[发明专利]一种纤维增强PBT复合材料的树脂膜熔融浸渍成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体讲是涉及一种纤维增强PBT复合材料的树脂膜熔融浸渍成型方法。

背景技术

与热固性复合材料相比，热塑性复合材料具有环境友好、加工周期短和可回收等明显优势，并且可具有更好的综合性能，如：重量轻、抗冲击性能好、损伤容限高、比强度和比刚度高、可多次成型、可补塑及可焊接等特点。随着新技术的发展，热塑性复合材料的性能不断优化和提升，应用领域不断拓展。在众多的热塑性树脂基体中，聚对苯二甲酸丁二醇酯（简称：PBT）是一种综合性能优异的工程塑料，PBT具有较高的机械强度、突出的耐化学试剂性、耐热性和优良的电性能，因此PBT及其复合材料被广泛应用于电子、电气、汽车、家用电器等领域。纤维增强PBT复合材料具有良好的应用前景，有望应用到大型构件的制造中，如风能领域的风电叶片。

由于热塑性树脂通常粘性太高，其熔融粘度是热固性树脂的许多倍，因此热塑性复合材料制件主要采用热压成型、真空模压成型、缠绕成型、辊压成型、拉挤成型、真空袋模压成型等成型工艺制备。这些成型工艺大多用到热塑性预浸带，成型温度和成型压力较高，能耗较大，对模具设备的要求较苛刻，因此生产成本较高，尤其是在大型构件的规模化制造中受到限制。

环形对苯二甲酸丁二醇酯（Cyclic butylenes terephthalate，简称CBT）为不同低分子量环状齐聚物的混合物，它是以PBT为原料，用催化剂在溶液中将PBT裂解为短链的齐聚物，并闭合成环状得到的。CBT的特点是在加热的情况下，会变的像水一样，粘度很低，若加入催化剂即可在适当的温度下开环聚合成线性PBT，是通用PBT树脂分子量的两倍，并且在聚合过程中无反应热释放。CBT树脂的上述特点为纤维增强热塑性PBT复合材料的成型工艺提供了新的可能性。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种无需制备预浸带、可在低于PBT的熔融温度下成型、简单易行、效率高和可成型大型构件的纤维增强PBT复合材料的树脂膜熔融浸渍成型方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种纤维增强PBT复合材料的树脂膜熔融浸渍成型方法，包括步骤如下： 

1）加工成型CBT树脂膜；

2）在模具上依次铺放第一层脱模布、由步骤1）成型的CBT树脂膜和纤维增强材料铺覆的浸渍层以及第二层脱模布；其中，浸渍层中的CBT树脂膜与纤维增强材料的铺放形式为顺序铺放或交替夹层铺放中任一种；

3）在真空条件下将步骤2）得到的组件加热到180～225℃并保温5min～6h，使得CBT树脂膜中的CBT树脂熔融且浸渍所述纤维增强材料，同时CBT树脂聚合为高分子量的PBT，经冷却降温得到所述纤维增强PBT复合材料。

上述步骤1）中，CBT树脂膜的加工方法具体操作为：先取CBT树脂在150～225℃温度下加热熔融后，加入占CBT树脂质量0%～5%的锡类催化剂，充分搅拌均匀成CBT树脂胶液且即刻将该树脂胶液浇注于预先铺设好的增强材料上；在所述加热熔融的温度下，用流延法或刮膜法使所述CBT树脂胶液浸透该增强材料并在其上形成一层树脂膜，然后立即降温冷却至110℃后形成所述CBT树脂膜，其厚度为15～700μm。

所用的CBT树脂的结构式为：

其中m=2～10。

本发明所用的CBT树脂，可选用型号为CBT100、CBT160或CBT200中任一种。

在CBT树脂膜加工成型过程中，如果用流延法，其具体操作为：将含有催化剂的CBT树脂胶液在180～225℃温度时浇注于相同温度的增强材料上，保持该浇注温度使其自动流延成膜；如果用刮膜法，其具体操作为：将含有催化剂的CBT树脂胶液在150～180℃温度时浇注于相同温度的增强材料上，人工或机械刮平成膜。

所用的增强材料为玻璃布、玻璃纤维毡或碳纤维布中任一种；所用的锡类催化剂为氯代单丁基锡酸、单丁基三异辛酸锡或二丁基二月桂酸锡中任一种。

上述步骤2）中，所用的纤维增强材料可以是玻璃纤维布或碳纤维布中任一种，也可以将两种纤维布复合使用。

上述步骤3）中，真空条件加热的具体操作为:

首先，在步骤2）浸渍层的周边至少一侧布放真空管路；真空管路的内管口位于浸渍层边缘70~100mm处，在真空管路与浸渍层边缘之间设置透气材料，透气材料一端覆盖真空管路的内管口，另一端隔着第二层脱模布与所述浸渍层的边缘搭接；