[發(fā)明專利]一種連續(xù)纖維增強聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010037230.0
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111171557A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張適齡;胡天輝;李旭武;李聲耀;唐一鳴;張英偉;楊軍
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲時代工程塑料科技有限責任公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/00;C08K7/14;C08J5/04;B29C70/34
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

本發(fā)明提供了一種連續(xù)纖維增強聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，復(fù)合材料由以下重量份的原料組成：25～50份聚酰胺樹脂、50～75份連續(xù)增強纖維、0.2～1份聚酰胺流動改性劑、0.2～1份紫外線吸收劑、0.2～2份熱穩(wěn)定劑和1～3份色母。方法包括：按重量份數(shù)稱取原料；制備聚酰胺樹脂膜或聚酰胺粉末；將增強纖維織造成連續(xù)纖維織物；將聚酰胺樹脂膜或聚酰胺粉末與連續(xù)纖維織物相間組合成一層或多層纖維織物的結(jié)構(gòu)，用一步法模壓成型的方式連續(xù)纖維增強聚酰胺復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有高強度、高模量，纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、纖維分布均勻、厚度在0.2～20mm之間，可代替金屬應(yīng)用于汽車、軌道交通的結(jié)構(gòu)件上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種連續(xù)纖維增強聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料由于其輕質(zhì)、高剛度、高韌性等特性，在汽車工業(yè)，航空航天，軍工，電子等諸多領(lǐng)域已經(jīng)廣泛的應(yīng)用。輕質(zhì)高強的連續(xù)纖維增強熱塑性材料性能優(yōu)勢非常明顯，但限制連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料及制品在的發(fā)展和應(yīng)用的主要因素包括：(1)連續(xù)纖維在高分子量、高熔體粘度中的熱塑性樹脂中分散、浸漬困難，是制約了連續(xù)纖維熱塑性復(fù)合材料發(fā)展的技術(shù)瓶頸；(2)常規(guī)的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料無法解決耐候、高耐熱的功能問題，制約了連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的產(chǎn)品應(yīng)用；(3)常規(guī)的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料中增強纖維方向、鋪層結(jié)構(gòu)可設(shè)計性不強，難以充分發(fā)揮復(fù)合材料及其產(chǎn)品強度可設(shè)計的優(yōu)勢；(4)常規(guī)的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料在復(fù)合材料制備、產(chǎn)品成型過程中的纖維容易發(fā)生變形、滑移，復(fù)合材料的穩(wěn)定性、可靠性難以保障，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件，安全件的安全風險高；(5)熱固性復(fù)合材料在成型過程中會釋放化學(xué)小分子物質(zhì)，不能有效回收再利用，污染環(huán)境，不符合長遠可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；(6)傳統(tǒng)纖維增強熱塑性樹脂粒子，材料強度低，無法滿足結(jié)構(gòu)件、功能件的強度需要。具有增強纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、分布均勻，增強纖維方向、鋪層結(jié)構(gòu)、材料強度可設(shè)計性強；具備耐候、高耐熱，又可連續(xù)化、可一步法生產(chǎn)制備的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的開發(fā)以及產(chǎn)品應(yīng)用，是實現(xiàn)汽車、軌道交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)輕量化，節(jié)能減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

現(xiàn)行技術(shù)包括連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料，連續(xù)纖維增強聚酰胺、尼龍、PP等樹脂的熱塑性復(fù)合材料，以及耐水解、耐高低溫、耐候的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料、制備方法、及其應(yīng)用，主要涉及到的專利包括：中國專利CN107840975A公開了一種連續(xù)纖維增強尼龍復(fù)合材料的制備方法；中國專利CN107868448A公開了一種連續(xù)纖維增強長碳鏈尼龍復(fù)合板材；中國專利CN 108000904 A公開了一種連續(xù)纖維織物增強熱塑性復(fù)合材料的制備方法以及設(shè)備；中國專利CN201310566917.3公開了一種高強高耐磨執(zhí)塑性復(fù)合板材及其制備方法；中國專利CN 201610249842.X公開了一種纖維增強熱塑性樹脂板材。這些專利主要提到連續(xù)纖維增強PP、聚酰胺、TPU等熱塑性樹脂預(yù)浸帶及板材、連續(xù)纖維織物增強尼龍樹脂粉末復(fù)合材料、連續(xù)纖維織物增強長碳鏈尼龍粉末板材及其制備方法和在汽車、軌道交通、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。未涉及可連續(xù)化、一步法實現(xiàn)多鋪層織物結(jié)構(gòu)的、多纖維方向、多層連續(xù)纖維織物增強聚酰胺復(fù)合材料的制備方法和工藝；未涉及如何解決連續(xù)纖維織物在高分子量、高熔體粘度的熱塑性樹脂熔體中分散、浸漬的問題；未涉及連續(xù)纖維增強聚酰胺復(fù)合材料如何實現(xiàn)增強纖維方向、鋪層結(jié)構(gòu)、強度可設(shè)計的優(yōu)勢；未涉及連續(xù)纖維增強聚酰胺復(fù)合材料中如何實現(xiàn)纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、取向規(guī)整、分布均勻；未涉及的連續(xù)纖維增強聚酰胺復(fù)合材料的RTI、UL-F1等單項指標，更未涉及要求同一種材料兼顧各項指標；未涉及連續(xù)纖維增強降酰胺復(fù)合材料低氣味性，高環(huán)境舒適性的問題；未涉及連續(xù)纖維增強聚酰胺復(fù)合材料應(yīng)用于剎車踏板、推力桿、穩(wěn)定桿、保險杠支架、防撞梁等結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用。