[發(fā)明專利]一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂制品及其制備方法

在審

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• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN104416912A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊桂生;邢明祥
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧遼杰科技有限公司
• 主分類號: B29C70/30
• 分類號: B29C70/30;B29C70/14
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂制品及其制備方法。

背景技術(shù)

連續(xù)性纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂是由纖維和樹脂兩部分組成，絕大多數(shù)的熱塑性樹脂拉伸強(qiáng)度低，但是具有很高的韌性和可塑性；而纖維有很高的拉伸強(qiáng)度，但是容易受到破壞且不容易成形加工。纖維與樹脂的復(fù)合對二者的缺陷進(jìn)行互補(bǔ)，使得連續(xù)性纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的綜合性能大大提高。與傳統(tǒng)的鋼材和鋁材相比，其密度約為鋼材的1/5，約為鋁材的1/2；比強(qiáng)度與比模量也遠(yuǎn)高于剛和鋁的合金，因此在剛度和強(qiáng)度相同的條件下具有質(zhì)量輕的特點，在節(jié)省能源、提高構(gòu)件的使用性能方面是其它材料無法比擬的。

熱塑性樹脂可反復(fù)加熱軟化、冷卻固化，常溫下為高分子量固體，是線型或帶少量支鏈的聚合物，分子間無交聯(lián)，僅借助范德瓦耳斯力或氫鍵互相吸引。在成型加工過程中，樹脂經(jīng)加壓加熱即軟化和流動，不發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，可以在模具內(nèi)賦形，經(jīng)冷卻定型，制得所需形狀的制品。在反復(fù)受熱過程中，分子結(jié)構(gòu)基本上不發(fā)生變化，當(dāng)溫度過高、時間過長時，則會發(fā)生降解或分解，這些都是與熱固性樹脂相區(qū)別的特征。

現(xiàn)有技術(shù)對單向連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸帶材料進(jìn)行加工制作產(chǎn)品時，是通過沿著預(yù)浸帶纖維方向橫縱鋪疊，并根據(jù)所需厚度或產(chǎn)品力學(xué)要求鋪疊成一定厚度后，進(jìn)行熱壓成型。因預(yù)浸帶相鄰兩個預(yù)浸帶纖維方向成0°和90°交叉，所以兩個預(yù)浸帶有一定耦合應(yīng)力存在，產(chǎn)品變形性大。尤其制作封閉或半封閉性制品以及略復(fù)雜的結(jié)構(gòu)性部件時，無法保證產(chǎn)品力學(xué)性能的均衡性，因此也大大降低了其應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂制品及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂制品的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）將單向連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸帶順著纖維方向進(jìn)行切割，分切成窄幅預(yù)浸帶；

（2）將步驟（1）中得到的窄幅預(yù)浸帶利用編織設(shè)備進(jìn)行編織，其中窄幅預(yù)浸帶沿編織設(shè)備縱向排列的作為經(jīng)紗，沿編織設(shè)備橫向排列的作為緯紗，經(jīng)紗和緯紗通過編織設(shè)備編織成布狀或零部件的形狀的復(fù)合編織材料；

（3）將步驟（2）中制得的復(fù)合編織材料通過鋪放設(shè)備，逐層鋪放在模具上，鋪放過程中，對模具上的復(fù)合編織材料進(jìn)行加熱融化，并用輥筒進(jìn)行輥壓，使相鄰的復(fù)合編織材料緊密連接在一起，達(dá)到產(chǎn)品所需的厚度后，進(jìn)行冷卻，脫模制得所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂制品。

步驟（1）中所述的窄幅預(yù)浸帶的寬度為3～10mm；

步驟（1）中所述的單向連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸帶的制備方法包括以下步驟：將熱塑性樹脂加入到擠出機(jī)中，通過交錯的雙擠出模頭擠出淋膜，通過張力調(diào)節(jié)裝置連續(xù)纖維平行排列成帶狀，導(dǎo)到雙擠出模頭處，帶狀連續(xù)纖維的兩側(cè)分別與雙擠出模頭接觸，與擠出的熔融樹脂進(jìn)行浸漬，浸漬后的連續(xù)纖維，導(dǎo)入輥壓裝置，輥壓、冷卻制得單向連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸帶。

所述的步驟（2）中得到的復(fù)合編織材料中經(jīng)紗和緯紗緊密排列但不重疊，形成致密的編織材料；

所述的步驟（3）中加熱溫度為熱塑性樹脂的熔融溫度，輥筒的輥壓壓力為1～3MPa，輥筒溫度為70～90℃；

所述的步驟（3）中模具中設(shè)有冷卻水通道，冷卻時通入冷卻水進(jìn)行冷卻降溫，冷卻溫度為40℃以下。

一種上述方法制得的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂制品。

所述的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂制品

中纖維的重量百分含量為40%～75%；熱塑性樹脂的重量百分含量為25%～60%。

所述的熱塑性樹脂選自聚烯烴樹脂、熱塑性聚酯、聚酰胺樹脂、聚碳酸酯、其他通用樹脂或高性能工程塑料中的一種或一種以上；

優(yōu)選的，所述的聚烯烴樹脂選自聚丙烯或聚乙烯；

所述的熱塑性聚酯選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯；

所述的聚酰胺樹脂選自尼龍6、尼龍66、尼龍12、尼龍1212或尼龍612；

所述的聚碳酸酯選自脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯或者脂肪族-芳香族聚碳酸酯；

所述的其他通用樹脂選自聚氯乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚苯乙烯或高沖聚苯乙烯；

所述的高性能工程塑料選自聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚苯醚或聚醚酰亞胺。

所述的連續(xù)纖維選自E-玻璃纖維、S-玻璃纖維、凱夫拉纖維、碳纖維或玄武巖纖維中的一種或一種以上。