CN104559072A - 一种直接在线复合长纤维增强热塑性材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接在线复合长纤维增强热塑性材料（LFT-D）及其制备方法。该LFT-D材料的基体树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯，增强纤维为芳香族聚酰胺纤维、高分子量聚乙烯纤维和大丝束碳纤维的一种或其组合。增强纤维占基体树脂总质量的30～50%，增强纤维的平均长度在25～50mm。该LFT-D材料可替代钢板用于汽车车身，具有抗冲击、耐蠕变、耐热、可在线喷涂、装配性能优异等优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种直接在线复合长纤维增强热塑性材料及其制备方法。
背景技术
直接在线复合长纤维增强热塑性材料（LFT-D）与其他纤维增强材料（如：片层模塑料（SMC）、长纤维增强热塑性塑料颗粒（LFT-G））相比，省去了半成品环节，总体成本大幅降低，成品件可回收再生。但是，传统的LFT-D材料通常为长玻璃纤维增强聚丙烯（PP）材料，增强纤维的含量一般占基体树脂总质量的10～30%，增强纤维的平均长度5～25mm。由于增强纤维长径比小，纤维含量低，导致传统的LFT-D材料力学性能及可在线喷涂性能不能满足要求。
发明内容
针对以上情况，本发明提供了一种LFT-D材料及其制备方法。用聚苯二甲酸乙二醇酯代替聚丙烯，用高性能增强纤维代替玻璃纤维，通过双螺杆挤出机螺杆组合设计提高增强纤维的长径比，进而提高材料的力学性能。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
1、将聚对苯二甲酸乙二醇酯和助剂通过真空吸料装置输送到连续式失重混合装置中，根据产品力学性能要求进行材料称量混合。
2、将混合后的原料送入一阶双螺杆挤出机熔融塑化，熔融后的混合物通过我公司自主研发的特殊模头形成聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入二阶双螺杆挤出机。
3、在熔融的聚合物通过模头形成聚合物薄膜的同时，增强纤维通过预处理、分散后被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜一同进入到二阶双螺杆挤出机中；通过参数调节，使增强纤维占基体树脂总质量的30～50%。
4、在二阶双螺杆挤出机中，通过调节螺杆组合方式和加工工艺参数使增强纤维的平均长度被控制在25～50mm；增强纤维和聚合物均匀混合后，定量切断，保温输送到模具的投料区模压成型，经过后处理获得最终产品。
本发明的有益效果是：本发明所公开的LFT-D材料为芳香族聚酰胺纤维、高分子量聚乙烯纤维和大丝束碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇脂，具有更高的力学性能和更好的可在线喷涂性能。该材料可用于制造汽车车身等部件，省去了半成品环节，降低了生产成本。
具体实施方式：
下面以制备两厢车后行李箱门为例，介绍一下本发明的具体实施方式：将聚对苯二甲酸乙二醇脂和助剂在80℃下真空干燥6h后，通过真空吸料装置输送到连续式失重混合装置中，根据两厢车后行李箱门力学性能要求进行材料称量混合。将混合后的原料送入一阶双螺杆挤出机熔融塑化，熔融后的混合物通过我公司自主研发的特殊模头形成聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入二阶双螺杆挤出机。在熔融的聚合物通过模头形成聚合物薄膜的同时，增强纤维通过预处理、分散后被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜一同进入到二阶双螺杆挤出机中；通过参数调节，使增强纤维占基体树脂总质量的30～50%。在二阶双螺杆挤出机中，通过调节螺杆组合方式和加工工艺参数使增强纤维的平均长度被控制在25～50mm；增强纤维和聚合物均匀混合后，定量切断，保温输送到模具的投料区模压成型，模压参数如下：
模压压力：2000T
模具温度：模腔50℃、型芯45℃
保压时间：30s
经过后处理获得最终产品。
表1：
| 性能指标 | 钢制结构 | LFT-D材料结构 | 优化效果（%） |
| 工况A最大位移（mm） | 5.56 | 3.27 | 41.19 |
| 工况B最大位移（mm） | 0.65 | 0.6 | 7.70 |
| 工况C最大位移（mm） | 0.8 | 0.77 | 3.75 |
| 质量（KG） | 12.15 | 10.76 | 11.44 |
| 一阶模态（HZ） | 30.45 | 51.06 | 67.68 |
Claims (2)
1.一种直接在线复合长纤维增强热塑性材料（LFT-D），其特征在于：所述LFT-D材料基体树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯，增强纤维为芳香族聚酰胺纤维、高分子量聚乙烯纤维和大丝束碳纤维的一种或其组合。
2.根据权利要求1 所述LFT-D材料，其特征在于：所述LFT-D材料由我公司自主研发设备及工艺制得，增强纤维占基体树脂总质量的30～50%，增强纤维的平均长度在25～50mm。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN1688434A (zh) * | 2002-09-15 | 2005-10-26 | 地方小型汽车公司 | 由纤维增强热塑性材料制备结构件的方法 |
| CN1746080A (zh) * | 2004-09-06 | 2006-03-15 | 张昆 | 一种承载容器、其组分纤维增强聚合物的加工方法及设备 |
| CN103059413A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-04-24 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种新型塑料基增强发泡复合材料、制备及应用 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20150429 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |