[发明专利]一种连续纤维增强热塑性聚酰胺弹性体复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种连续纤维增强热塑性聚酰胺弹性体复合材料及其制备方法，该复合材料是将连续纤维通过浸渍液浸渍后，经过施压、加热反应后成型制得，所述浸渍液由聚氨酯预聚物、内酰胺、阴离子引发剂制成。与现有技术相比，本发明所使用的浸渍液具有流动性好，易浸渍的特点，制备的连续纤维增强复合材料相比于传统纤维增强复合材料具有更好的弹性以及抗弯曲性能，而相比于纯弹性体具有更高的强度和刚度，且生产设备简单，操作容易，成型周期短，生产效率高，可用于制备大尺寸制品。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种连续纤维增强热塑性聚酰胺弹性体复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，利用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等连续纤维增强PA6、PA66、PA12等聚酰胺热塑性树脂，制成的连续纤维增强热塑性复合材料具有高比强度和刚度，韧性高，可应用于航空航天、建筑建材和汽车运输等领域。如专利CN106084606A，将制成的树脂组合物涂布到连续纤维上进行常温预浸,再根据设定的层压工艺流程，加热、加压制备出连续纤维增强的热塑性复合材料。

目前，国内对连续纤维增强热塑性复合材料的制备已有相关报道，大多纤维增强热塑性复合材料都是通过热塑性树脂熔体与纤维复合，通常需要树脂在高温下与纤维进行浸渍。如专利申请CN111452254A通过挤出机挤出热塑性树脂，利用淋膜淋到连续纤维上，再通过浸渍辊使树脂均匀浸渍纤维，采用上下合模方式成型。

弹性体基复合材料近年来也有不少研究，如专利申请JP2009/506177公开了一种增强聚丙烯材料，其组分包括软质聚丙烯材料、玻璃纤维和加工助剂等，具有良好的耐刮擦性和柔软性。但是聚丙烯中的乙丙橡胶含量高，与基体相容性较差。专利申请CN104788876A，介绍了一种增强聚烯烃材料，其具有良好的力学性能及良好的弹性，但将混合好的原料融入到双螺杆中熔融造粒的成型方式复杂，且耗时长。

热塑性聚酰胺弹性体有着诸多优良的特点，其不仅弹性性能、耐磨性能、耐油性能、耐臭氧性能优良，且强度高、韧性好、耐磨耐寒。且其加工成型速度快，易于脱膜。聚酰胺弹性体复合材料具有优良的力学性能同时也能保证有良好的弹性，具有很大的潜力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种连续纤维增强热塑性聚酰胺弹性体复合材料及其制备方法，该方法成型速度快、生产效率高，且制备的连续纤维增强热塑性聚酰胺弹性体复合材料具有良好的弹性、耐磨性且强度高、韧性好。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种连续纤维增强热塑性聚酰胺弹性体复合材料，该复合材料是将连续纤维通过浸渍液浸渍后，经过施压、加热反应后成型制得，所述浸渍液由聚氨酯预聚物、内酰胺、阴离子引发剂制成。

所述的连续纤维为连续玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等高性能纤维中的一种。其中，连续纤维与热塑性聚酰胺弹性体的重量比为45:100~60:100。

所述浸渍液中，内酰胺与聚氨酯预聚物的重量比为100: 20~100，阴离子引发剂的用量为内酰胺重量的0.2%~2%。

所述聚氨酯预聚物由摩尔比为1:2的二元醇类与二异氰酸酯类反应得到。其中，二元醇类为聚乙二醇，分子量为600、800、1000、1500、2000、6000、8000、10000、20000中的一种或几种；所述二异氰酸酯类为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯中的一种。

所述的内酰胺为丁内酰胺、己内酰胺、辛内酰胺、癸内酰胺和十二内酰胺的一种或几种。

所述阴离子引发剂是指具有内酰胺阴离子结构的化合物。

所述连续纤维增强热塑性聚酰胺弹性体复合材料的制备方法如下：

1）将二异氰酸酯类加入二元醇类中，75~80℃下反应1~1.2小时，得到聚氨酯预聚物；