[發明專利]一種熱塑性復合材料預浸體板

有效

• 申請號: 201310561011.2
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103613775A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 夏濤;汪輝;黃欣;王健
• 申請（專利權）人: 南京彤天廣元高分子材料有限公司
• 主分類號: C08J5/24
• 分類號: C08J5/24;C08J5/04;C08L75/04;C08L51/06;C08L25/14;B32B27/04
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 李建芳

技術領域

本發明涉及一種熱塑性復合材料預浸體板。

背景技術

高分子復合材料在社會、經濟的發展中發揮了越來越重要的作用，熱固性復合材料在我國已經發展得很成熟，但是由于熱固性復合材料的回收利用還存在很多技術、成本問題，隨著我們日益提倡循環經濟，環保壓力越來越大，易于回收利用的熱塑性復合材料（FRTP）得到了大家越來越多的重視。

熱塑性復合材料（FRTP）最初是短纖增強形式，纖維在復合材料中的長度很短，小于1mm。后來開發的LFT（長纖維工藝）中，纖維長度也不超過3mm，纖維增強效果沒有充分發揮，很明顯，在同樣的條件下，纖維長度越長，纖維增強效果越好。西方幾家大公司開發了連續纖維增強FRTP技術，且獲得了成功（本申請中，將長度超過2厘米的纖維稱為準連續纖維）。熱塑性聚合物，俗稱熱塑性塑料，其融料粘度大，一般超過100Pa·S，很難使連續纖維或準連續纖維獲得良好的浸漬。解決聚合物對纖維的浸漬問題，以最大限度地發揮纖維的強力，是制備連續纖維或準連續纖維增強塑料的技術關鍵之一。一般來講，現有以下幾種浸漬技術：

1、溶液浸漬技術：使用合適的溶劑溶解塑料，降低其粘度，浸漬纖維后再除去溶劑。該技術的缺點是，使用溶劑影響環境，脫除溶劑會增加成本，而且并不是每種塑料都可以找到合適的溶劑的。

2、熔融浸漬技術：在一定溫度下使塑料熔化，降低其粘度，通過擠出模具或熱壓輥浸漬纖維。要求塑料的熔體粘度低，塑料熔體穿透纖維層的速度較快，該技術生產效率不高，生產線速度太快的話浸漬效果差，纖維也容易在模具中磨斷。

3、粉末浸漬技術：有干法和濕法兩種。將塑料粉末混在纖維束中，受粉末尺寸以及粉末浸入纖維束能力的影響，浸漬效果不好。

4、混纖紗又稱復合紗浸漬技術：將塑料纖維和玻纖合股干混預浸漬，模具外預加熱困難，如果預加熱溫度太高，塑料纖維會熔化收縮，如果預加熱溫度太低，制品成型時間太長，生產成本高。

溶液浸漬技術由于使用較多溶劑，沒有成為主流技術；粉末浸漬技術由于浸漬效果不好，也沒得到廣泛應用；混纖紗技術存在的主要問題是不易解決其中的有機纖維在自由態下受熱后融斷收縮，改變了其原來的良好分散性，而在受壓環境下，混纖紗的熱傳遞又成了問題，所以也沒能得到廣泛應用。現在的主流技術是熔融浸漬技術，聚合物融料粘度高，浸漬效率低。

現有技術都不能解決熱塑性聚合物對增強纖維織物的高效、有效浸漬問題（即保證浸漬后增強纖維束經虹吸試驗合格），對增強纖維和聚合物有特殊要求，適應性不強。

發明內容

本發明的目的是提供一種熱塑性復合材料預浸體板。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種熱塑性復合材料預浸體板，由熱塑性復合材料預浸體制備而成，或者由熱塑性復合材料預浸體和熱塑性聚合物熱融復合而成；熱塑性復合材料預浸體由增強纖維制得的織物經熱塑性聚合物水分散體浸漬后，烘干脫水、聚合物熔化、冷卻成型而成；增強纖維長度大于2厘米。

上述水分散體浸漬、烘干脫水、聚合物熔化、冷卻成型過程是可以不越位多次重復的。

所謂不越位重復即為：以水分散體浸漬為起點，烘干脫水、聚合物熔化、冷卻成型順序進行，且任一過程完成后都可以重新以浸漬為起點重復多次。重復處理會提高聚合物對織物的浸漬效果，但同時會提高加工成本。

上述預浸體中增強纖維的纖維束，經虹吸試驗合格。

本申請中虹吸試驗是來判斷預浸體中聚合物對纖維束的浸漬程度的，其原理和方法是這樣的：纖維束的虹吸作用是普遍存在的，當我們將聚合物有效地浸漬在纖維周圍并連續包復纖維后，實際上阻斷了纖維束的虹吸通道，用虹吸試驗就可以判斷聚合物對纖維的浸漬效果。具體的試驗方法：在經無色的聚合物水分散體浸漬處理、烘干、熔化、冷卻定型的織物上取一段2厘米長的纖維束，將其一端放入紅墨水中，浸入長度3毫米，5分鐘后如果另一端沒有出現虹吸的紅墨水，同時紅墨水在纖維束浸入的一端爬行不超過5毫米，則判斷為該纖維束虹吸試驗合格，隨機取5個試樣，4個或5個試樣虹吸試驗合格，則判斷為整體合格。如果是用有色的水分散體處理織物的話，可以先用不加著色劑的聚合物水分散體進行虹吸試驗，合格后再在水分散體中加入著色劑。在著色劑顆粒度不大于聚合物顆粒度的情況下，可以認為著色劑的加入不會影響聚合物水分散體對織物的浸漬效果。

本申請解決了熱塑性聚合物對增強纖維織物的有效浸漬問題，可以保證浸漬后增強纖維束經虹吸試驗合格，且適用于多種增強纖維和聚合物。