[发明专利]连续长纤维增强MC尼龙板材的成型方法及装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种连续长纤维增强MC尼龙板材的成型方法及装置。

 

背景技术

单体浇铸尼龙( MC尼龙) 是60年代初应用己内酰胺阴离子聚合新技术发展起来的新型工程塑料。MC尼龙由于具有聚合温度低、结晶度高、分子量大、机械强度高于普通尼龙、耐磨耗、使用温度范围较宽等特点。其制备方法是将己内酰胺熔融后加入强碱性物质作为催化剂脱水，再与活化剂混合均匀直接注入预热的模具中聚合。随着MC尼龙的应用范围的进一步扩展，特别是MC尼龙用作板材方面，对其综合力学性能提出了更高的要求，一般采用纤维增强来满足。通常制备长纤维增强MC尼龙复合材料是将长纤维呈乱纤维状分散于MC尼龙活性料中，再浇注入预热的模具中聚合制得。如中国专利申请号为00129950.6（公开号CN1292394A）的技术方案中公开了使用碳纤维增强浇铸尼龙，制得的材料具有比浇铸尼龙更高的拉伸强度、弯曲强度等力学性能，摩擦性能也得到提高，但其填充量低（质量的5%-15%）。综上所述，现有技术在将MC尼龙用作板材一般存在着填充量低、成型周期长、成本高等缺点，同时在综合力学性能方面未能充分发挥纤维具有的高强高模优势。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纤维填充量高、综合性能好、可连续化生产、成本低的连续长纤维增强MC尼龙板材的成型方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种连续长纤维增强MC尼龙板材的成型方法，其实施步骤如下：

1）将己内酰胺单体加热熔化、真空脱水，加入碱性催化剂继续脱水20～40分钟，加入活化剂并在130～150℃的环境下混合均匀；

2）将混合均匀的物料涂覆在连续长纤维上，然后将涂覆处理后的连续长纤维依次经过压制、烘干、冷却、切片得到连续单向长纤维增强MC尼龙片材的片材单片；

3）将所述片材单片根据其纤维方向依次交替堆叠平铺使相邻的片材单片之间的纤维相互垂直布置，然后通过加压成型得到连续长纤维增强MC尼龙板材。

作为本发明连续长纤维增强MC尼龙板材的成型方法的进一步改进：

所述步骤1）加入的碱性催化剂为金属钠、金属钾、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的一种。

所述步骤1）加入的活化剂为甲苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯中的任意一种。

所述步骤2）中的连续长纤维为连续长玻璃纤维、连续长碳纤维、连续长有机纤维三者中的一种或任意组合。

所述步骤1）加入的碱性催化剂与己内酰胺单体的重量比为0.05:100～1:100，所述步骤1）加入的活化剂与己内酰胺单体的重量比为0.1:100～1:100。

所述步骤1）中真空脱水的时间为20～40分钟；加入碱性催化剂继续脱水时的温度为130～160℃、气压压强为10^-1Pa～10^-3Pa。所述步骤2）将混合均匀的物料涂覆在连续长纤维上之前，还包括对连续长纤维进行预热的步骤。

本发明还提供一种连续长纤维增强MC尼龙板材的成型装置，包括MC尼龙合成涂覆出料模块和依次布置的纤维排纱模块、片材成型收卷模块、加压成型模块，所述MC尼龙合成涂覆出料模块包括真空反应釜、第一储料罐、第二储料罐和具有加热功能的高速混合室，所述真空反应釜内设有搅拌器和用于抽出空气的真空口，所述真空反应釜将碱性催化剂催化和脱水后的熔化己内酰胺单体排出至第一储料罐，来自第一储料罐的熔化己内酰胺单体和来自第二储料罐的活化剂同时进入高速混合室被高速混合，并通过高速混合室上的狭缝流道涂覆在纤维排纱模块输出的连续长纤维上；所述片材成型收卷模块包括依次布置的传送带、压辊、烘道、冷却牵引辊、切刀，所述狭缝流道设于传送带的上侧，所述传送带将涂覆后的连续长纤维依次通过压辊、烘道、冷却牵引辊、切刀得到连续单向长纤维增强MC尼龙片材的片材单片，所述加压成型模块将根据其纤维方向依次交替堆叠平铺使相邻的片材单片之间的纤维相互垂直布置的片材单片加压成型得到连续长纤维增强MC尼龙板材；所述第一储料罐与高速混合室之间设有用于对加入高速混合室的熔化己内酰胺单体进行计量的第一计量泵，所述第二储料罐与高速混合室之间设有用于对加入高速混合室的活化剂进行计量的第二计量泵。

作为本发明连续长纤维增强MC尼龙板材的成型装置的进一步改进：