[发明专利]一种纤维布增强热塑性树脂复合材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，涉及一种热塑性树脂复合材料的制造方法。

背景技术

现有的纤维布增强的树脂基复合材料大都是纤维布增强的热固性树脂如不饱和聚酯、环氧树脂等。这种材料虽然具有良好的强度、耐高温等性能，但其存在诸多的缺点如韧性差、预浸料不易保存、难以回收重复利用等。

连续纤维特别是纤维布增强的热塑性树脂复合材料克服了热固性树脂复合材料的不足，具有断裂韧性高、损伤后易修复、预浸料可以长期保存、综合性能优良等诸多的优点。因此近年来得到了巨大的发展，相应的制备技术也得到了很大的突破。

制备连续纤维增强热塑性树脂复合材料的关键在于树脂对纤维的浸润。由于热塑性树脂的熔融粘度高(一般大于100Pa.S)，给热塑性树脂浸渍纤维带来巨大的技术困难。

目前连续纤维增强热塑性树脂复合材料中的连续纤维多为连续纤维丝/束、或连续的单向纤维布，纤维布增强的热塑性树脂复合材料由于浸渍的问题一直无法实现。

因此，需要提供一种经济的方法来制造纤维布增强的热塑性树脂复合材料，因为纤维布增强的热塑性树脂复合材料在各项性能上都要远远优于长纤维、连续纤维、或者单向纤维布增强的热塑性树脂复合材料。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种制造高性能的连续纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其性能较长纤维或单向纤维布增强的同种类热塑性树脂复合材料有大幅度的提升。

本发明采用以下技术方案：采用热塑性树脂薄膜在热和压力的作用下浸渍纤维布来制造纤维布增强热塑性树脂复合材料。

一种纤维布增强热塑性树脂复合材料的制造方法，包括步骤：

(1)纤维布的预处理：纤维布开卷后引入预加热烘箱进行预加热处理；

(2)热塑性树脂薄膜的预处理：

(3)将经过预热的纤维布紧贴热塑性树脂薄膜叠放后导入压延热辊加压装置，树脂薄膜在热和压力的共同作用下熔融浸渍纤维布。(4)浸渍后的纤维布后再经冷却辊压装置后导入牵引卷绕装置卷绕成型。

所述的步骤(1)中预加热后的纤维布其温度应大于或等于所用热塑性树脂的熔融温度，小于纤维布表面处理剂的破坏温度；预热方式为红外加热或电加热。

所述的步骤(2)中所使用的热塑性树脂薄膜应与纤维布宽度相等；树脂膜的厚度根据复合材料的树脂含量要求而在0.1mm-1mm之间；所述的树脂薄膜需厚度均匀、表面平整、清洁无污染物。

所述的步骤(3)热辊的表面温度必须足够高以保持使树脂膜处于熔融流动状态，从而实现熔融树脂对纤维布的完全浸渍。

对于结晶聚合物树脂，热辊的表面温度应高于树脂的熔融温度；对于非晶聚合物树脂，热辊的表面温度应高于其加工流动温度。

所述的步骤(3)中热辊的加热方式可采用电加热热电偶控制的方式或者导热油加热的方式，压延热辊对纤维布和树脂薄膜的压力通过调节上下两个热辊的间距来调整，热辊的间距根据需要为0.1mm-3mm。

所述的冷却方式为风冷或水冷。

所述的纤维布为有机纤维、无机纤维、矿物纤维或金属纤维的编织布、无纺布、或毡等。

所述的无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和玄武岩纤维；所述的有机纤维选自芳香族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、粘胶纤维、天然动植物纤维；所述的金属纤维包括不锈钢纤维、铜纤维、铁铬铝纤维、铝纤维。。

所述的热塑性树脂薄膜为聚烯烃、热塑性聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯(PC)，其它通用塑料或者工程塑料。

所述的聚烯烃包括聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯和聚乙烯。

所述的热塑性聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。

所述的聚酰胺包括聚酰胺6(PA6)、聚己二酸己二胺(PA66)、聚酰胺12(PA12)、尼龙1212(PA1212)、聚十二酰己二胺(PA612)。

所述的其他通用树脂包括聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)、耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)。

所述的高性能工程塑料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)或聚醚酰亚胺(PEI)。

本发明的优点在于：

与现有技术相比，本发明提供了一种纤维布增强热塑性树脂复合材料预浸布的制造设备及相关的工艺和方法，利用热和压力的共同作用解决了热塑性树脂对纤维布的浸渍问题。