[發明專利]一種纖維布增強熱塑性樹脂復合材料的制造方法

無效

• 申請號: 201010604502.7
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102555238A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 趙磊
• 申請（專利權）人: 上海杰事杰新材料（集團）股份有限公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于材料科學領域，涉及一種熱塑性樹脂復合材料的制造方法。

背景技術

現有的纖維布增強的樹脂基復合材料大都是纖維布增強的熱固性樹脂如不飽和聚酯、環氧樹脂等。這種材料雖然具有良好的強度、耐高溫等性能，但其存在諸多的缺點如韌性差、預浸料不易保存、難以回收重復利用等。

連續纖維特別是纖維布增強的熱塑性樹脂復合材料克服了熱固性樹脂復合材料的不足，具有斷裂韌性高、損傷后易修復、預浸料可以長期保存、綜合性能優良等諸多的優點。因此近年來得到了巨大的發展，相應的制備技術也得到了很大的突破。

制備連續纖維增強熱塑性樹脂復合材料的關鍵在于樹脂對纖維的浸潤。由于熱塑性樹脂的熔融粘度高(一般大于100Pa.S)，給熱塑性樹脂浸漬纖維帶來巨大的技術困難。

目前連續纖維增強熱塑性樹脂復合材料中的連續纖維多為連續纖維絲/束、或連續的單向纖維布，纖維布增強的熱塑性樹脂復合材料由于浸漬的問題一直無法實現。

因此，需要提供一種經濟的方法來制造纖維布增強的熱塑性樹脂復合材料，因為纖維布增強的熱塑性樹脂復合材料在各項性能上都要遠遠優于長纖維、連續纖維、或者單向纖維布增強的熱塑性樹脂復合材料。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種制造高性能的連續纖維增強熱塑性樹脂復合材料的制造方法，其性能較長纖維或單向纖維布增強的同種類熱塑性樹脂復合材料有大幅度的提升。

本發明采用以下技術方案：采用熱塑性樹脂薄膜在熱和壓力的作用下浸漬纖維布來制造纖維布增強熱塑性樹脂復合材料。

一種纖維布增強熱塑性樹脂復合材料的制造方法，包括步驟：

(1)纖維布的預處理：纖維布開卷后引入預加熱烘箱進行預加熱處理；

(2)熱塑性樹脂薄膜的預處理：

(3)將經過預熱的纖維布緊貼熱塑性樹脂薄膜疊放后導入壓延熱輥加壓裝置，樹脂薄膜在熱和壓力的共同作用下熔融浸漬纖維布。(4)浸漬后的纖維布后再經冷卻輥壓裝置后導入牽引卷繞裝置卷繞成型。

所述的步驟(1)中預加熱后的纖維布其溫度應大于或等于所用熱塑性樹脂的熔融溫度，小于纖維布表面處理劑的破壞溫度；預熱方式為紅外加熱或電加熱。

所述的步驟(2)中所使用的熱塑性樹脂薄膜應與纖維布寬度相等；樹脂膜的厚度根據復合材料的樹脂含量要求而在0.1mm-1mm之間；所述的樹脂薄膜需厚度均勻、表面平整、清潔無污染物。

所述的步驟(3)熱輥的表面溫度必須足夠高以保持使樹脂膜處于熔融流動狀態，從而實現熔融樹脂對纖維布的完全浸漬。

對于結晶聚合物樹脂，熱輥的表面溫度應高于樹脂的熔融溫度；對于非晶聚合物樹脂，熱輥的表面溫度應高于其加工流動溫度。

所述的步驟(3)中熱輥的加熱方式可采用電加熱熱電偶控制的方式或者導熱油加熱的方式，壓延熱輥對纖維布和樹脂薄膜的壓力通過調節上下兩個熱輥的間距來調整，熱輥的間距根據需要為0.1mm-3mm。

所述的冷卻方式為風冷或水冷。

所述的纖維布為有機纖維、無機纖維、礦物纖維或金屬纖維的編織布、無紡布、或氈等。

所述的無機纖維選自玻璃纖維、碳纖維、硼纖維和玄武巖纖維；所述的有機纖維選自芳香族聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、粘膠纖維、天然動植物纖維；所述的金屬纖維包括不銹鋼纖維、銅纖維、鐵鉻鋁纖維、鋁纖維。。

所述的熱塑性樹脂薄膜為聚烯烴、熱塑性聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯(PC)，其它通用塑料或者工程塑料。

所述的聚烯烴包括聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯和聚乙烯。

所述的熱塑性聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。

所述的聚酰胺包括聚酰胺6(PA6)、聚己二酸己二胺(PA66)、聚酰胺12(PA12)、尼龍1212(PA1212)、聚十二酰己二胺(PA612)。

所述的其他通用樹脂包括聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)、耐沖擊性聚苯乙烯(HIPS)。

所述的高性能工程塑料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)或聚醚酰亞胺(PEI)。

本發明的優點在于：

與現有技術相比，本發明提供了一種纖維布增強熱塑性樹脂復合材料預浸布的制造設備及相關的工藝和方法，利用熱和壓力的共同作用解決了熱塑性樹脂對纖維布的浸漬問題。