[发明专利]一种树脂/纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料及其制备方法，尤其涉及一种树脂/纤维复合材料及其制备方法。

在生产和生活中，某些制品对材料的强度提出了很高的要求，普通的热塑性树脂难以满足这种需要，它必须用纤维增强后才能使用。目前，纤维增强树脂的方法有两种，一种是先将纤维切短，然后与基料混合，再经双螺杆挤出机剪切、捏合、挤出得到塑料粒子；另一种是在双螺杆挤出机的熔融段设一纤维入口，纤维连续加入，经双螺杆挤出机剪切成短纤与树脂混合，然后挤出造粒。这两种增强方法设备简单、操作容易，可以提高树脂强度1～2倍，但增强效果仍不够理想；这主要是由于在双螺杆的剪切作用下纤维变得太短(一次是在造粒过程中螺杆的剪切作用，一次是在注塑挤出成型加工制品中螺杆的剪切作用)，因此不能充分发挥纤维应用的增强作用。此外，也有人试用一种长纤增强树脂的方法，即在靠近模头处连续引进长纤，经熔融段混合好的树脂基体包覆在纤维外面，再经模头挤出切粒，这种增强方法的增强效果较短纤增强有所提高，但也存在一些缺点，如树脂在挤出切粒过程中难以切断，且切断后粒子中间的玻纤易抽出，另外，长纤拧成一股，与树脂的分散性不好，增强效果仍不够理想。

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纤维与树脂的分散性好、增强效果理想、可满足多种加工需要的一种树脂/纤维复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下方式来实现：一种树脂/纤维复合材料，其特征在于：它由树脂和/或改性树脂10～90％(重量)、增强纤维10～90％(重量)组成；所述的树脂是可纺成纤维的热塑性树脂，所述的改性树脂是两种或两种以上可纺成纤维的热塑性树脂的合金，所述的增强纤维是熔点或软化温度明显高于所述的树脂或改性树脂的天然或合成纤维。

所述的复合材料可由树脂和/或改性树脂60～90％(重量)、增强纤维10～40％(重量)组成。

所述的复合材料也可由树脂和/或改性树脂10～60％(重量)、增强纤维40～90％(重量)组成。

所述的热塑性树脂可以是聚丙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯。

所述的热塑性树脂的合金可以是聚丙烯/聚丙烯的马来酸酐接枝物、聚丙烯/聚丙烯的马来酸酐接枝物/聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述的增强纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳香族聚酰胺纤维、麻纤维，或其中任意两种及两种以上的混合纤维纱。

新型树脂/纤维复合材料的制备方法，它包括以下工艺步骤：首先将树脂和/或改性树脂加工成纤维状态，然后将该纤维与增强纤维按权利要求1所述的比例进行混纺，该混合纤维纱一方面可通过熔融挤拉设备将树脂部分熔融，再冷却切粒，制成纤维增强热塑性树脂粒料，用于注塑加工；另一方面可通过熔融挤拉、缠绕成型工艺直接制造管材、棒材、容器；此外还可先织造后，再通过挤拉、模压工艺制造容器、型材。

与现有技术相比，本发明主要有三大特点：一是将基体树脂以纤维状态与无机纤维进行混纺，这种方法的最大优点是可以使树脂和纤维达到很好的分散。二是该方法中纤维不经过螺杆的剪切过程，纤维的长度可根据需要来定，可以充分发挥纤维的增强作用。三是适用于多种成型方法，除了可以挤拉切粒用于通常的注塑成型外，还可以直接采用挤拉、模压、缠绕成型等工艺制造各种型材、制品。

用本发明制得的树脂/纤维复合材料具有非常高的强度，它可以与纤维增强热固性树脂即玻璃钢相媲美，同时克服了玻璃钢制品加工困难、成型周期长、不可回收利用的缺点。

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1

取聚丙烯树脂纤维60份、玻璃纤维30份、聚丙烯的马来酸酐接枝物10份。先将聚丙烯树脂纤维、聚丙烯的马来酸酐接枝物分别在纺丝机中纺成纤维状态，再将三种纤维混纺，然后引入挤拉设备中熔融造粒，熔融温度为220℃，粒子长度为3毫米，此时树脂中包覆的玻璃纤维长度亦为3毫米。该塑料粒子经注塑成型，制得的样条测试后与普通短纤增强方法得到的样条相比，拉伸强度有很大的提高，缺口冲击强度提高一倍以上，与该材料无缺口冲击强度几乎一致。

实施例2

取聚邻苯二甲酸丁二醇酯纤维55份，碳纤维纤45份，将两种纤维混纺，然后引入带有专门设计的口模的挤拉设备中熔融、冷却固化，制成所需规格的管材，可用于制作旅行帐蓬杆、钓鱼竿等，其强度可以达到玻璃钢的强度，且材料均一，韧性好，易回收。

实施例3

取聚丙烯纤维70份，玻璃纤维30份，将两种纤维混纺，采用连续缠绕成型设备，制造各种规格的耐压、耐腐蚀管道。