CN102765230A - 复合纤维布、其应用和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于工程塑料领域，提供了一种复合纤维布，其应用和应用方法。该复合纤维布包括依次层叠的第一聚丙烯布层、玻纤布层和第二聚丙烯布层。本发明复合纤维布，玻纤为长连续结构，使玻纤机械强度得到很好的保存，通过采用聚丙烯布和玻纤布，使得复合纤维布具有优异柔性，适于制作各种结构的制件；通过选用上述重量百分比的聚丙烯布和玻纤布，保证聚丙烯纤维树脂在后期的加工应用中能够完全浸润至玻纤之中，使以该复合纤维布为原料通过模压加工制得的制件，在具有较好的机械性能的同时成本低廉。

Description

复合纤维布、其应用和应用方法

技术领域

本发明属于工程塑料领域，尤其涉及一种复合纤维布，其应用和应用方法。

背景技术

PP是一种半结晶性材料，其具有无毒、无味，密度小的优点，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，也可用于食具。

PP材料用于汽车工业具有较强的竞争力，但因其模量和耐热性较低，冲击强度较差，因此不能直接用作汽车配件，轿车中使用的均为改性PP产品，其通过填充玻璃纤维等增强材料或阻燃剂的方法对其性能进行改性，其耐热性可由80℃提高到145℃～150℃，并能承受高温750～1000h后不老化、不龟裂。但这类加强材料中玻纤通常以短切纤维形态存在，其力学性能与其长连续形态时相差很大，使制件性能提高受到了一定限制，应用领域受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种复合纤维布，解决现有技术中用短切玻纤改性聚丙烯所得到的产品应用领域窄的问题；以及，该复合纤维布的应用和应用方法。

本发明是这样实现的，

一种复合纤维布，包括依次层叠的第一聚丙烯布层、玻纤布层和第二聚丙烯布层，按该复合纤维布重量计，该第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层的重量百分比总和为30~50%，该玻纤布层的重量百分比为50~70%；其中，该第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层的重量比为1：1~2:1，该玻纤布层为经过偶联剂表面处理后的玻纤布层。

以及，

上述复合纤维布在汽车轻量化配件、餐具、家用电器、建筑装潢材料或航海船舶中的应用。

本发明实施例进一步提供上述复合纤维布的应用方法，包括如下步骤：

将该复合纤维布根据模具形状进行裁剪，置于预定的产品模具中；

将该复合纤维布进行热熔模压处理，该热熔模压处理的工艺条件为：

预压温度190-200℃，预压时间30-60s，预压压力3-7MPa；保压温度200-210℃，保压时间30-119s，保压压力7-19MPa，放气次数3-7次；定型温度200-210℃，保压时间60-139s，保压压力7-19MPa。

本发明复合纤维布，玻纤为长连续结构，使玻纤机械强度得到很好的保存，通过采用聚丙烯布和玻纤布，使得复合纤维布具有优异柔性，适于制作各种结构的制件模具；通过选用上述重量百分比的聚丙烯布和玻纤布，保证聚丙烯布在后期的应用中经热熔后能够完全浸润至玻纤之中，同时保持制件中树脂与纤维的分布均匀。本发明复合纤维布应用方法，通过应用本发明复合纤维布，能够扩大复合纤维布的应用领域，特别是对于一些需要复杂结构模具的产品，也能够应用。

附图说明

图1是本发明实施例复合纤维布结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1显示本发明实施例复合纤维布的结构，该复合纤维布包括依次层叠的第一聚丙烯布层1、玻纤布层3和第二聚丙烯布层2，按该复合纤维布重量计，该第一聚丙烯布层1和第二聚丙烯布层2的重量百分比总和为30~50%，该玻纤布层3的重量百分比为50~70%；其中，该第一聚丙烯布层1和第二聚丙烯布层2的重量比为1：1~2:1，该玻纤布层为经过偶联剂表面处理后的玻纤布层。

本发明实施例复合纤维布的材质主要包括聚丙烯纤维（PP）和玻璃纤维，该聚丙烯纤维纺织成等规格两块聚丙烯布，该玻璃纤维纺织成同幅宽玻纤布。该复合纤维布整体呈三明治叠合结构，聚丙烯布（第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层）层叠在玻纤布（玻纤布层）两侧。该聚丙烯布和玻纤布可以自己纺织得到，也可以从市面上购买得到。

其中，该第一聚丙烯布层1和第二聚丙烯布层2的总重量占该复合纤维布的重量的百分比为30~50%，例如，30%、32%、38%、40%、45%或47%等，优选为30~40%，该第一聚丙烯布层1和该第二聚丙烯布层2的重量比为1：1~2:1，优选为1:1。该玻纤布层3中玻璃纤维的重量占复合纤维布重量的百分比为50~70%，例如，55%、59%、64%、68%或70%等，优选为60~70%。特别地，该第一聚丙烯布层1和第二聚丙烯布层2的总重量与该玻璃纤维的重量比为3：7~1：1，优选为3:7~2:3。通过选用上述重量百分比的聚丙烯布层及玻璃纤维，能够保证在后续的应用方法中，该聚丙烯布层能够充分的浸润至玻璃纤维中，实现所得到的制件的内应力大大减小，有效防止了制件断裂、变形、翘曲的问题。通过采用聚丙烯布和玻纤布的形式，经过后续的热熔模压后，使聚丙烯树脂和玻璃纤维能够均匀分散，实现制件的内应力进一步降低。

该玻纤布层3为经过偶联剂表面处理后的玻纤布层，该表面处理的过程为：将玻纤布通过导辊浸泡进偶联剂的水溶液中，偶联剂水溶液的浓度为1%（浸泡时间对应不同纤维面密度有所不同，在10~30秒之间，玻纤含量高则浸泡时间长），由导辊浸入程度与导辊转速调节，与树脂纤维布复合后烘干除去水分。玻纤布层3经过偶联剂处理后，其纤维表面附着有一定厚度的偶联剂层，改善了树脂与纤维间的亲和性。通过控制表面处理的时间，使该偶联剂的量占纤维总重量的0.2~0.7%之内。

该复合纤维布的相对密度为1.43-1.58，该复合纤维布中，聚丙烯纤维和玻璃纤维均匀分布。

该第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层所选用的聚丙烯纤维的相对密度为0.90-0.91，规格为210D－800D，可以选用东莞彩年实业有限公司的产品。

该玻纤布为阻燃高强度玻纤布，规格为200~320g/m²，可以选用俄金玄武岩纤维公司的产品。

该偶联剂为硅烷偶联剂，优选为KH550，可以选用上海锦山化工有限公司的产品。该偶联剂占复合纤维布的含量控制在0.1~0.49%之内，该偶联剂还可以选用本领域中其他的硅烷偶联剂。该玻纤布中，该玻璃纤维经过偶联剂溶液浸泡处理过，使玻璃纤维表面带有偶联剂。通过在玻璃纤维中引入偶联剂，使得玻璃纤维和聚丙烯纤维经过后续的热熔模压处理后，两者之间的相容性大大增加，冷却后两者之间的结合力显著增强。

上述复合纤维布的制备方法，没有限制，例如，步骤如下：

a：将PP树脂纤维纺成与玻纤布等面积规格的连续布，二者单位面积的质量比为3:14~1:2；

b：将复合纤维布用偶联剂的水溶液浸泡，然后玻纤布通过导辊机继续导入两层等面积等规格的PP纤维布间，呈三层的三明治叠合结构，PP纤维布在两侧，玻纤布在中间，通过挤压、平整、烘干工序后以PP纤维线轧成复合布结构，得到复合纤维布。

本发明实施例进一步提供上述复合纤维布在汽车配件、餐具、家用电器、建筑装潢材料或航海船舶中的应用。

本发明实施例还提供上述复合纤维布的应用方法，包括如下步骤：

步骤S01，确定目标制件模具，将上述复合纤维布根据模具形状进行裁剪，置于预定的产品模具中；

步骤S02，热熔模压：

将该产品模具中的复合纤维布进行热熔模压处理，该热熔模压处理的工艺条件为：

预压温度190-200℃，预压时间30-60s，预压压力3-7MPa；保压温度200-210℃，保压时间30-119s，保压压力7-19MPa，放气次数3-7次；定型温度200-210℃，保压时间60-139s，保压压力7-19MPa。

步骤S01中，该目标制件模具以其待应用的产品为准，例如，汽车配件模具，餐具模具等。将复合纤维布放入模具前，对复合纤维布进行裁剪，使裁剪后复合纤维布与模具一致。该复合塑料膜和前述的相同，在此不重复阐述。

步骤S02中，将步骤S01中得到的复合纤维布用模压机进行模压复合，模压过程中可以连同模具一起进行。模压复合的工艺条件如下：

预压温度190-200℃，预压时间30-60s，预压压力3-7MPa；保压温度200-210℃，保压时间30-119s，保压压力7-19MPa，放气次数3-7次；定型温度200-210℃，保压时间60-139s，保压压力7-19MPa。之后保压水冷降温至室温，得到目标制件。

步骤S01中聚丙烯纤维的重量百分含量为30~50%，玻璃纤维的重量百分含量为50~70%，尤其是聚丙烯纤维和玻璃纤维的重量比为3：7~1：1，结合步骤S02中热熔模压的工艺条件，能够使聚丙烯纤维对玻璃纤维进行充分浸润，使玻璃纤维的加强性能得到充分的发挥，赋予目标制件优异的机械性能。利用本发明实施例复合纤维布热熔模压得到的目标制件，成本低廉、性价比高。

本步骤中使用的模压机没有限制，例如汽车保险杠，发动机舱盖等模具。

本发明实施例复合纤维布应用方法简单，可利用纺织设备加工，与传统双螺杆挤出机相比对热能需求低，生产效率高。本发明实施例复合纤维布应用方法，通过应用本发明实施例复合纤维布，能够扩大复合纤维布的应用领域，特别是对于一些需要复杂结构模具的产品，也能够应用。

应用本发明实施例的复合纤维布制备得到的目标制件，具有如下效果：

1：制得的玻纤增强PP的目标制件中，玻纤为长连续结构，使玻纤机械强度得到很好的保存。

2：玻纤与PP树脂都以纤维形式存在，二者以人工方式做到分布相对均匀，避免因为树脂分布不均引起的制件成型后内应力导致的制件因此在使用中性能受影响。

3：本产品与采用相同加工方式的传统热固性材料相比成本更低，回收、维护更方便，更有市场前景。

以下结合具体实施例对本发明实施例复合纤维布及应用方法进行详细阐述。

实施例1

本发明实施例复合纤维布的制备过程如下：

将210D规格的PP树脂纤维织造成布，纤维布规格为等经纬数69g/m²的斜纹布；

将玻纤布浸入1％的KH550偶联剂的水溶液当中，然后在导辊机引导下与等宽的两层上述规格PP纤维布形成玻纤布在中间PP纤维布在两边的三明治结构，之后经由拉挤、平整、烘干等工序呈平整结构，最后以PP纤维扎制成三层复合布结构，得到复合纤维布其中玻纤含量为70%。

本发明实施例复合纤维布应用方法如下：

将所述复合纤维布根据模具形状进行裁剪，置于预定的产品模具中，如汽车车门，发动机盖、后备箱盖等产品模具，本处为测试性能方便选取24*24*0.3cm的平板模具;

将所述产品模具中的复合纤维布进行热熔模压处理，所述热熔模压处理的工艺条件为：

预压温度200℃，预压时间30s，预压压力5MPa；保压温度200℃，保压时间70s，保压压力17MPa放气次数5次；定型温度210℃，保压时间70s，保压压力19MPa。保压水冷降温至室温，制得玻纤含量在70％的连续玻纤织物加强的目标制件。

实施例2

本发明实施例复合纤维布的制备过程如下：

将420D规格的PP树脂纤维织造成布，纤维布规格为等经纬数106g/m²的斜纹布；

将玻纤布浸入1％的KH550偶联剂的水溶液当中，然后在导辊机引导下与等宽的两层上述规格PP纤维布形成玻纤布在中间PP纤维布在两边的三明治结构，之后经由拉挤、平整、烘干等工序呈平整结构，最后以PP纤维扎制成三层复合布结构，得到复合纤维布。该复合布中玻纤含量为60％。

本发明实施例复合纤维布应用方法如下：

将所述复合纤维布根据模具形状进行裁剪，置于预定的产品模具中；如高级特种安全箱模具，本处为测试性能方便选取24*24*0.3cm的平板模具；

将所述产品模具中的复合纤维布进行热熔模压处理，所述热熔模压处理的工艺条件为：

预压温度200℃，预压时间30s，预压压力5MPa；保压温度200℃，保压时间70s，保压压力17MPa放气次数5次；定型温度210℃，保压时间70s，保压压力19MPa。保压水冷降温至室温，最终制得玻纤含量在60％的连续玻纤织物加强的目标制件。

实施例3

本发明实施例复合纤维布的制备方法如下：

将800D规格的PP树脂纤维织造成布，纤维布规格为等经纬数160g/m²的斜纹布；

将玻纤布浸入1％的KH550偶联剂的水溶液当中，然后在导辊机引导下与等宽两层上述规格PP纤维布形成玻纤布在中间PP纤维布在两边的三明治结构，之后经由拉挤、平整、烘干等工序呈平整结构，最后以PP纤维扎制成三层复合布结构，得到复合纤维布。其中玻纤含量为50％。

本发明实施例复合纤维布应用方法如下：

将所述复合纤维布根据模具形状进行裁剪，置于预定的产品模具中，如复杂图案的装饰地板模具，本处为测试性能方便选取24X24X0.3cm的平板模具；

将所述产品模具中的复合纤维布进行热熔模压处理，所述热熔模压处理的工艺条件为：

预压温度200℃，预压时间30s，预压压力5MPa；保压温度200℃，保压时间70s，保压压力17MPa放气次数5次；定型温度210℃，保压时间70s，保压压力19MPa。保压水冷降温至室温得玻纤含量在50％的连续玻纤织物加强的目标制件。

对比例1

本发明实施例复合纤维布的制备方法如下：

将800D规格的PP树脂纤维织造成布，纤维布规格为等经纬数160g/m²的斜纹布；

将玻纤布浸入1％的KH550偶联剂的水溶液当中，然后在导辊机引导下与两侧各两层的等宽的上述规格PP纤维布形成玻纤布在中间PP纤维布在两边的三明治结构，之后经由拉挤、平整、烘干等工序呈平整结构，最后以PP纤维扎制成三层复合布结构，得到复合纤维布。其中玻纤含量为33％。

本发明实施例复合纤维布应用方法如下：

将所述复合纤维布根据模具形状进行裁剪，置于预定的产品模具中，如大型连续板材模具，本处为测试性能方便选取24*24*0.3cm的平板模具；

将所述产品模具中的复合纤维布进行热熔模压处理，所述热熔模压处理的工艺条件为：

预压温度200℃，预压时间30s，预压压力5MPa；保压温度200℃，保压时间70s，保压压力17MPa放气次数5次；定型温度210℃，保压时间70s，保压压力19MPa。保压水冷降温至室温得玻纤含量在33％的连续玻纤织物加强的目标制件。

对比例2

本发明实施例复合纤维布的制备过程如下：

将210D规格的PP树脂纤维织造成布，纤维布规格为等经纬数50g/m²的斜纹布；

将玻纤布浸入1％的KH550偶联剂的水溶液当中，然后在导辊机引导下与等宽上述规格的两层PP纤维布形成玻纤布在中间PP纤维布在两边的三明治结构，之后经由拉挤、平整、烘干等工序呈平整结构，最后以PP纤维扎制成三层复合布结构，得到复合纤维布其中玻纤含量为76%。

本发明实施例复合纤维布应用方法如下：

将所述复合纤维布根据模具形状进行裁剪，置于预定的产品模具中，如有防火要求的家电外壳等产品模具，本处为测试性能方便选取24*24*0.3cm的平板模具;

将所述产品模具中的复合纤维布进行热熔模压处理，所述热熔模压处理的工艺条件为：

预压温度200℃，预压时间30s，预压压力5MPa；保压温度200℃，保压时间70s，保压压力17MPa放气次数5次；定型温度210℃，保压时间70s，保压压力19MPa。保压水冷降温至室温，制得玻纤含量在76％的连续玻纤织物加强的目标制件。

性能测试：

按ASTM测试标准，以万能制样机切割加工制样，对材料性能进行测试。

实施例1~3及对比例1~2配方及材料性能见表1：

表1

由上表可以看出，纤维树脂复合的模压材料具有极好的强度，玻纤含量在70％时材料的机械性能最好，同时玻纤含量在50~70%之间的树脂复合材料能很好的反应性能与玻纤含量间的线性关系，说明在树脂和玻纤完全充分浸润的条件下，材料性能由玻纤含量决定。而对比例1中，由于玻纤含量过少，难以使过量的树脂与玻纤做到均匀分散，其制件受力后易在树脂富集处首先发生断裂，进而造成整体破坏，未发挥该类材料的优势性能，而且由于树脂纤维的含量高，使其纺织加工与热熔加工成本都较高，导致产品制件性价比较低；与其相对，76%的玻纤含量复合材料由于树脂过少，难以做到对纤维的充分浸润，使得产品制件在受力后在浸润不充分的部分没有树脂分散受力，使该处纤维首先发生断裂，进而破坏复合材料整体性，由该断裂处产生受力集中，使制件整体破坏，因此其性能不再随玻纤含量增加而提升，同时其浸润不完全一定程度上还对制件外观造成不利影响，降低产品的成品率，增加生产加工成本。综上，50~70%间的玻纤含量的复合材料是最佳的配比。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合纤维布，包括依次层叠的第一聚丙烯布层、玻纤布层和第二聚丙烯布层，按所述复合纤维布重量计，所述第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层的重量百分比总和为30~50%，所述玻纤布层的重量百分比为50~70%；其中，所述第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层的重量比为1：1~2:1，所述玻纤布层为经过偶联剂表面处理后的玻纤布层。

2.如权利要求1所述的复合纤维布，其特征在于，所述第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层的重量百分比总和为30~40%。

3.如权利要求1所述的复合纤维布，其特征在于，所述玻璃纤维的重量百分比为60~70%。

4.如权利要求1所述的复合纤维布，其特征在于，所述第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层的总重量与所述玻璃纤维的重量之比3：7~1：1。

5.如权利要求1所述的复合纤维布，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

6.如权利要求1所述的复合纤维布，其特征在于，所述复合纤维布的相对密度为1.43~1.58。

7.如权利要求1所述的复合纤维布，其特征在于，所述第一聚丙烯布层和第二聚丙烯布层中聚丙烯纤维的相对密度均为0.90~0.91。

8.如权利1~7任一项所述复合纤维布在汽车轻量化配件、餐具、家用电器、建筑装潢材料或航海船舶中的应用。

9.如权利要求1~7任一项所述复合纤维布的应用方法，包括如下步骤：

将所述复合纤维布根据模具形状进行裁剪，置于预定的产品模具中；

将所述产品模具中的复合纤维布进行热熔模压处理，所述热熔模压处理的工艺条件为：

预压温度190-200℃，预压时间30-60s，预压压力3-7MPa；保压温度200-210℃，保压时间30-119s，保压压力7-19MPa，放气次数3-7次；定型温度200-210℃，保压时间60-139s，保压压力7-19MPa。

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