[发明专利]一种溶液浸渍法制备玻纤布增强热塑性聚氨酯复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种溶液浸渍法制备玻纤布增强热塑性聚氨酯复合材料的方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性塑料（Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Plastics，简称CFRTP）是20世纪70年代初开发的一种聚合物基复合材料。连续纤维可采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，其中又以玻璃纤维较为常用。CFRTP较之连续纤维增强热固性塑料具有以下几方面突出的优点的：（1）预浸料可长期保存；（2）综合性能优良，特别是在高温、高湿度下仍能保持良好的力学性能；（3）成型适应性广、生产效率高；（4）制品可重复加工、再生利用。近年来，连续玻璃纤维增强热塑性塑料（CGFRTP）越来越受到各国重视，研究应用十分活跃。目前国内外主要选用短切纤维、长纤维、连续毡等浸胶时间短的增强材料，但是采用连续纤维织物作为增强材料具有更优异的性能，因此发展连续纤维织物增强聚氨酯复合材料具有重要意义。

连续玻璃纤维增强热塑性聚氨酯复合材料的主要制备方法有溶液浸渍技术和熔体涂覆技术两种，熔体涂覆技术是让熔体和玻璃纤维同时通过一个复合口模进行涂覆，但是这种技术操作较麻烦，投入的设备比较多，而且需要多处加热，耗能也较多，而且也很难使玻璃纤维增强体完全浸润。溶液浸渍技术不仅降低了热塑性聚氨酯浸润的温度，提高了玻纤布的浸润性，并且制备热塑性聚氨酯溶液所用溶剂均为挥发性溶剂，可通过冷凝法进行回收再利用，从而节省了原材料、降低了成本，且工艺简单。

发明内容

为克服熔体涂覆法制备玻纤布增强热塑性聚氨酯复合材料中投入设备多，需要多处加热，耗能多，难使玻璃纤维增强体完全浸润等问题，本发明提供了一种溶液浸渍法制备玻纤布增强热塑性聚氨酯复合材料的方法，该方法工艺简单，操作方便。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种制备玻纤布增强热塑性聚氨酯复合材料的方法，制备步骤为：（1）制备热塑性聚氨酯溶液；

（2）将玻纤布浸渍于步骤（1）所得的热塑性聚氨酯溶液中；

（3）对步骤（2）所得浸渍有热塑性聚氨酯溶液的玻纤布，进行干燥处理，制得玻纤布浸渍片材；

（4）玻纤布浸渍片材热压成型，即得该复合材料。

步骤（1）所述热塑性聚氨酯溶液的质量分数为30~60%。

所述热塑性聚氨酯溶液，是将热塑性聚氨酯溶解于溶剂中，其中溶剂为四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、Y-丁内酯或N-甲基吡咯烷酮。

步骤（2）中玻纤布在热塑性聚氨酯溶液中的浸渍时间为3~5s。

步骤（3）所述干燥处理是将浸渍有热塑性聚氨酯溶液的玻纤布放置在通风橱中2~3h，再放置于真空烘箱中30~60min，以去除残余溶液后制得玻纤布浸渍片材，其中真空烘箱的温度为160~200℃。

干燥处理所得玻纤布浸渍片材的含胶量为26~59%。

步骤（4）所述热压成型，是按所需复合材料的厚度，将玻纤布浸渍片材铺层、叠加，置于平板硫化机上热压成型制得该复合材料。

所述热压成型所需压力为4~6MPa，温度为220~240℃，成型时间为2~6min。

本发明同现有熔体涂覆法技术相比，具有的优点是：降低了热塑性聚氨酯溶液浸润玻纤布的温度，提高了热塑性聚氨酯溶液浸润玻纤布的浸润性，成本低、质量高、设备简单，并且制备热塑性聚氨酯溶液所用溶剂均为挥发性溶剂，可通过冷凝法进行回收再利用，从而节省了原材料、降低了成本，且工艺简单。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

将质量份数为34的热塑性聚氨酯加入到质量份数为64的四氢呋喃溶剂中搅拌溶解并至均匀状态，制得质量分数为34%的热塑性聚氨酯溶液。

室温条件下，将已知质量的玻纤布在上述的溶液中浸渍3~5s，取出含有热塑性聚氨酯溶液的玻纤布室温下放置在通风橱里2h，再放置在温度为160℃的真空烘箱中30min以除残余溶液，制得含胶量为30%的玻纤布浸渍片材。含胶量是通过浸渍前玻纤布的质量与浸渍并且烘干后玻纤布的质量计算而得。