[发明专利]一种纤维增强热塑性材料的制备方法

说明书

本发明涉及热塑性塑料材料的制备方法，尤其涉及一种纤维增强热塑性材料的制备方法。

在合成树脂中添加填充剂，譬如纤维，通常能很大程度上改善其机械性能，如硬度、强度和韧性等，尤其是连续纤维增强的树脂往往可以获得优良的抗冲击强度和抗挠曲强度。现有技术是将树脂材料浸润过的纤维束穿过熔融树脂或液态，然后加工成型，其难点在于树脂对纤维的浸渍；热塑性聚合物室温下一般为固态，须高温加热成熔融状态才能用来浸润纤维，但熔融状态下的热塑性树脂粘度相当高，而纤维束内的纤维排列很紧密，这样的情况下，热塑性树脂很难有效浸渍到纤维束内，从而所制成的材料其性能也很难得到保证。还有的技术是先把纤维加入到模具中，再加入基体树脂使之发生聚合反应，但这样的聚合反应往往速度非常慢，并且很难保证纤维在基体树脂中均匀分布；同时，这种反应所需的设备很繁琐，为了达到有效聚合，从纤维的引入到成型都需要氮气保护。另一方面，为了较好地保证基体性能，任何填充物在加入到基体之前都需要进行严格的去水处理，这不仅造成了工艺上的复杂，也导致了相对较高的成本，对于实际塑料制品的生产而言，很难实现大批量工业化生产。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单、成本较低、产品性能优良的纤维增强热塑性材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种纤维增强的热塑性材料的制备方法，该方法是用热塑性树脂浸润连续纤维，其特征在于，包括以下工艺步骤：首先将热塑性树脂熔融单体加入聚合釜中，在催化剂的作用下合成生成聚合物，同时将纤维束通过该聚合釜以实现其内部纤维单丝的浸渍，然后通过挤出机模头送出的树脂对已由上述方法浸渍过的纤维束进行外部包覆以及对纤维束之间进行浸润，从而得到一种纤维增强的热塑性材料。

所述的热塑性树脂熔融单体为环状内酰胺化合物。

所述的热塑性树脂熔融单体的聚合反应为阴离子聚合反应，其采用的催化剂为碱金属或其衍生物。

还包括以下工艺步骤：在加入催化剂之后加入助催化剂，该助催化剂含有以下官能团：

还包括以下工艺步骤：将聚合釜抽真空，并不断地排除副产物。

所述的纤维单丝的浸渍工艺步骤中，还包括在纤维束通过聚合釜之前，采用氮气保护的气体对其进行加热处理。

所述的纤维单丝的浸渍工艺步骤中，采用拉挤工艺使纤维单丝在熔融树脂中充分浸渍。

所述的纤维束的包覆工艺中，所采用的树脂为含有或-NH-官能团的热塑性树脂。

所述的纤维束的包覆工艺中，所采用的树脂选自聚酰胺、聚烯烃的接枝物、聚甲醛、聚苯醚。

所述的纤维束的包覆工艺中，所采用的包覆树脂的加工温度范围在100～450℃。