[发明专利]一种连续纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种连续纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法与应用，复合材料由以下重量份的原料组成：25～50份聚酰胺树脂、50～75份连续增强纤维、0.2～1份聚酰胺流动改性剂、0.2～1份紫外线吸收剂、0.2～2份热稳定剂和1～3份色母。方法包括：按重量份数称取原料；制备聚酰胺树脂膜或聚酰胺粉末；将增强纤维织造成连续纤维织物；将聚酰胺树脂膜或聚酰胺粉末与连续纤维织物相间组合成一层或多层纤维织物的结构，用一步法模压成型的方式连续纤维增强聚酰胺复合材料。该复合材料具有高强度、高模量，纤维结构稳定、纤维分布均匀、厚度在0.2～20mm之间，可代替金属应用于汽车、轨道交通的结构件上。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种连续纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料由于其轻质、高刚度、高韧性等特性，在汽车工业，航空航天，军工，电子等诸多领域已经广泛的应用。轻质高强的连续纤维增强热塑性材料性能优势非常明显，但限制连续纤维增强热塑性复合材料及制品在的发展和应用的主要因素包括：(1)连续纤维在高分子量、高熔体粘度中的热塑性树脂中分散、浸渍困难，是制约了连续纤维热塑性复合材料发展的技术瓶颈；(2)常规的连续纤维增强热塑性复合材料无法解决耐候、高耐热的功能问题，制约了连续纤维增强热塑性复合材料的产品应用；(3)常规的连续纤维增强热塑性复合材料中增强纤维方向、铺层结构可设计性不强，难以充分发挥复合材料及其产品强度可设计的优势；(4)常规的连续纤维增强热塑性复合材料在复合材料制备、产品成型过程中的纤维容易发生变形、滑移，复合材料的稳定性、可靠性难以保障，应用于结构件，安全件的安全风险高；(5)热固性复合材料在成型过程中会释放化学小分子物质，不能有效回收再利用，污染环境，不符合长远可持续发展战略；(6)传统纤维增强热塑性树脂粒子，材料强度低，无法满足结构件、功能件的强度需要。具有增强纤维结构稳定、分布均匀，增强纤维方向、铺层结构、材料强度可设计性强；具备耐候、高耐热，又可连续化、可一步法生产制备的连续纤维增强热塑性复合材料的开发以及产品应用，是实现汽车、轨道交通领域实现轻量化，节能减排的关键环节。

现行技术包括连续纤维增强热塑性复合材料，连续纤维增强聚酰胺、尼龙、PP等树脂的热塑性复合材料，以及耐水解、耐高低温、耐候的连续纤维增强热塑性复合材料、制备方法、及其应用，主要涉及到的专利包括：中国专利CN107840975A公开了一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法；中国专利CN107868448A公开了一种连续纤维增强长碳链尼龙复合板材；中国专利CN 108000904 A公开了一种连续纤维织物增强热塑性复合材料的制备方法以及设备；中国专利CN201310566917.3公开了一种高强高耐磨执塑性复合板材及其制备方法；中国专利CN 201610249842.X公开了一种纤维增强热塑性树脂板材。这些专利主要提到连续纤维增强PP、聚酰胺、TPU等热塑性树脂预浸带及板材、连续纤维织物增强尼龙树脂粉末复合材料、连续纤维织物增强长碳链尼龙粉末板材及其制备方法和在汽车、轨道交通、航空航天等领域的应用。未涉及可连续化、一步法实现多铺层织物结构的、多纤维方向、多层连续纤维织物增强聚酰胺复合材料的制备方法和工艺；未涉及如何解决连续纤维织物在高分子量、高熔体粘度的热塑性树脂熔体中分散、浸渍的问题；未涉及连续纤维增强聚酰胺复合材料如何实现增强纤维方向、铺层结构、强度可设计的优势；未涉及连续纤维增强聚酰胺复合材料中如何实现纤维结构稳定、取向规整、分布均匀；未涉及的连续纤维增强聚酰胺复合材料的RTI、UL-F1等单项指标，更未涉及要求同一种材料兼顾各项指标；未涉及连续纤维增强降酰胺复合材料低气味性，高环境舒适性的问题；未涉及连续纤维增强聚酰胺复合材料应用于刹车踏板、推力杆、稳定杆、保险杠支架、防撞梁等结构件上的应用。