[发明专利]一种纤维增强塑料片材的方法

说明书

本发明属于增强塑料材料的技术领域，提供了一种纤维增强塑料片材的方法。该方法通过加压灌注使纳米铁粉进入预制的中空玻璃纤维的内部，得到磁性中空纤维，进一步与聚丙烯热熔混合、反复辊压及板压，同时施加高频磁场，分散和取向磁性中空纤维，最后通过定型辊制得高强度塑料片材。与传统方法相比，本发明的制备的纤维增强塑料片，含纳米铁粉的纤维在基体中的分散均匀，克服了团聚，并且通过磁场作用和辊压，实现了纤维的有序取向结构，极大提高了力学性能，拓展了应用范围。

技术领域

本发明属于增强塑料材料的技术领域，提供了一种纤维增强塑料片材的方法。

背景技术

纤维增强塑料是塑料行业中扮演着非常重要的角色，特别是以碳纤维作为增强材料的先进复合材料在航空航天、国防军工、建筑、体育、汽车等领域得到了广泛的应用，有着广阔的发展前景。碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、热膨胀系数小、抗蠕变、传热和导电等一系列的优异性能。由碳纤维和基体树脂形成的碳纤维增强塑料的机械特性、轻质性、耐腐蚀性等优异，因此在各种用途中广泛展开应用。

为了获得优异的成型性而使用了由不连续碳纤维形成的基材的碳纤维增强塑料中，目前为止尚不存在机械特性具有那样高的各向异性的碳纤维增强塑料，难以得到兼顾赋型性和特定方向的机械特性的材料。连续玻纤预浸片材增强热塑性塑料蜂窝复合板材具有优异的拉伸强度、弯曲强度模量、高低温冲击强度等，并具有相对较低的密度和可回收利用等特点；但是已有技术由多层材料复合生产的塑料蜂窝复合板材，上下表层材料和蜂窝芯层多采用粘结剂粘结，但连接牢固性不足，极易发生脱胶分层，直接影响板材的使用寿命。

纤维基材中含浸基体树脂成型为碳纤维增强塑料的方法中，使用利用连续的纤维形成的基材而成型得到的碳纤维增强塑料的机械特性优异，但在赋型或成型阶段由于连续碳纤维难以活动，因此成型为期望形状的成型性差。另一方面，使用利用不连续的纤维形成的基材而成型得到的纤维增强塑料中，由于纤维容易活动，因此成型性优异，但只能得到机械特性低的成型品。因此，针对纤维增强塑料性能的提升依然是重要的研究内容。

目前国内外在增强塑料的制备，尤其是纤维增强塑料方面已取得了一定成效。其中朱江玲发明了一种纤维增强型聚丙烯片材（中国发明专利申请号201410630344.0），由下述重量份的原料组成的：聚丙烯112~120份、无纺布破碎料14~20份、碳素纤维3~5份、铜氨纤维1~2份、三聚磷酸铝2~3份、海泡石粉10~13份、抗坏血酸0.4~1份、氧化铁黑1~2份、过硫酸钠0.1~0.2份、高岭土5~7份、牡蛎壳粉2~4份、干酪素0.2~0.4份、甲基丙烯酸丁酯2~4份、乙烯醇缩丁醛酯0.5~1份、偏硼酸铵1~2份、稀土高抗助剂3~4份；该发明的聚丙烯片材加入的碳素纤维、铜氨纤维可以有效的提高塑料成型片材的表面强度、韧性，耐高温、耐腐蚀性，该发明的片材可以用于体育休闲用品领域，特别适合作为摩擦材料和抗压材料，使用寿命长，耐候性好。另外，方杰敏发明了一种纤维增强塑料及其制备方法（中国发明专利申请号201611125492.2），由以下重量份的原料制成，包括不饱和树脂100~130份、酚醛树脂80~100份、环氧树脂70~90份、SMC专用纱50~70份、醋酸纤维素30~46份、硫酸钡20~30份、硅酸盐19~31份、铁粉15~25份、氢氧化镁10~16份、氢氧化铝10~16份、醋酸丁酯6~8份、聚醋酸乙烯酯5~9份、聚乙内酯6~8份、聚氨酯4~6份和二甲苯14~18份，该种纤维增强塑料具有强度高、耐腐蚀和耐磨损的优点，适用于汽车饰品、建筑材料和医疗器械等领域。

可见，现有技术中的纤维增强塑料存在碳纤维与塑料基体相容性差，在集体中分散不均，取向无须，导致所得制品力学性能差，无法满足使用要求等缺点。

发明内容

针对这种情况，我们提出一种纤维增强塑料片材的方法，显著改善了纤维塑料基体中的分散性，形成了有序的取向结构，实极大提高了其力学性能。

为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：