[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

说明书

本发明涉及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。具体地，本发明公开了一种复合材料，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。本发明还公开了所述复合材料的制备方法和实施该方法的系统。结合所述系统，采用所述方法可连续化、自动化、高效地制备大面积的力学性能优异的纤维增强热塑性复合材料。

技术领域

本发明涉及复合材料成型加工技术领域，具体地涉及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。

背景技术

在过去的几十年中，合成和无机纤维增强树脂基复合材料凭借其质轻高强、耐腐蚀、抗疲劳等诸多优点获得了极大的发展和应用，在促进社会经济和科技发展方面做出了巨大贡献。但是，合成和无机纤维在生产制造过程中带来的环境污染和能耗过高等问题也成为人们日渐关心的话题，其难以回收再利用也给生存环境带来了沉重负担。上述情况迫使人们重新将目光转向了天然纤维增强复合材料。

天然纤维不仅具有较高的强度和模量、较低的密度、隔声、隔热等性质，而且是生态环保的可再生资源，产量大，价格低廉。近年来，天然纤维增强复合材料得到了飞速发展，已经广泛应用于交通运输、建筑等领域，并且开始由非承载结构向次承载结构过渡。天然纤维增强热塑性复合材料具有韧性好、抗冲击、可回收再利用等优点，其目前的生产方法主要有模压、挤出、注塑、拉挤成型等。模压法是间歇式生产方式，周期长，生产效率较低；挤出和注塑成型只适合生产短切和长纤维增强复合材料，产品的力学性能较差，模具费用昂贵；拉挤成型工艺的产品形状单调，只能生产线形型材，产品横向强度不高。因此目前的生产工艺难以满足需求，这严重阻碍了天然纤维增强热塑性复合材料性能的发挥和应用范围的拓展。

因此，本领域急需开发一种新型的连续、高效、成本低且可制备力学性能优异的天然纤维增强热塑性复合材料的制备方法及实施该方法的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的连续、高效、成本低且可制备力学性能优异的天然纤维增强热塑性复合材料的制备方法及实施该方法的系统。

本发明的第一方面，提供了一种复合材料，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。

在另一优选例中，所述纤维织物中植物纤维的份量≥80wt％，较佳地≥90wt％，更佳地≥95wt％。

在另一优选例中，所述“大面积”指所述复合材料的长度≥1.0m，且宽度≥1.0m，较佳地长度≥2m，且宽度≥1.2m，更佳地长度≥3m，且宽度≥1.4m。

在另一优选例中，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。

在另一优选例中，所述纤维织物的编织方式选自下组：平纹、斜纹、缎纹、单向布、多轴向布。