CN103601973A - 一种热塑性增强纤维复合板及其制品的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：首先准备作为增强纤维的碳纤维或芳纶纤维、热塑性聚合物纤维，然后将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，其熔融体与增强纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。在模具内注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，即制成制品。本发明采用编织的手段将增强纤维和热塑性聚合物纤维织成编织物，聚合物纤维加热后自然浸渍增强纤维，浸渍效果极佳，制成的复合板具有非常高的强度。且由于织物具有三维有序结构，该复合板不存在取向缺陷，具有极高的应用价值。

Description

一种热塑性增强纤维复合板及其制品的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种热塑性增强纤维复合板及其制品的制备方法。
(二)背景技术
碳纤维是含碳量高于90％的无机高分子纤维，其具有强度、模量高，密度低的特点，用碳纤维制造的增强塑料质地强而轻，耐高温、防辐射、耐水，因此广泛应用与航空、航天、交通等领域。
芳纶纤维最初由杜邦公司在20世纪60年代末发明的，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度，化学稳定性高。目前芳纶纤维作为一种高性能纤维被广泛应用于航空航天、机电、建筑、汽车等领域。
CFT(连续纤维增强热塑性复合材料)由于具有高强度、高刚性和优异的抗冲击性能，特别在环保、可回收和轻质方面的优势，近几年在全球得到快速发展，目前该产品主要应用于交通运输、装备制造等领域，以塑代钢实现减重，达到节能减排的目的。
利用碳纤维或者芳纶纤维增强热塑性材料，与玻纤增强热塑性复合材料相比其具备更高的强度和韧性，更低的密度。利用其可制备具有轻质高强特性的先进复合材料可在汽车、电力、新能源领域应用。
(三)发明内容
为了更好地应用碳纤维及芳纶纤维，改进碳纤维及芳纶纤维加工方法，本发明提供一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，该增强纤维使用碳纤维或芳纶纤维，利用本发明制备出来的产品具有质量轻、超高强度和韧性的特点，本发明并提供制品的制备方法。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备作为增强纤维的碳纤维或芳纶纤维、热塑性聚合物纤维，然后将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与增强纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。
推荐，将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有增强纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有增强纤维及热塑性聚合物纤维。
推荐，以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述增强纤维占20％～80％。
对所述的编织物进行加热时，可采用热压机进行加热；也可将编织物置入模具中，然后对模具进行加热，则可将热塑性增强纤维复合板制成各种形状。
所述的热塑性聚合物纤维可为聚丙烯纤维或聚酯纤维或聚酰胺纤维或聚苯硫醚纤维。
一种热塑性增强纤维复合板制品的制备方法，包括下列步骤：首先准备作为增强纤维的碳纤维或芳纶纤维、热塑性聚合物纤维，然后将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与增强纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板；将热塑性增强纤维复合板置入成型模具中，经加热后制成设定的形状，然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，冷却后即形成制品。
一种热塑性增强纤维复合板制品的制备方法，包括下列步骤：首先准备作为增强纤维的碳纤维或芳纶纤维、热塑性聚合物纤维，然后将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，然后将编织物置入模具中，对模具进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与增强纤维相互浸润；然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与上述热塑性纤维熔融体及增强纤维熔合成一体，冷却后即形成制品。
本发明的有益效果在于：采用编织的手段将增强纤维和热塑性聚合物纤维织成编织物，聚合物纤维加热熔融后自然浸渍增强纤维，得到聚合物浸渍增强纤维复合材料，该材料中增强纤维浸渍效果极佳，制成的复合板具有非常高的强度。且由于织物具有三维有序结构，该复合板不存在取向缺陷，具有极高的应用价值。另外，碳纤维和芳纶纤维的强度更高，因此制成的复合板强度也更高。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例一
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备碳纤维及热塑性聚合物纤维，然后将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚丙烯纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述碳纤维占50％。本实施例中，将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与碳纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。本实施例中对所述的编织物进行加热时，采用热压机进行加热。
采用上述热塑性增强纤维复合板作为基材制成制品的方法：将热塑性增强纤维复合板置入成型模具中，经加热后制成设定的形状，然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例二
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备碳纤维及热塑性聚合物纤维，然后将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚酯纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述碳纤维占20％。本实施例中，将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与碳纤维相互浸润，本实施例中对所述的编织物进行加热时，将编织物置入模具中，然后对模具进行加热。冷却后即形成热塑性增强纤维复合板，也可以在模具加热后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与上述热塑性纤维熔融体及碳纤维熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例三
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备碳纤维及热塑性聚合物纤维，然后将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚酰胺纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述碳纤维占80％。本实施例中，将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与碳纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。本实施例中对所述的编织物进行加热时，采用热压机进行加热。
采用上述热塑性增强纤维复合板作为基材制成制品的方法：将热塑性增强纤维复合板置入成型模具中，经加热后制成设定的形状，然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例四
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备碳纤维及热塑性聚合物纤维，然后将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚苯硫醚纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述碳纤维占35％。本实施例中，将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与碳纤维相互浸润，本实施例中对所述的编织物进行加热时，将编织物置入模具中，然后对模具进行加热。冷却后即形成热塑性增强纤维复合板，也可以在模具加热后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与上述热塑性纤维熔融体及碳纤维熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例五
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备碳纤维及热塑性聚合物纤维，然后将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚丙烯纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述碳纤维占60％。本实施例中，将碳纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有碳纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与碳纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。本实施例中对所述的编织物进行加热时，采用热压机进行加热。
采用上述热塑性增强纤维复合板作为基材制成制品的方法：将热塑性增强纤维复合板置入成型模具中，经加热后制成设定的形状，然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例一
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，然后将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚丙烯纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述芳纶纤维占50％。本实施例中，将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与芳纶纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。本实施例中对所述的编织物进行加热时，采用热压机进行加热。
采用上述热塑性增强纤维复合板作为基材制成制品的方法：将热塑性增强纤维复合板置入成型模具中，经加热后制成设定的形状，然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例二
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，然后将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚酯纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述芳纶纤维占20％。本实施例中，将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与芳纶纤维相互浸润，本实施例中对所述的编织物进行加热时，将编织物置入模具中，然后对模具进行加热。冷却后即形成热塑性增强纤维复合板，也可以在模具加热后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与上述热塑性纤维熔融体及芳纶纤维熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例三
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，然后将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚酰胺纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述芳纶纤维占80％。本实施例中，将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与芳纶纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。本实施例中对所述的编织物进行加热时，采用热压机进行加热。
采用上述热塑性增强纤维复合板作为基材制成制品的方法：将热塑性增强纤维复合板置入成型模具中，经加热后制成设定的形状，然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例四
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，然后将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚苯硫醚纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述芳纶纤维占35％。本实施例中，将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与芳纶纤维相互浸润，本实施例中对所述的编织物进行加热时，将编织物置入模具中，然后对模具进行加热。冷却后即形成热塑性增强纤维复合板，也可以在模具加热后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与上述热塑性纤维熔融体及芳纶纤维熔合成一体，冷却后即成制品。
实施例五
一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，包括下列步骤：
首先准备芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，然后将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，本实施例中，热塑性聚合物纤维为聚丙烯纤维。以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述芳纶纤维占60％。本实施例中，将芳纶纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有芳纶纤维及热塑性聚合物纤维，采用这样的编织方式可得到强度更好，缺陷更少的热塑性增强纤维复合板。
然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与芳纶纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。本实施例中对所述的编织物进行加热时，采用热压机进行加热。
采用上述热塑性增强纤维复合板作为基材制成制品的方法：将热塑性增强纤维复合板置入成型模具中，经加热后制成设定的形状，然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，冷却后即成制品。

Claims (8)

1.一种热塑性增强纤维复合板的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
首先准备作为增强纤维的碳纤维或芳纶纤维、热塑性聚合物纤维，然后将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与增强纤维相互浸润。冷却后即形成热塑性增强纤维复合板。
2.如权利要求1所述的热塑性增强纤维复合板的制备方法，其特征在于：将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起时，经线包含有增强纤维及热塑性聚合物纤维，纬线亦包含有增强纤维及热塑性聚合物纤维。
3.如权利要求1或2所述的热塑性增强纤维复合板的制备方法，其特征在于：以编织物的所含经线纬线的总条数计，所述增强纤维占20％～80％。
4.如权利要求1或2所述的热塑性增强纤维复合板的制备方法，其特征在于：对所述的编织物进行加热时，采用热压机进行加热。
5.如权利要求1或2所述的热塑性增强纤维复合板的制备方法，其特征在于：对所述的编织物进行加热时，将编织物置入模具中，然后对模具进行加热。
6.如权利要求1或2所述的热塑性增强纤维复合板的制备方法，其特征在于：所述的热塑性聚合物纤维为聚丙烯纤维或聚酯纤维或聚酰胺纤维或聚苯硫醚纤维。
7.一种热塑性增强纤维复合板制品的制备方法，其特征在于包括下列步骤：首先准备作为增强纤维的碳纤维或芳纶纤维、热塑性聚合物纤维，然后将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，然后将该编织物进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与增强纤维相互浸润，冷却后即形成热塑性增强纤维复合板；
将热塑性增强纤维复合板置入成型模具中，经加热后制成设定的形状，然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与热塑性增强纤维复合板熔合成一体，冷却后即形成制品。
8.一种热塑性增强纤维复合板制品的制备方法，其特征在于包括下列步骤：首先准备作为增强纤维的碳纤维或芳纶纤维、热塑性聚合物纤维，然后将增强纤维与热塑性聚合物纤维编织在一起形成编织物，然后将编织物置入模具中，对模具进行加热使所述的热塑性聚合物纤维熔融，热塑性聚合物纤维熔融体与增强纤维相互浸润；然后注入与热塑性聚合物纤维相同的聚合物，使后注入的聚合物与上述热塑性纤维熔融体及增强纤维熔合成一体，冷却后即形成制品。
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