[發明專利]一種熱塑性樹脂復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110288356.6
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN103009634A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 孫曉光;孟秀青;高磊;楊剛;田宇黎
• 申請（專利權）人: 藍星（北京）化工機械有限公司
• 主分類號: B29C70/28
• 分類號: B29C70/28;B29K23/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張慶敏

技術領域

本發明涉及樹脂基材料，具體地涉及一種熱塑性樹脂復合材料及其制備方法。

背景技術

樹脂基復合材料以其質量輕，強度高，耐老化，絕緣性好等特點，在汽車，航空，建筑，體育休閑用品等領域逐漸替代了部分金屬材料。樹脂基復合材料又分為熱固性復合材料和熱塑性復合材料，熱固性樹脂粘度低，易與纖維復合，成型工藝簡單，是目前主要的的樹脂基復合材料產品，但是由于其固化后形成交聯體系，不能再次改變形狀，因此回收利用十分困難，不利于環境保護。隨著人們對環境保護意識的逐漸增強，對加熱后能夠再度軟化，易回收利用的熱塑性復合材料的研究也成為了熱點，但是由于熱塑性樹脂粘度大，與纖維結合十分困難，目前的方法一是通過加熱使樹脂熔融然后浸漬纖維，另一種方法是采用讓塑性樹脂低聚物先浸漬纖維，然后使用催化劑以及在熱，光，微波等作用下使得低聚物熱塑性樹脂聚合成高聚物熱塑性樹脂，制得熱塑性復合材料，如專利申請號為CN01145281.1的專利提供了一種連續纖維增強反應型樹脂的制造方法，其是使用微波使浸漬纖維的低聚物熱塑性樹脂聚合為高聚物熱塑性復合材料。然而，在低聚物聚合成高聚物需要一定的時間，無論是使用加熱還是微波聚合，其在連續化生產中都無法使樹脂充分聚合，影響復合材料的性能。另如專利申請號為CN03115354.2的專利提供了一種連續纖維增強的熱塑性復合材料，其是在熱塑性樹脂低聚物浸漬纖維后，采用類似拉擠工藝的方法，在預加熱聚合以及模具內加熱固化定型。但這些方法中，作為一種與纖維復合的樹脂基體，其粘度高，不易與纖維充分浸漬。另外，上述兩個專利使用的均為低聚物，粘度可以保證與纖維的充分浸漬。但其均為連續化生產工藝，低聚物聚合時間短，無法得到高分子量的高聚物，影響最終產品性能。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于，提供一種熱塑性樹脂復合材料的制備方法。

本發明提供的一種熱塑性樹脂復合材料的制備方法包括下述步驟：

1)覆膜步驟：將增強纖維浸漬到熱塑性樹脂低聚物固化體系中，對其上下覆上一層薄膜，然后進行加熱，使低聚物開始初步聚合，粘度達到30-150kPa·s進行收卷，得到收卷好的低聚物預浸料；

2)聚合固化步驟：將步驟1)得到的收卷好的低聚物預浸料聚合為高聚物，制得熱塑性預浸料卷材；

3)定型步驟：將熱塑性預浸料卷材加熱后展開，通過定型模具進行冷卻定型，然后再次收卷或切割包裝制得。

所述步驟1)中的薄膜的材料選自聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯。

所述步驟1)中的薄膜材料還選自金屬箔、玻璃紙、離型紙。

所述步驟1)中的增強材料選自碳纖維、石墨纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、金屬纖維。所述步驟1)中的增強材料形式可以為纖維長絲、纖維布、短切纖維氈。

所述步驟1)中的熱塑性樹脂低聚物固化體系中包括熱塑性樹脂低聚物和固化劑。

所述步驟1)中的熱塑性樹脂低聚物固化體系中還可以加入抗老化劑，填料，染料。

所述步驟1)中的熱塑性樹脂低聚物為甲基丙烯酸甲酯類低聚物、烯烴類低聚物或聚酯類低聚物中的一種或多種；所述熱塑性樹脂低聚物評價標準為粘度在0.5-50Pa·as。

所述甲基丙烯酸甲酯類低聚物選自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸苯甲酯；所述烯烴類低聚物選自苯乙烯、丙烯腈、甲基苯乙烯、降冰片烯；所述聚酯類低聚物選自聚苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸二烯丙脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯預聚體。

所述固化劑選自偶氮二異丁腈、氧化銻、過氧化苯甲酰，過氧化碳酸二異丙酯，茂金屬催化劑，格拉布催化劑。

所述固化劑與熱塑性樹脂低聚物的質量比為0.01-0.1∶100。在所述步驟1)具體為：是將增強材料浸漬到熱塑性樹脂低聚物固化體系中，通過多重擠膠輥控制樹脂含量，然后上下各附著一層薄膜。所覆薄膜的厚度為0.01-1mm，薄膜兩邊留有10-20mm的余量，通過熱焊機上下薄膜封邊，形成密閉空間，作為柔性模具將樹脂纖維封閉起來，然后通過加熱通道，使低聚物開始初步聚合，粘度達到30-150kPa·s以上時進行收卷。

所述步驟2)中將收卷好的低聚物預浸料聚合為高聚物是在固化爐中進行聚合，反應溫度為80-150℃，反應時間為12-24h。