CN104672893A - 一种聚酰胺连续纤维复合材料预浸带及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热塑性高分子复合材料领域，涉及一种聚酰胺连续纤维复合材料预浸带及其制备方法和用途，该预浸带包括以下重量份的组分制成：聚酰胺树脂20-80份，连续纤维20-80份，抗氧剂0.2-2份，润滑剂0.1-4份。本发明制得的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带分切后可以通过模塑设备、缠绕设备、拉挤设备等设备制备各种产品，如汽车门板、保险杠、集装箱板材、建筑模板等。本发明聚酰胺连续纤维复合材料预浸带将一种尼龙和连续纤维相结合制备复合材料，有着良好的性能优势和广泛的应用领域。

Description

一种聚酰胺连续纤维复合材料预浸带及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于热塑性高分子复合材料领域，涉及一种聚酰胺连续纤维复合材料预浸带及其制备方法和用途。
背景技术
聚酰胺作为工程塑料有着优良的性质，近年来得到迅速增长，随着电子、汽车行业的快速发展，对材料耐热、耐磨、吸水性有了更高的要求，各种耐高温、长链尼龙相继被开发出来，如PA610、PA612、MXD6等，国内上海杰事杰新材料集团研发一种耐高温尼龙，不仅可以使材料具有普通尼龙66的力学性能、而且吸水性远小于普通尼龙66，综合性能非常好。
连续纤维增强热塑性复合材料具有良好刚性和强度，优异的抗冲击和耐腐蚀性能，并具有相对较低的密度和可回收利用等特点，因此近年来得到了巨大的发展，但是，目前连续纤维增强热塑性复合材料基体树脂往往局限于普通聚烯烃、聚酰胺等，这限制其在一些对材料刚性、耐温、耐磨等综合要求较高的领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种聚酰胺连续纤维复合材料预浸带及其制备方法和用途。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚酰胺连续纤维复合材料预浸带，由包括以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂  20-80份，
连续纤维    20-80份，
抗氧剂      0.2-2份，
润滑剂      0.1-4份。
所述聚酰胺树脂为30-60份。
所述连续纤维为40-70份。
所述的聚酰胺树脂是由以下三种单体共聚而成：癸二酸、己二胺、对苯二甲酸，所述三种单体的摩尔比满足二酸单体和二胺单体摩尔比为1:(1.00-1.02)，优选的，所述的癸二酸与对苯二甲酸摩尔比为1：（0.1-10）。
所述的聚酰胺树脂熔点为230-260℃。
所述的连续纤维选自玻璃纤维、硼纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或一种以上。
所述抗氧剂选为受阻酚类抗氧剂和亚膦酸酯类抗氧剂的混合物。
所述的受阻酚抗氧剂为N,N′-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（抗氧剂1098），所述的亚膦酸酯类抗氧剂为三（2,4-二叔丁基苯酚）亚膦酸酯（抗氧剂168）。
所述的受阻酚抗氧剂和亚膦酸酯类抗氧剂的重量份之比为1:1。
所述的润滑剂选自聚乙烯蜡、硅油、硬脂酸钙或硬脂酸镁中的一种或一种以上。
一种上述聚酰胺连续纤维复合材料预浸带的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述配比称取以下重量份的各组分原料：聚酰胺树脂20-80份，抗氧剂0.2-2份，润滑剂0.1-4份，加入混合机中混合均匀；
（2）将步骤（1）中得到的混合物加入双螺杆挤出机均匀塑化挤出，通过交错的双挤出模头挤出淋膜，通过张力调节装置将20～80重量份的连续纤维平行排列成带状，导到双挤出模头处，带状连续纤维的两侧分别与双挤出模头接触，在模头处与挤出的熔融树脂进行浸渍，再经过浸渍辊热压，牵引、冷却、收卷制得浸润完全的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带。
所述的步骤（2）中挤出机的温度为220-280℃；双挤出模头的温度为240～300℃。
浸渍过程中，通过调节纤维牵引速度和挤出机转数来控制连续纤维和树脂在预浸带中的相对重量份。
浸渍辊热压的作用是使聚酰胺树脂对纤维完成进一步浸渍。
一种上述聚酰胺连续纤维复合材料预浸带用作模塑设备、缠绕设备或拉挤设备生产原料的用途。
本发明制得的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带分切后可以通过模塑设备、缠绕设备、拉挤设备等设备制备各种产品，如汽车门板、保险杠、集装箱板材、建筑模板等。
本发明聚酰胺连续纤维复合材料预浸带将一种新型尼龙和连续纤维相结合制备复合材料，克服了传统的聚烯烃材料耐高温性能和耐磨性能不佳的缺陷，制备过程中聚酰胺树脂能将连续纤维完全浸润，使制得的复合材料具备较好的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性能，同时耐高温、耐磨性能好，综合性能优良，具备广泛的应用领域。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明。其中，下列实施例中的聚酰胺树脂熔点为230-260℃。
实施例1～6
一种聚酰胺连续纤维复合材料预浸带按照以下方法制备：
（1）按表1中所示重量份比例秤取聚酰胺树脂，抗氧剂和润滑剂，加入混合机中混合均匀；
表1
其中实施例1～6中癸二酸、对苯二甲酸、己二胺的摩尔比分别为：1:10:11.22、10:1:11.22、1:1:2、5:5:10.2、5:5:10.2、5:5:10.2；
抗氧剂混合物为抗氧剂168和抗氧剂1098按1:1的重量比混合而成。
共聚制得的聚酰胺树脂熔点为230～260℃；
（2）按表1中的重量份和种类准备经过表面处理的连续纤维，将步骤（1）中得到的混合物加入双螺杆挤出机均匀塑化挤出，挤出温度为220-280℃，通过交错的双挤出模头挤出淋膜，模头温度为240～300℃，通过张力调节装置将连续纤维平行排列成带状，导到双挤出模头处，带状连续纤维的两侧分别与双挤出模头接触，在模头处与挤出的熔融树脂进行浸渍，浸渍过程中，通过调节纤维牵引速度和挤出机转数来控制连续纤维和树脂在预浸带中的相对重量份，再经过浸渍辊热压使聚酰胺树脂对纤维完成进一步浸渍，然后通过牵引、冷却、收卷制得浸润完全的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带。
实施例1-6中制得的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带，分切后可以采用模塑设备、缠绕设备或拉挤设备制备缠绕管材、管材增强、挤出型材或片材或进行板材增强和模压片材增强。
将上述实施例1-6制得的预浸带裁剪，并在240-280℃下，按0°/90°铺层，热压成板材，制成标准样条做测试，测试结果如表2：从测试结果可以看出聚酰胺连续纤维复合材料显示出良好的刚性和韧性，可以为很多应用场合提供新的选择，并且在一定范围内可灵活设计。
表2
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚酰胺连续纤维复合材料预浸带，其特征在于：由包括以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂  20-80份，
连续纤维    20-80份，
抗氧剂      0.2-2份，
润滑剂      0.1-4份。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带，其特征在于：所述聚酰胺树脂为30-60份；
或所述连续纤维为40-70份。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带，其特征在于：所述的聚酰胺树脂是由以下三种单体共聚而成：癸二酸、己二胺、对苯二甲酸，所述三种单体的摩尔比满足二酸单体和二胺单体摩尔比为1:(1.00-1.02)；
所述的癸二酸与对苯二甲酸摩尔比为1：（0.1-10）。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带，其特征在于：所述的聚酰胺树脂熔点为230-260℃。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带，其特征在于：所述的连续纤维选自玻璃纤维、硼纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或一种以上；
或所述抗氧剂选为受阻酚类抗氧剂和亚膦酸酯类抗氧剂的混合物；
或所述的润滑剂选自聚乙烯蜡、硅油、硬脂酸钙或硬脂酸镁中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带，其特征在于：所述的受阻酚抗氧剂为N,N′-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，所述的亚膦酸酯类抗氧剂为三（2,4-二叔丁基苯酚）亚膦酸酯；
所述的受阻酚抗氧剂和亚膦酸酯类抗氧剂的重量份之比为1:1。
7.一种权利要求1-6中任一所述的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按权利要求1所述的配比称取以下重量份的各组分原料：聚酰胺树脂20-80份，抗氧剂0.2-2份，润滑剂0.1-4份，加入混合机中混合均匀；
（2）将步骤（1）中得到的混合物加入双螺杆挤出机均匀塑化挤出，通过交错的双挤出模头挤出淋膜，通过张力调节装置将20～80重量份的连续纤维平行排列成带状，导到双挤出模头处，带状连续纤维的两侧分别与双挤出模头接触，在模头处与挤出的熔融树脂进行浸渍，再经过浸渍辊热压，牵引、冷却、收卷制得浸润完全的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中挤出机的温度为220-280℃；双挤出模头的温度为240～300℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：浸渍过程中，通过调节纤维牵引速度和挤出机转数来控制连续纤维和树脂在预浸带中的相对重量份。
10.一种权利要求1-6中任一所述的聚酰胺连续纤维复合材料预浸带用作模塑设备、缠绕设备或拉挤设备生产原料的用途。
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