[发明专利]纤维增强型模塑料、以及形成和使用该纤维增强型模塑料的方法

说明书

本公开涉及纤维增强型模塑料、以及形成和使用该纤维增强型模塑料的方法。方法可以包括：将复合材料配料到熔体流中，所述复合材料包括预浸渍的增强丝和第二聚合材料(其可具有大于所述第一聚合材料的第二熔体温度)。另一种方法可以包括：将复合材料配料到熔体流中，所述复合材料包括被聚合材料预浸渍的碳增强丝。又一种方法可以包括：利用挤出工艺离线地用聚合材料预浸渍碳增强丝以形成预浸渍的股。另一种方法可以包括：利用挤出工艺离线地用聚合材料预浸渍碳增强丝以形成预浸渍的带。再一方法可以包括：形成一种或多种预定形状的预浸渍片料，所述预浸渍片料包括被聚合材料预浸渍的增强丝。所述聚合材料可以保护至少30％的所述增强丝。

【技术领域】

本公开涉及纤维增强型模塑料、以及形成和使用该纤维增强型模塑料的方法，例如，用在挤出机和成型系统中。

【背景技术】

纤维增强型复合材料通常包括两种主要组分：构成基体材料的聚合材料和增强材料。聚合材料可以是纯树脂、混合物、共混合、化合物或其组合。聚合材料可以包括添加剂、填料、稳定剂、颜料和/或其它成分。增强材料可以是可包括施浆剂的纤维。

通常，聚合材料和增强材料具有不同的特性，使得当它们被组合时，形成具有中间特性的复合材料。例如，聚合材料可能强度较低，但可能具有较高的伸长特性，而增强材料可能非常坚硬，但较脆。得自复合材料的复合塑料零部件可具有大于聚合材料强度的强度，同时与增强材料相比，也较坚韧。

注塑成型是用于生产复合塑料零部件的最常用的工艺之一。一种常见的注塑成型工艺利用有限长度的粒料，这些粒料被预先制备并且分发到注塑成型机中。这种粒料可以是包括预浸渍纤维的复合材料，其中，树脂充分湿透或浸渍各个单独的纤维(本文也称为丝)。可替代地，这种粒料可以包括以线包粒料的形式一起配料的复合材料的成分，其中，树脂封装大量增强纤维的外部，不进行充分的浸渍或湿透，从而需要在挤出机内进行显著的混合来实现充分的湿透和浸渍。短纤维粒料包括随机混合到聚合材料(例如，树脂)中的纤维。长纤维粒料可以包括单向纤维。由于难以输送和分发长度更大的粒料，所以粒料的长度通常可以局限于1英寸或更小。将粒料送入注塑成型机的挤出机中。同时，可以将其它类型的粒料送入注塑成型机以向产生的复合材料引入相关的功能化。其它类型的粒料包括纯树脂粒料，例如，仅包括主要识别的聚合物以及可选地少量稳定剂和/或添加剂的粒料，并且将含有树脂的粒料与添加剂和/或填料组合。在冷的固体状态下将粒料引入挤出机中，以防止粒料彼此粘住和/或阻挡向挤出机送料。在将粒料分发到挤出机中之后，在也将粒料混合并且均质化成均匀的化合物以方便形成(例如，成型或挤出)时，通过挤出机使粒料受到相当大的剪切力以加热和熔化树脂。在该过程(塑性化)期间的剪切力、固体-熔体界面和/或摩擦力显著减小了纤维长度。

注塑成型的替代形式包括在线复合方法，在该方法中，使玻璃增强纤维的干丝束(例如，未被任何聚合物湿透，除了潜在的施浆之外)暴露于树脂和/或引入树脂的熔体流中，需要在挤出机内进行显著的混合以实现充分的湿透和浸渍。在该过程中，将纤维分散在树脂中并且使其被树脂湿透，并且，若必要，将纤维切割，然后共混、混合和/或均质化成具有均匀密度的化合物，以便注入到模子中生产注塑成型零部件。

压缩成型是另一种用于生产塑料零部件的工艺，其中，将模塑料放入敞开的温度受到控制的模子空腔中，避免了注塑成型通常需要的流道系统并且减少了纤维的剪切力暴露。关闭模子并且施加压力以迫使模塑料进入模子空腔的所有区域中。在该步骤期间，维持温度和压力以固化热固性模塑料或凝固热塑性模塑料。压缩成型可以用于成型复杂的高强度纤维增强型零部件。可以按照热塑性片料(其必须在模子内熔化并且随后随模子冷却)、块状热固性或热塑性模塑料的挤出物、热固性或热塑性模塑料的薄片、或格式组合的形式，将包括模塑料的材料装载到模子中。