[发明专利]一种热塑性复合材料的成型方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种热塑性复合材料的成型方法。

背景技术

热塑性复合材料是指以热塑性树脂为基体，以各种纤维为增强材料而制成的复合材料。热塑性树脂是指在一定温度范围内具有可反复加热软化、冷却硬化特性的树脂品种。热塑性树脂种类很多，一般可分为通用树脂（也称通用塑料）如聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等，工程树脂（也称工程塑料）如尼龙、聚甲醛、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯等，特种工程树脂（也称特种工程塑料）如聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺等。热塑性树脂由于加工方便、可回收利用，综合性能良好，已广泛的应用于各个行业中。

热塑性树脂被纤维增强后，强度、模量、抗冲击性能和耐热性能都有全面的提高，用途大大的拓宽。短纤维增强热塑性树脂为热塑性复合材料的主要增强方式，通过挤出机造粒，然后通过注塑机注塑成型。注塑成型一般可分为注塑（注射）-保压-冷却-脱模4个阶段。这种成型方法具有工艺简单、成型周期短、能够成型结构比较复杂的制件等优点。然而，这种工艺的缺陷也很多：（1）在注塑时注射压力、保压压力一般都很高，为30-180Mpa；高注塑压力会导致熔体前缘进入模腔时就开始破裂，高保压压力会使熔体在冷却的过程中增大内应力，最终成型制品会出现破裂、翘曲、分层、力学性能差等现象，制件次品率较高；高的注射、保压压力耗能高，设计模具时，必须保证模具的耐压条件，模具成本非常高。（2）纤维长度是决定复合材料力学性能尤其是强度和抗冲击性能是否优异的重要因素。在混合和注塑过程中，纤维会被逐渐剪碎，最终制品中纤维长度为0.1-0.7mm。通过注塑成型得到的复合材料强度与抗冲击性能都不是特别的突出。一般来说，长纤维比短纤维具有更佳的增强效果。为了使制品中的纤维长度足够长，人们对长纤维、连续纤维增强热塑性树脂的成型工艺和成型制品进行了大量的研究。其中，具有代表性的是GMT复合材料及其工艺。GMT是一种以热塑性树脂为基体，连续纤维或长纤维为增强材料的复合材料，由于制品加工过程中纤维基本不发生断裂，所以力学性能优异，尤其是具有突出的高抗冲击性能。GMT成型工艺大致分为以下几个步骤：下料-柸料预热-压膜-裁边-成品，成型时压力小，成型制品周期短，自动化程度较高。但是，GMT复合材料空隙率高，次品率高、制品质量不稳定，成型工艺只能成型一些结构简单的制件，这些都制约了其发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种热塑性复合材料的成型方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种热塑性复合材料的成型方法，该方法包括以下步骤：

（1）把1~30份预浸料置于注塑机模具型腔中，合模，模具预热；

（2）把热塑性组合物或热塑性树脂加入料斗中，加热熔融成熔体，注射70~99份；

（3）保压、脱模，成型得到热塑性复合材料。

所述的预浸料为单向预浸带或预浸布中的一种。

所述的热塑性组合物或热塑性树脂的熔融指数≥30g/10min。

所述的预热的温度为20~150℃。

所述的注射的压力为0.1~4Mpa，时间为1~60S。

所述的熔体在注射时，料筒温度为加料段100~250℃，压缩段140~300℃，均化段140~300℃。

所述的保压的时间为0~60S，压力为0~4Mpa。

所述的热塑性复合材料的拉伸强度大于100Mpa。

本发明中所述热塑性树脂组合物及预浸料通过自制的方法获得。

热塑性组合物的制备方法如下：

称取10-100份热塑性树脂，0-100份填料、0-40份增韧剂、0-20份阻燃剂、0-10份助剂，通过混合机搅拌5-20分钟。把混合料由料斗处加入双螺杆挤出机，玻纤喂料口处加入玻璃纤维0-60份，挤出机温度区间为100-400℃，挤出速度为50-500转/分钟，牵引，切粒，制备得到热塑性组合物。

单向预浸带的制备方法：

称取5-80份热塑性树脂、20-95份纤维、0-80份填料、0-60份增韧剂、0-60份阻燃剂、0-10份助剂，通过混合机搅拌5-20分钟。把混合料由料斗处加入螺杆挤出机中，挤出机温度区间为100-400℃，挤出速度为50-500转/分钟，挤出料挤入熔体槽中，保持熔体槽温度为100-400℃，从熔体槽的一侧引入20-95份纤维，另一侧引出纤维，纤维牵引速度为1米-100米/分钟，经过压机压制，制备得到单向预浸带。

预浸布的制备方法：