[发明专利]连续纤维增强热塑性预浸带编织物及其板材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预浸编织物板材制备方法，尤其是一种连续纤维增强热塑性预浸带编织物及其板材的制备方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料由于增强纤维的特殊形态，具有远超短纤维和长纤维增强热塑性复合材料的性能，可以在性能要求严格的领域使用，具有作为承力结构件使用的巨大潜力。连续纤维增强热塑性复合材料的传统工艺一般均是以连续纤维编织物或者纤维布为原料，编织物整体很难被高粘度的热塑性熔体充分浸渍，存在着浸渍困难的弊端。

发明内容

本发明旨在提供一种纤维含量可控，纤维浸渍效果良好，制备工艺完善，综合性能优异的以连续纤维增强热塑性预浸带编织物为原料的连续纤维增强热塑性板材的制备工艺。

本发明中连续纤维增强热塑性预浸带编织物板材的制备工艺是通过以下具体步骤实现的：

步骤(1)首先利用熔融浸渍、粉体浸渍等方法制备浸渍效果良好，纤维含量可控(30-70％)的连续纤维增强热塑性预浸带。

在步骤(1)中可以采用玻璃纤维、玄武岩纤维或者碳纤维等不同纤维为原料，利用熔融浸渍、粉体浸渍等工艺制备浸渍效果良好的连续纤维增强热塑性预浸带，预浸带宽幅可控。通过浸渍工艺的调整，纤维束能够获得良好的浸渍效果。

同时步骤(1)中可以采用的基体树脂十分广泛，既可以是通用树脂，比如聚烯烃等；也可以采用工程塑料，比如尼龙、聚苯硫醚、聚醚醚酮等。

此外在步骤(1)中，根据实际的需要还可以在浸渍过程中添加不同的功能助剂，可以为相容剂，抗氧化剂，抗紫外剂，阻燃剂，润滑剂，着色剂中的一种或多种。在确保浸渍和混合效果的前提下，赋予产品特殊的功能性。

步骤(2)根据制品性能的设计需要，可以对步骤(1)获得的预浸带实施不同的编织方式获得编织物。

在步骤(2)中既可以采用单一连续纤维增强热塑性预浸带进行编织，也可以采用混杂连续纤维增强热塑性预浸带进行编织，可以使最终制品具有多功能性。

在步骤(2)编织过程中，可以根据最终制品不同的需要采取不同的编织方式。编织方式可参照连续纤维编织物，最典型的编织方式包括单向编织、双向(经纬)编织等。

步骤(3)利用步骤(2)获得的编织物，通过不同的成型途径制备获得性能优异的连续纤维增强热塑性预浸带编织物板材。

步骤(3)可以选择不同成型工艺来制备连续纤维增强热塑性预浸带编织物板材，比如层压成型、冲压成型等工艺较为完善的成型工艺。

在步骤(3)，由步骤(2)获得的编织物还可以按照不同的需求进行铺放，提高制品的可设计性。

在步骤(3)中，可以添加纤维、针状填料、热塑性薄层或者纤维增强热塑性薄层，从而改善制品的层间剪切强度，避免制品在使用过程中过早发生层间破坏，进而失效。

相比于传统的制备工艺，本工艺先利用熔融浸渍、粉体浸渍等方法制备浸渍效果良好的连续纤维增强热塑性预浸带，能够有效解决浸渍困难的弊端。然后再根据需要实施不同的编织方式获得编织物，最后利用编织物，通过不同的成型途径制备获得性能优异的板材。与此同时，获得的编织物也可以直接对短纤维或者长纤维增强热塑性复合材料进行补强，可以大幅度提高材料的性能，尤其是冲击强度。

制备获得的连续纤维增强热塑性板材具有优异的性能，可以在轨道交通、航天航空等领域作为承力结构件进行应用，尤其在汽车领域。充分利用该材料轻质高强的特点，在保证性能需求的前提下，大幅度降低产品的重量，减少能源的消耗。

为便于对本发明目的、技术特征及其功效，做更进一步的认识与了解，兹举实施例配合图式，详细说明如下：

具体实施方式

实施例1

在步骤(1)中利用熔融浸渍的工艺方法制备获得连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带。在浸渍过程中，由单螺杆挤出机或者双螺杆挤出机挤出的树脂熔体对连续玻璃纤维束实施浸渍；挤出机输送段温度140～160℃，压缩段温度200～210℃，计量段和浸渍温度在220℃；挤出机螺杆转速的调节范围为10～60r/min；冷却后获得连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带。树脂熔体成分包括100份质量份(下同)的聚丙烯树脂、3～10份的相容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，MPP)、0.3～1份的抗氧化剂(抗氧剂1010∶抗氧剂168＝5∶3～4)、0.5～1.5份润滑剂(乙撑双硬脂酸酰胺，EBS)和0.5～1.5份的炭黑等。

在步骤(2)中，参照常规的连续纤维单向织物的编织方法，使用编织机对获得的连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带进行单向编织得到预浸带单向编织物。