[发明专利]一种热塑性纤维复合材料片材及其制备方法和应用产品

说明书

本发明涉及一种热塑性纤维复合材料片材，包括下述成分：10～45％的纤维增强层、20～35％的液体界面剂、25～60％热塑性树脂；所述的液体界面剂包括主剂和助剂，主剂和助剂的重量比为9:1～4:6；其中主剂选自丙烯酸酯类树脂的至少一种，助剂选自硅烷、醚中的至少一种。所述热塑性碳纤维复合材料片材的厚度不限。本发明还涉及所述热塑性纤维复合材料片材的制备方法及应用。该热塑性纤维复合材料片材可以通过高压树脂传递模塑(HP‑RTM)工艺制备，适用于工业化批量生产。该复合材料片材可进行任意裁剪和拼接，制成不同形状及尺寸的预成型体，适用于加工成型各种汽车复合材料零部件。即使在制备复杂形状的零部件时，也能够具有高尺寸精度和高生产率。

技术领域

本发明涉及复合材料片材及其制备方法，具体涉及一种热塑性纤维复合材料的片材，及其制备方法和应用产品。

背景技术

热塑性纤维复合材料(FRTP)以其易成型、可循环利用以及生产周期短等优点越来越受到关注。通常热塑性纤维复合材料采用溶剂浸渍法、熔融浸渍法等来制备。

具体如下：1、溶剂浸渍法：这种方法是把热塑性树脂溶解在某合适的溶剂中，使其粘度下降到一定的水平,随后用传统的热固性树脂的浸渍方法浸渍纤维或纤维细带。这种方法的缺点：溶剂的回收问题、环境污染及人体安全性等问题。2、熔融浸渍法：这种方法是采用加热使热塑性树脂熔融来浸渍纤维或织物。有三种基本方法：(1)薄膜层迭法：这种方法是把热塑性树脂通过吹塑而制成薄膜,然后把纤维或织物(包括毡)与薄膜分层交替堆积铺放,通过加热加压使纤维或织物得到浸渍。此法缺点是加热加压时间较长，生产效率不高。(2)粉末包覆法：把热塑性树脂以合成、研磨等方式制成粉末后,通过流化床、静电等方式使粉末吸附在纤维或织物表面上,然后加热烧结,使粉末粘附在纤维表面上。此法必须控制粉体的粒径，缺点是粉体及静电可能带来的危害。(3)熔融包覆法：熔融体从挤压机挤出进入十字型的模头中,使纤维包覆一层熔体。这种方法虽然可以高速生产,但浸渍仅仅发生在纤维束的表面,不是每根单丝的表面,因而不能达到有效浸渍,需要在螺杆挤出机中进行配混回挤,使纤维与树脂进一步浸渍。

现有技术的FRTP制备方法中，热塑性树脂熔点高、粘度大，成型过程中很难与增强纤维形成良好的复合界面也一直是主要问题。为了实现制备高性能热塑性纤维复合材料，增强纤维与树脂之间的界面一直是当前研究的重点。

与此同时，随着汽车工业及轨道交通的发展，对热塑性纤维复合材料的需求日益增长，传统的成型工艺难以实现热塑性纤维复合材料的高效、稳定及批量生产。

高压树脂传递模塑(High Pressure-Resin transfer molding,HP-RTM)是近年来兴起的复合材料成型工艺，采用预成型件、钢模、真空辅助排气，在高温高压下使树脂快速充满模腔，完成高性能树脂基复合材料的浸渍和固化，制备的产品具有卓越的表面性能和稳定的质量。该工艺可实现复合材料的低成本、短周期(大批量)、高质量生产，但目前HP-RTM工艺多用于热固性纤维复合材料比如不饱和聚酯等热固性树脂的纤维复合材料的制备。

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足而提供一种具有良好界面性能、适用于工业化批量生产的热塑性纤维复合材料片材。

本发明所述的热塑性纤维复合材料片材，以重量百分含量计包含有下述成分：10～45％的纤维增强层、20～35％的液体界面剂、25～60％热塑性树脂；其中纤维增强层优选为20～40％、液体界面剂优选为20～30％、热塑性树脂优选为30～60％。

所述热塑性碳纤维复合材料片材的厚度不限，一般厚度为0.3～10mm，优选为0.5～5mm。具体的厚度要求也可根据复合材料片材的应用领域以及刚度需求来确定。