[发明专利]一种基于耐高温热塑性复合材料树脂的预浸带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及浸带制备领域，尤其涉及一种基于耐高温热塑性复合材料树脂的预浸带及其制备方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性树脂复合材料因为纤维在基体内连续分布，表现出很高的机械性能。同时又因为其成型速度快，可以循环使用等优点，成为目前关注的焦点。一般常用的热塑性树脂有聚丙烯，聚乙烯、PET、尼龙等几种；常用的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等几种。

但是现有技术中预浸带中选用的连续纤维均为单种纤维，应用较多的为芳纶纤维，众所周知，芳纶纤维具有超高的强度，但是其耐高温性仍有待改善。因此限制了其在某些领域的应用。如申请号为CN201210310263.3的专利公开了一种纤维增强热塑性复合材料的制备方法，具体为：将纤维在包括热塑性树脂的熔体中进行浸渍，得到预浸带；将所述预浸带进行编织，得到纤维增强热塑性复合材料。本发明的连续纤维增强热塑性复合材料通过编织工艺成型，得到了三维结构的复合材料，从而使复合材料在横、纵向方向上都具有较高的刚度，极大地提高了热塑性复合材料的刚度。

上述专利即选用芳纶作为纤维增强材料，但是其只选用单种纤维，无法克服单种纤维带来的相应的技术问题。并且其选用的树脂基体的耐高温性也有待进一步提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于耐高温热塑性复合材料树脂的预浸带及其制备方法。

本发明选用芳纶-碳纤维复捻纤维作为预浸带的增强材料，两种纤维能够互取所长，能够浸进一步提高纤维的耐高温性；同时在热塑性树脂中复合有耐高温无机材料，能够提高树脂基体的耐高温性。此外本发明的预浸带的孔隙率低，从而机械行性能好。

本发明的具体技术方案为：一种基于耐高温热塑性复合材料树脂的预浸带，由10-20重量份的芳纶-碳纤维复捻纤维和100重量份的热塑性树脂喷淋液制得；所述热塑性树脂喷淋液由以下质量百分比的组分配制而成：热塑性树脂粉体20-40％、碳化硅1-2％、陶瓷粉0.5-1.5％、马来酸酐接枝聚丙烯0.4-0.6％、木质素0.5-1.5％、茶皂素 0.5-1.5％和余量的水。

本发明选用芳纶和碳纤维进行复捻，其中芳纶具有高强度的特点，而碳纤维具有出色的耐高温性能。复捻后能够结合两种纤维的特点。

此外，本发明选用喷淋工艺添加热塑性树脂，喷淋液中，碳化硅和陶瓷粉具有出色的耐高温和抗氧化性质，能够提高树脂基体的耐高温性。在木质素和茶皂素的作用下，热塑性树脂粉体在水中能够均匀分散、乳化，提高喷淋液的稳定性和对纤维的浸润性。在热塑性树脂固化后，马来酸酐接枝聚丙烯能够提高热塑性树脂粉体和其他物质的相容性。

进一步地，所述热塑性树脂粉体为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯中的一种。

进一步地，所述热塑性粉体为微米级粉体。

进一步地，所述芳纶纤维为改性芳纶纤维，其制备方法如下：将纳米埃洛石管在300-400℃下热活化处理2-4h；然后将芳纶颗粒与热活化后的纳米埃洛石管、二氧化硅气凝胶粉末按质量比95:2-4:1-3混合后，添加至硫酸中分散均匀，得到纺丝溶液，最后按常规工艺纺丝后制得改性芳纶纤维。

在现有技术中，由于热塑性树脂对纤维浸润性差，因此两者的结合力较弱，结合处容易产生孔隙。而本发明用纳米埃洛石管和二氧化硅气凝胶粉对芳纶纤维进行预改性，纳米埃洛石管具有中空的管道结构，其经过热活化后，其内部结晶水得到去除，管道空间得到增大，二氧化硅气凝胶粉具有超高的比表面积，因此将纳米埃洛石管和二氧化硅气凝胶粉复合到芳纶纤维中后，使得芳纶纤维对喷淋液具有较好的吸收能力，在喷淋时，热塑性树脂能够充分被吸收而渗透进入纤维内部。因此两者间的结合较好，热压成型后的预浸带基体密实度较高，孔隙率较低。此外，纳米埃洛石管和二氧化硅气凝胶粉还能够进一步提高纤维的耐高温、耐候性等性能。

进一步地，所述预浸带的厚度为0.2-0.4mm，宽度为1-500mm。

一种基于耐高温热塑性复合材料树脂的预浸带的制备方法，包括以下步骤：

(1)纤维复捻：将芳纶纤维和碳纤维按2-3:1的股数进行复捻，复捻后在张紧条件下对纤维表面喷洒粘合剂，干燥后得到复捻纤维。

(2)喷淋处理：对复捻纤维进行清洗、干燥，再经过导丝后，用热塑性树脂喷淋液对复捻纤维进行喷淋处理。

(3)热压成型：对步骤(2)得到的中间产品依次进行干燥、热辊处理。

(4)收卷：进过切割、收卷后制得成品。