[发明专利]一种纤维增强热塑性复合材料及其制备方法和实施该方法的系统

权利要求书

1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料具有以下特征：

1)所述复合材料为大面积层状材料，且所述复合材料包含交替排列的纤维织物层和热塑性树脂层；

2)所述纤维织物层的层数为m，所述热塑性树脂层的层数为n，且n≥m+1；和

3)所述热塑性树脂层经高温熔融、低温硬化后与所述纤维织物层结合形成所述复合材料；

按所述复合材料的总体积计，所述纤维织物的体积占30-60％；

所述“大面积”指所述复合材料的长度≥1.0m，且宽度≥1.0m；

所述的复合材料通过以下方法制备，如下步骤：

1)提供纤维织物和热塑性塑料；

2)在第一牵引辊的作用下，将所述纤维织物和所述热塑性塑料交替压合；

3)在钢带的牵引作用下，将步骤2)所得制品牵引进入成型区，依次经预压、热压和冷压，得到经压合的复合材料；和

4)在第二牵引辊的作用下，将前述步骤所得制品牵引出成型区，得到所述复合材料；

所述第一牵引辊的牵引速度为v1，所述钢带的牵引速度为v2，所述第二牵引辊的牵引速度为v3，0.1m/min≤v1≤v2≤v3≤4m/min；

所述第一牵引辊的牵引速度、所述钢带的牵引速度和所述第二牵引辊的牵引速度依次增大0.01-0.1m/min；

且所述的复合材料采用以下的自动化系统制备，

所述系统从左到右依序包括第一支架、干燥设备、第二支架和成型设备，其中，所述第一支架用于放置纤维织物，所述干燥设备用于干燥经过该设备的纤维织物，所述第二支架用于放置热塑性塑料，所述成型设备用于将所述纤维织物和所述热塑性塑料成型为层状复合材料；

在所述第二支架和所述成型设备之间还设有第一牵引辊，用于将交替设置的所述纤维织物与所述热塑性塑料牵引进入所述成型设备；和

所述成型设备包含装配于轮毂上且上下相邻布置的一组钢带和位于所述轮毂之间且与所述轮毂轴线平行布置的两组压辊，所述压辊沿水平方向将成型设备分为预压区、热压区和冷压区；和

所述预压区和所述热压区在钢带外设有用于加热的电热棒；和

所述冷压区在钢带外设有用于降温的循环水；

所述系统在所述成型设备的右侧还包括选自下组的组件：第二牵引辊、自动切割机、输送辊；

所述纤维织物中植物纤维的份量≥80wt％；

所述预压处理在第一热处理温度下进行，所述第一热处理温度为50-150℃；

所述热压处理在第二热处理温度下进行，所述第二热处理温度为155-250℃：

所述冷压处理在第三冷处理温度下进行，所述第三冷处理温度为40－60℃。

2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料还具有选自下组的一个或多个特征：

1)组成所述纤维织物层的纤维织物选自下组：麻纤维、竹纤维、棉纤维、木纤维、椰子纤维、或其组合；

2)形成所述热塑性树脂层的热塑性塑料的熔点≤250℃；

3)所述复合材料的拉伸强度≥30MPa；

4)所述复合材料的拉伸模量≥1.3GPa。

3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述热塑性塑料选自下组：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，或其组合。

4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，在步骤2)之前，所述纤维织物经干燥处理；和/或

在步骤1)之前，所述纤维织物经如下处理：

a-1)使用有机溶剂浸泡所述纤维织物；和

a-2)烘干步骤a-1)所得经浸泡处理的纤维织物，并绕卷待用。

5.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述热塑性塑料的面密度为180-330g/m²。

6.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纤维织物中植物纤维的份量≥90wt％。

7.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纤维织物中植物纤维的份量≥95wt％。