[发明专利]连续纤维织物增强热塑性树脂复合材料及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及连续纤维增强热塑性树脂复合材料的预浸布，尤其是涉及一种连续纤维织物增强热塑性树脂复合材料及其制作方法。 

背景技术

复合材料目前在生活中得到越来越多的应用，如家电电子电器、军用复合材料、汽车等。但是市场目前主要是纤维增强热固性的复合材料居多，热固性材料具有粘度低，强度高，刚性好，耐候性和耐热性优良等特征，与纤维复合浸渍好，加工方便，故应用较多，但是热固性树脂不可回收利用，需一次成型，且加工周期长，有后熟化过程，操作过程中污染大，对环境影响较大；故目前也很多单位和学者也在研究和开发热塑性复合材料，热塑性树脂成型周期短，机械强度高，抗冲击性能优异，且操作过程对环境无不利影响，废料可回收利用等，热塑性基复合材料拥更是机械强度高，可替代钢铁等金属，质量轻，可重复利用，环保性优良。 

但是，热塑性树脂熔体粘度大是限制其发展的一个重要因素。熔体的高粘度使其与纤维复合时出现一些不良的效果，比如纤维与树脂浸润效果很差，容易产生干纱，这样就很难充分利用纤维和树脂的实际强度来达到复合材料理论上应该达到的数值；另一方面，高熔体粘度使得纤维在树脂中的含量不宜过高，这样的话起增强作用的纤维就很难更大程度上起到高增强的效果，而只能是起一定程度上的增强。为了增加树脂与纤维织物的浸润效果，很多人采用热塑性树脂粉末均匀的分散在在连续纤维织物上，加热熔融后形成均一的复合材料，如专利US20050215148，介绍了一种可以让树脂粉末均匀的分布在纤维上的设备，这个设备要求粒子的直径范围在1-2000um，在后续压力作用下可得到完全无气泡的浸渍良好的预浸带。该种方法主要是塑料粉末与连续纤维混合过程中所采用的流化床设备成本较高。 

圣戈班Twintex纤维采用聚丙烯纤维与玻璃纤维混纺，然后将混纺纱加热熔融，使玻璃纤维浸渍聚丙烯树脂，这样得到的纤维与树脂浸渍良好，纤维含量可到60％ 甚至以上，但是这种工艺要求将树脂首先熔融纺成纤维，两者纤维纱的混合也会使成本增加，工艺放缩，原料的投入增加。 

国外对于这种纤维增强热塑性复合材料研究和应用都有很多，如专利US4098943和US4469543，介绍连续纤维织物与挤出的热塑性薄膜或者热塑性粉料复合，再加热熔融浸渍形成复合片材，一层纤维织物与两层热塑性树脂薄膜或者两层纤维织物与三层热塑性树脂薄膜间隔铺排，加热熔融让热塑性树脂浸渍入玻璃纤维中。该工艺比较简单，主要纤维与树脂的浸渍效果不理想。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种以纤维织物为增强材料，热塑性树脂为增强基体，制备一种连续的纤维热塑性树脂复合预浸带材，该设备工艺简单，操作简便，设备可实现高效连续化生产，且生产过程中没有任何的环境污染，得到的预浸片材浸渍良好，孔隙率低，厚度可调等优点。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

连续纤维织物增强热塑性树脂复合材料，该复合材料由连续纤维经过热塑性树脂熔融浸渍后冷却成型得到，其中，连续纤维增强织物含量为40wt％-65wt％，厚度在0.20mm-0.35mm。 

所述的连续纤维为无机纤维、有机纤维或金属纤维，单向纱或者编织布，网格布、斜纹布或纤维毡。 

所述的无机纤维包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、天然纤维或玄武岩纤维，其中天然纤维选自苎麻纤维、大麻纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维中的一种或几种；所述的有机纤维包括芳香族聚酰胺纤维，所述的金属纤维包括不锈钢纤维。 

所述的热塑性树脂选自聚烯烃、热塑性聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯PC或热塑性聚氨酯TPU。 

所述的聚烯烃包括聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯。 

所述的热塑性聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT或聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT； 

所述的聚酰胺包括尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212或尼龙612。 

制作连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料的方法，包括以下步骤： 

(1)将连续纤维织物均匀铺开并调节张力，消除纤维织物表面的静电后对其 进行预热； 

(2)将预热后的连续纤维增强织物在一个带有加热装置的双带辊压机中利用热塑性树脂进行熔融浸渍，此处不需要任何的模具，增强织物与加热装置也无任何明显的接触； 

(3)将浸渍好的连续纤维增强织物在冷却单元冷却，得到浸渍良好的预浸带经过卷绕成型得到连续纤维织物增强热塑性树脂复合材料。 

步骤(1)具体包括以下步骤： 

a、连续纤维织物均匀平整铺开