色结晶的PEO成分自上而下平滑地减少，而非晶的PMMA成分和炭黑(CB)则逐渐增多，显示其聚合物与功能性添加剂炭黑的组成均呈现连续的梯度变化。偏光显微镜观察的结果表明制成了在片材的厚度方向上组成是呈连续变化的梯度功能材料。
实施例3：将高密度聚乙烯(HDPE)和聚苯硫醚(PPS)按70∶30的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入SHJ-20B双螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在130～300℃；赋形模具为发明人设计制作的鱼尾型片材模具，模具由上下模体构成并以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T1设定并控制在280℃，而下模体的温度T2设定并控制在320℃，在挤出成型模具模腔内形成的⊿T＝T2-T1＝40℃温度梯度场；挤出机以300mm/min的速度挤出0.5mm厚的熔融片材，并再通过一个大于模具型腔的⊿T’＝50℃温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成梯度功能片材；这个特定的温度梯度场是由远红外加热器以及高温空气吹送装置建立并控制。偏光显微镜(参见图4)观察发现，在试样的断面上，呈现白色结晶的HDPE成分自下而上地减少，而的PPS成分则逐渐增多，显示其组成呈现连续的梯度变化。ATR-FTIR测定的结果(参见图5)表明，制品的上下表面上分别呈现PPS及HDPE的特征峰，表明在片材的厚度方向上的组成是呈梯度变化的。
实施例4：将聚丙烯(PP)和四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物(THV500G)按50∶50的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入IMC-1663单螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在150～225℃；赋形模具上下模体以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T2设定并控制在195℃，而下模体的温度T1设定并控制在255℃，在挤出成型模具模腔内形成⊿T＝T2-T1＝60℃的温度梯度场；挤出机以300mm/min的速度挤出1mm厚的熔融片材并再通过一个由远红外加热器及高温空气吹送装置建立并控制的与模具型腔相同的温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成在厚度方向上的组成呈连续变化的梯度功能弧形异型材。
实施例5：将尼龙(Nylon-6)和乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)按40∶60的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入双螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在150～240℃；赋形模具上下模体以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T2设定并控制在220℃，而下模体的温度T1设定并控制在260℃，在挤出成型模具模腔内形成⊿T＝T2-T1＝40℃的温度梯度场；挤出机以300mm/min的速度挤出1mm厚的熔融片材并再通过一个由远红外加热器及高温空气吹送装置建立并控制⊿T’＝60℃的温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成在厚度方向上的组成呈连续变化的梯度功能弧形异型材。
实施例6：将聚苯乙烯(PS)、低密度聚乙烯(LDPE)以及碳纳米管(CCNT)按60∶40∶2的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入KZW06双螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在110～300℃；赋形模具上下模体以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T2设定并控制在280℃，而下模体的温度T1设定并控制在320℃，在挤出成型模具模腔内形成⊿T＝T2-T1＝40℃的温度梯度场；挤出机以300mm/min的速度挤出0.5mm厚的熔融片材，并再通过一个由远红外加热器以及高温空气吹送装置建立并控制的⊿T’＝50℃的温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成LDPE和CCTN自下而上逐渐减少而PP逐渐增加的梯度功能片材。
实施例7：将聚苯硫醚(PPS)、低密度聚乙烯(LDPE)以及MoS2按45∶55∶3的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入IMC-1663单螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在110～300℃；赋形模具上下模体以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T2设定并控制在320℃，而下模体的温度T1设定并控制在280℃，在挤出成型模具模腔内形成⊿T＝T2-T1＝40℃的温度梯度场；挤出机以300mm/min的速度挤出0.5mm厚的熔融片材，并再通过一个由远红外加热器以及高温空气吹送装置建立并控制的⊿T’＝60℃的温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成LDPE和MoS2自下而上逐渐减少而PPS逐渐增加的梯度功能片材。
实施例8：将聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)以及铜酞菁蓝按65∶35∶1的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入KZW06双螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在150～280℃；赋形模具上下模体以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T2设定并控制在300℃，而下模体的温度T1设定并控制在260℃，在挤出成型模具模腔内形成⊿T＝T2-T1＝40℃的温度梯度场；挤出机以250mm/min的速度挤出1mm厚的熔融片材，并再通过一个由远红外加热器以及高温空气吹送装置建立并控制的⊿T’＝40℃的温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成PP自下而上逐渐减少而PC和铜酞菁蓝逐渐增加的梯度功能片材。
实施例9：将聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)以及碳纤维按60∶40∶6的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入KZW06双螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在130～220℃；赋形模具上下模体以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T2设定并控制在250℃，而下模体的温度T1设定并控制在190℃，在挤出成型模具模腔内形成⊿T＝T2-T1＝60℃的温度梯度场；挤出机以250mm/min的速度挤出1.5mm厚的熔融片材，并再通过一个由远红外加热器以及高温空气吹送装置建立并控制的⊿T’＝50℃的温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成HDPE和碳纤维自下而上逐渐减少而PP逐渐增加的梯度功能片材。
实施例10：将尼龙6(Nylon 6)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及CaAl2O4:Eu，Nd按40∶60∶1.5的质量百分比分别称量，经混合机械充分混合后加入双螺杆挤出机的加料装置，挤出机料筒温度自固体输送段至熔体输送段(出口)的温度设定并控制在110～285℃；赋形模具上下模体以绝热材料进行隔热，其中上模体的温度T2设定并控制在305℃，而下模体的温度T1设定并控制在265℃，在挤出成型模具模腔内形成⊿T＝T2-T1＝40℃的温度梯度场；挤出机以200mm/min的速度挤出1mm厚的熔融片材，并再通过一个由远红外加热器以及高温空气吹送装置建立并控制的⊿T’＝40℃的温度梯度场后，在定形装置内冷却定型制成Nylon 6自下而上逐渐减少而PET和CaAl2O4:Eu，Nd逐渐增加的梯度功能片材。

Claims (10)

1.聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，如下述步骤所述：
(1)将两种以上聚合物按一定的质量百分比混合配料，将所配原料通过机械混合后，加入螺杆型挤出机；
(2)在对上述混合物共挤过程的赋形阶段，对赋形模具中流动的共混熔体赋予一定的温度梯度场ΔT；
(3)使被挤出赋形模具的已被赋形且处于熔融态的成型物再通过一个相同或不同的特定温度梯度场ΔT’；
(4)通过牵引装置迅速将成型物导入固形模具并在极短的时间内将成型物冷却至熔点以下。
2.如权利要求1所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于将两种以上聚合物与功能性添加剂按一定的质量百分比进行混合配料。
3.如权利要求1所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于步骤(2)中加载于赋形模具的温度梯度场ΔT之低温域温度T1须控制在共混聚合物中高熔点组分的熔点之上，而高温域温度T2须控制在共混聚合物组分长时间受热也不会热分解的温度以下。
4.如权利要求1所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于步骤(2)模具本体之间通过隔热材料实现绝热。
5.如权利要求3所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于螺杆挤出机出口的温度控制在与赋形模具所设定的温度梯度场关联并有利于温度梯度场的形成的(T1+T2)/2。
6.如权利要求1所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于步骤(3)模具中挤出的熔融态的成型物再通过的特定温度梯度场ΔT’的强度大于或等于或小于赋形模具所提供的强度。
7.如权利要求1或6所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于特定的温度梯度场ΔT’通过远、近红外辐射、高温气流非接触方式进行加热和控制。
8.如权利要求1所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于螺杆型挤出机是：单螺杆挤出成型机，双螺杆挤出成型机以及多螺杆挤出成型机。
9.如权利要求1所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于所述的需要共混的聚合物为热塑性聚合物。
10.如权利要求2所述的聚合物梯度功能材料制品的共挤制备方法，其特征在于所述添加剂是具备导电性、磁性、热传导性、诱电性、隔热性功能的电磁热效应的物质；或者是具备蓄光性、电磁波吸收、光漫反射、光电转换功能的光电效应的物质；或者是具备耐磨性、隔音性、抗震性、难燃剂功能的强度、刚度机械效应的物质；或者是具备紫外线吸收、放射性吸收、抗菌剂功能的化学效应的物质。
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CN102643096B (zh) * 2011-12-20 2014-03-19 中国科学院合肥物质科学研究院 一种制备组分连续变化的梯度材料的方法及装置
CN103552196A (zh) * 2013-11-25 2014-02-05 河南理工大学 一种高分子阶层材料的制备方法
CN105835332A (zh) * 2016-05-23 2016-08-10 上海大学 熔融挤出法制备梯度结构聚合物材料的方法
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6737145B1 (en) * 1998-10-22 2004-05-18 Ube Nitto Kasei Co., Ltd. Organic-inorganic composite graded material, method for preparation thereof and use thereof
CN1510069A (zh) * 2002-12-25 2004-07-07 北京化工大学 聚合物梯度功能材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6737145B1 (en) * 1998-10-22 2004-05-18 Ube Nitto Kasei Co., Ltd. Organic-inorganic composite graded material, method for preparation thereof and use thereof
CN1510069A (zh) * 2002-12-25 2004-07-07 北京化工大学 聚合物梯度功能材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
戴亚辉.高分子梯度功能材料的自组装制备.《鲁东大学学报（自然科学版）》.2006,第22卷(第4期),328-332. *
戴亚辉等.利用挤出成型法制备具有夹芯结构的三层特殊梯度材料.《中国塑料》.2005,第19卷(第8期),56-62. *

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