[发明专利]一种连续玻璃纤维增强尼龙12预浸带及其制备方法

说明书

本发明属于连续纤维增强热塑性复合材料领域，涉及一种连续玻璃纤维增强尼龙12预浸带及其制备方法，原料按照重量份计包含以下组分：双羧基封端尼龙12低聚物20‑60份，双氨基封端尼龙12低聚物20‑60份，连续玻璃纤维20‑140份，分子量调节剂0.1‑1份，催化剂0.05‑0.5份，抗氧剂0.2‑0.5份，润滑剂0.2‑0.5份。本发明通过控制尼龙12低聚物分子量和熔体粘度，可以实现尼龙12低聚物对连续玻璃纤维的充分浸渍，从而制备高性能连续玻璃纤维增强尼龙12预浸带。

技术领域

本发明涉及连续纤维增强热塑性复合材料领域，尤其是涉及一种连续玻璃纤维增强尼龙12预浸带及其制备方法。

背景技术

尼龙12是以十二内酰胺开环聚合制备的一种长链尼龙材料，具有优异的耐寒性、耐盐雾、耐溶剂性和较低的吸水率，利用连续玻璃纤维对尼龙12进行增强改性制备连续玻璃纤维增强尼龙12预浸带可进一步提高尼龙12综合机械性能，进一步拓展其应用领域。

连续玻璃纤维增强热塑性预浸带是一种以热塑性树脂为基体，连续玻璃纤维为增强材料，通过相应的浸润工艺而制得的高刚性、高强度、高抗冲、可完全回收的复合材料，在航空航天、高铁、汽车、船舶、家电等领域都有着广阔的应用前景。现阶段，连续纤维增强热塑性预浸带的制备方法有熔融浸渍法、溶液浸渍法、粉末浸渍法、薄膜层叠法等，其中熔融浸渍法由于设备工艺相对简单，投入成本低而广泛应用。

熔融浸渍法是将均匀展开的连续纤维穿过充满熔融态树脂的浸渍模具，纤维在浸渍模具中被树脂充分浸渍形成纤维带，浸渍后的纤维带离模后经冷却定型制得连续纤维增强热塑性预浸带。由于树脂分子量较高，熔体粘度较大，不利于渗透进纤维束间隙充分浸渍纤维，容易出现“干纱”缺陷劣化预浸带机械性能。因此，改善树脂熔体流动性从而提高树脂熔体对纤维的浸渍性是通过熔融浸渍工艺制备高性能连续纤维增强热塑性预浸带的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续玻璃纤维增强尼龙12预浸带及其制备方法。

本发明面临的主要技术难题是改善尼龙12树脂对连续玻璃纤维的浸渍性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术原理为：常规尼龙12树脂难以充分浸渍玻璃纤维的原因是高分子量的尼龙12熔体粘度较高，流动性较差，难以充分渗透进玻璃纤维丝束间隙而产生“干纱”缺陷。本发明通过配方调控制备具有反应活性的双羧基封端和双氨基封端的尼龙12低聚物，低分子量的尼龙12流动性较好，可以在熔融浸渍加工时充分渗透进玻璃纤维丝束间隙而达到充分浸渍。浸渍完成后，在催化剂、分子量调节剂和真空排气系统作用下，双羧基封端尼龙12低聚物与双氨基封端尼龙12低聚物在浸渍模具中发生再聚合反应提高尼龙12分子量至预期水平，从而得到浸渍效果较好的高性能连续玻璃纤维增强尼龙12预浸带。

本发明采用的技术方案为：

一种连续玻璃纤维增强尼龙12预浸带，按照重量份计，原料中包含以下组分：双羧基封端尼龙12低聚物20-60份，双氨基封端尼龙12低聚物20-60份，连续玻璃纤维20-140份，分子量调节剂0.1-1份，催化剂0.05-0.5份，抗氧剂0.2-0.5份，润滑剂0.2-0.5份。

本发明中，所述双羧基封端尼龙12低聚物分子量1000-3000，优选1800-2200，端羧基含量为0.65-2.0mmol/g，优选0.90-1.10mmol/g。

所述双羧基封端尼龙12低聚物的制备方法包含以下步骤：

(1)开环及预聚合阶段：将一定比例的十二内酰胺、二元酸型封端剂、水加入反应釜中氮气置换3-5次，加热升温至270-290℃保持3-5h完成十二内酰胺的开环反应；

(2)泄压及熔融缩聚阶段：开环完成后，缓慢泄压(例如以-2kPa/s的速率)至10kPa，泄压同时降温至220-240℃，然后抽真空至-95kPa反应0.5-1h，完成熔融缩聚；