[发明专利]一种纤维增强热塑性复合材料及其制造方法

说明书

本发明披露了一种纤维增强热塑性复合材料及其制造方法。它通过对热塑性树脂的反应性前体组分进行计量和混合,在树脂固化前使所述树脂的前体组分混合物将纤维浸渍完全,并在纤维周围固化,从而得到所述的纤维增强热塑性复合材料。更进一步的，它还披露了用这种方法制得的复合材料半成品进行二次加工成型的方法。

摘要

本发明披露了一种高含量长纤维增强的热塑性复合材料及其制造方法；它通过对热塑性树脂的反应性前体组分进行计量和混合，在树脂固化前使所述树脂的前体组分混合物将纤维浸渍完全，并在纤维周围固化，从而得到所述的纤维增强热塑性复合材料；更进一步的，它还披露了用这种方法制得的复合材料半成品进行二次加工成型的方法。

技术领域

本发明涉及一种高含量长纤维增强的热塑性复合材料成品和半成品及其制造方法，进一步的，它还涉及这种复合材料的纤维结构和含量、树脂前体组分组成、树脂前体组分的计量混合方式、纤维浸渍方式、树脂固化方式和复合材料成型方法、设备、相关模具和工艺装置，更进一步的，它还涉及这种复合材料的二次加工方法或者回收利用方法。

背景技术

纤维增强热塑性复合材料因其可二次加工、方便物理连接和可重复利用等优点而具有广阔的发展空间，工业界的纤维增强热塑性复合材料大都由热塑性聚合物基体树脂在固化后受热熔化再浸渍纤维制成，由于热塑性聚合物基体树脂的熔体黏度大，导致纤维浸渍质量不高，纤维长度短，纤维含量低，影响复合材料的性能，也限制了纤维增强热塑性复合材料的性能范围和应用范围；因此开发新的热塑性基体树脂的合成方法、新的复合材料纤维结构、纤维浸渍工艺和设备，是提高热塑性复合材料的性能、拓展热塑性复合材料的应用空间的必经之路。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一方面，它提供了一种维增强热塑性复合材料成品或者半成品，其特征为：a)所述纤维增强热塑性复合材料成品或者半成品中含有长纤维作为分散相和热塑性树脂基体作为连续相；b)所述长纤维为长度不小于20mm的纤维，优选地，为长度不小于50mm的纤维，更优选的，为长度不小于100mm的纤维，最优选的，为长度不小与300mm的纤维；c)所述长纤维占所述纤维增强热塑性复合材料成品或者半成品的体积比不小于20％或者重量比不小于50％，优选地，体积比不小于30％或者重量比不小于60％，更优选地，体积比不小于50％或者重量比不小于70％，最优选地，体积比不小于60％或者重量比不小于75％；d)所述热塑性树脂基体占所述纤维增强热塑性复合材料成品或者半成品的体积比小于80％或者重量比小于50％，优选地，体积比小于70％或者重量比小于40％，更优选地，体积比小于50％或者重量比小于30％，最优选地，体积比小于40％或者重量比小于25％；e)所述热塑性树脂基体由反应性前体组分聚合而成，并且所述聚合反应在所述的复合材料成品或者半成品的形成过程中完成；f)所述聚合反应在所述的长纤维的周围完成。

在本发明的一个有利的实施方式中，提供了一种纤维增强热塑性复合材料成品或者半成品，其特征为：a)所述长纤维选自玻璃纤维、玄武岩纤维、硼纤维、石英纤维、碳纤维、石墨纤维、聚合物纤维、天然纤维、金属纤维中的一种或者多种的组合；b)所述长纤维在所述热塑性复合材料成品或者半成品中的存在形态包括短切纱、短切毡、连续单向纱、编织布、无纺布、针织布或毡、针刺织物、缝边毡、连续毡和多轴向织物中的一种或者多种的组合。

在本发明的另一个有利的实施方式中，提供了一种纤维增强热塑性复合材料成品或者半成品，其特征为：所述热塑性树脂基体选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丁二烯缩甲醛(PBT)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚酰胺或者尼龙(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚丁烯(PB)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚苯醚(PPO)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈苯乙烯(AS)、聚丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、氟树脂(FR)、聚四氟乙烯(PTFE)、赛璐珞中的一种或者多种的组合，或者选自由它们中的两种或者两种以上的聚合物或者其单体聚合形成的共混聚合物或者嵌段聚合物或者互穿网络聚合物。