[发明专利]一种汽车用预氧丝增强热塑性复合材料制品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车用复合材料制品，尤其涉及一种以短切预氧丝为增强 体，聚丙烯纤维为树脂基体，基于非织造工艺和热压工艺制备具有优良力学性 能的预氧丝增强热塑性复合材料制品及其方法。

背景技术

随着汽车轻量化、安全化、舒适化和环保、低耗能趋势的发展，塑料 及其复合材料越来越多地应用于汽车工业，纤维增强的热塑性复合材料就是其 中应用得较多的材料，其在汽车工业上的应用已经十分广泛。而开发一种基于 非织造-热压工艺汽车用预氧丝增强热塑性复合材料，主要是基于以下考虑：

基于非织造-热压工艺制备汽车用预氧丝增强热塑性复合材料可设计 性强，力学性能优良，生产环境友好。这主要是由于制备工艺是以纤维原材料 开始，经过非织造工艺使得纤维原材料按照设计配比准确地均匀混合于复合材 料体系中，与普通浸润将增强体与树脂复合并敞开模压工艺相比，增强纤维和 树脂基体含量准确，不会造成原料浪费。

聚丙烯晴原丝在预氧化过程中，线性分子结构转化成耐热的梯形结构， 使得预氧丝在火焰中不熔、持续保持纤维形态直至碳化。预氧丝极限氧指数高 达40％，属于不燃纤维，其能耐受300℃以上的温度。这就拓宽了预氧丝增强复 合材料制品制造工艺的选择范围和作为汽车零部件的潜在应用范围，并且保证 了制品使用的安全性；作为碳纤维前驱体的预氧丝，相较于碳纤维价格较低， 这就大大降低了最终制品的生产成本。

另外，热塑性复合材料具有密度小、强度高；热性能一般在增强材料 的加入后会有所提高；线膨胀系数小，降低制品成型过程中的收缩率，提高制品 尺寸精度；良好的耐水性和介电性能；可重复加工成型，废品可以回收利用， 不会造成环境污染等优点。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种以短切预氧丝为增强体，聚丙烯 纤维为树脂基体的汽车用预氧丝增强热塑性复合材料。同时基于非织造-热压工 艺制备的复合材料因为增强体和树脂基体都是以纤维形式均匀混合而具有较强 的可设计性和优良的力学性能。

本发明为了解决上述问题所提供的技术方案是，提供一种预氧丝增强 热塑性复合材料制品，包括：以短切预氧丝为增强体纤维，聚丙烯纤维为树脂 基体，利用非织造工艺将两种纤维均匀混合直至预制件成型，然后对混合纤维 预制件进行热压处理，从而制得具有优良力学性能的汽车用预氧丝增强热塑性 复合材料。

短切预氧丝和聚丙烯纤维长度为38-65mm，纤维细度为1.67-6.67dtex。

基于非织造工艺预制件的制备，具体实施包括：

按照一定的配比，分别称取一定量的预氧丝短切纤维和聚丙烯纤维， 对混合纤维开松两遍；

在蓬松的混合纤维上均匀地喷洒一定浓度的抗静电剂，封装8-24小时；

将混合纤维在梳理机上梳理两遍；

将网胎送入针刺机进行针刺加固；

将经过正反面针刺的预氧丝/聚丙烯纤维预制体裁剪成规定的尺寸大 小，铺层数为2-20层，按照所设计的铺层角度铺层而制得复合材料预制件。

复合材料热压工艺，具体实施包括：

使用塑料制品液压机对复合材料预制件进行热压处理，将预制件放入 特制模具，零压，从室温开始升温；

升温至80-100℃，加压到3-5MPa；

升温至160-170℃，加压到8-10MPa；

保温保压10-60分钟；

升温至热压温度，加压到热压压力；

保温保压20-60分钟；

自然冷却至室温，脱模取出。

本发明技术方案概述如下：

以短切预氧丝为增强体，以聚丙烯纤维为树脂基体，基于非织造工艺 将二者以纤维形式均匀混合制备混杂纤维预制件，再经热压处理将热塑性的聚 丙烯纤维熔融，熔体冷却固化后将预氧丝包覆粘结而最终制得力学性能优良的 汽车用热塑性复合材料。其中，复合材料体系中预氧丝体积百分数、热压温度 以及热压压力等因素对复合材料力学性能有较大的影响。

有益效果：