CN108026296B - 纤维增强树脂复合材料的制备方法、纤维增强树脂复合材料及成型品 - Google Patents

纤维增强树脂复合材料的制备方法、纤维增强树脂复合材料及成型品 Download PDF

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Abstract

本发明提供纤维增强树脂复合材料的制备方法及通过上述制备方法制备而成的纤维增强树脂复合材料、成型品，上述纤维增强树脂复合材料的制备方法包括：对纤维丝进行纺丝的步骤；通过对经纺丝上述的纤维丝喷射浸渍树脂乳液来对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤；以及通过对表面被涂敷的上述纤维丝进行集束来形成纤维束的步骤。

Description

纤维增强树脂复合材料的制备方法、纤维增强树脂复合材料 及成型品
技术领域
本发明涉及纤维增强树脂复合材料的制备方法，纤维增强树脂复合材料及成型品。
背景技术
纤维增强树脂复合材料是指例如作为基质材料包含树脂且作为增强材料包含纤维的复合材料，还可以称作纤维增强塑料。
一般，由于纤维丝具有容易飞扬且交织在一起的性质，因此借助粘结剂或上浆剂等形成纤维束或纤维团来使用，但是，前述的纤维增强树脂复合材料通过将树脂浸透或浸渍于纤维束或纤维团之间的工序来制备而成。
此时，随着树脂更容易浸透或浸渍于这种纤维束或纤维团之间，即，浸渍工序的效率越增加，不仅可以使包含在所制备的纤维增强树脂复合材料中的纤维的含量增加，而且还可以提高纤维的分散性，因此由此制备而成的成型品的物性会更加优秀，例如，拉伸强度、冲击强度。
但是，如上所述，纤维束或纤维团借助粘结剂或上浆剂来来集束而成，因此当进行浸渍工序时，树脂难以浸透或浸渍于纤维束或纤维团之间，从而，只能在纤维束或纤维团的外部面上形成相对厚的树脂层来制备纤维增强树脂复合材料，但在此情况下，考虑到纤维的分散性等时，无法将包含在这种纤维增强树脂复合材料中的纤维的含量增加至一定水平以上。
为此，最近，使用通过对纤维束或纤维团进行开纤或铺放化后浸渍树脂的方法来增加浸渍工序效率的方法，具体地，在形成纤维束或纤维团时使用的上浆剂等的含量越高，越难以进行开纤或铺放化，因此，一直进行着通过最小化其含量来更广泛的进行开纤或铺放化的研究。
但是，如上所述，仅用通过进行开纤或铺放化来进行浸渍的方法，浸渍工序的效率是不够的，因此存在难以将包含在纤维增强树脂复合材料中的纤维的含量增加至所需的水平的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题
在本发明的一实例中，提供纤维增强树脂复合材料的制备方法，有效提高树脂浸渍于纤维束的内部的程度，即对于纤维束的树脂的浸渍效率，同时可通过简化制备工序来进一步节省时间及费用。
在本发明的再一实例中，提供纤维增强树脂复合材料，浸渍树脂能够充分且均匀地浸渍于多个纤维丝之间，因此可以包含更高含量的纤维。
在本发明的另一实例中，提供成型品，可通过在更广的范围下适当调节物性来用于多种用途，如拉伸强度及冲击强度，同时实现优秀的生产效率及经济性。
然而，本发明所要解决的技术问题并不局限于以上所提及的技术问题，本技术领域的普通技术人员可从以下说明中清楚地理解未提及的或其他技术问题。
技术方案
在本发明的一实例中，提供纤维增强树脂复合材料的制备方法，包括：对纤维丝进行纺丝的步骤；通过对经纺丝的上述纤维丝喷射浸渍树脂乳液来对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤；以及通过对表面被涂敷的上述纤维丝进行集束(bundling)来形成纤维束的步骤。
在上述制备方法中，在形成纤维束之前的对纤维丝进行纺丝的过程中，通过喷射浸渍树脂乳液来对上述纤维丝的表面进行涂敷，接着，可利用表面被涂敷的上述纤维丝形成纤维束。
由此，通过上述制备方法形成的纤维束具有如下优点，即，由于上述浸渍树脂能够充分地浸渍于多个上述纤维丝之间，因此上述纤维束可以包含更高含量的纤维。
并且，在上述制备方法中，可以去除重新对所集束的纤维束进行开纤或铺放化后使其经由额外的树脂浸渍槽等或进行浸泡的步骤，由此简化整个制备工序，从而可有效提高生产效率及经济性。
在对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤中，能够以约0.03μm至约5.5μm的厚度对上述纤维丝的表面进行涂敷。
以上述范围内的厚度进行涂敷，从而使上述浸渍树脂在上述纤维束中以足够的含量存在于上述纤维丝之间，因而实现优秀的浸渍效率，并且，多个上述纤维丝能够以均匀的间距相隔开地方式存在，进而还可以有效提高纤维的分散性。
在本发明的再一实例中，提供纤维增强树脂复合材料，通过上述制备方法制备而成，并包含存在于浸渍树脂中的纤维丝之间的相隔距离为约0.06μm至约11μm的纤维束。
由于纤维丝之间的相隔距离在上述范围内，上述浸渍树脂在上述纤维束中能够以足够且均匀的水平存在于纤维丝之间，从而可以包含相对高含量的纤维，并且，还可以提高纤维的分散性。并且，可在广范围内适当调节由此制备的成型品的物性，并可以实现优秀的生产效率及经济性。
具体地，在上述相隔距离小于约0.06μm的情况下，无法充分对上述纤维丝120的表面进行涂敷，从而导致浸渍树脂的浸渍程度下降并且纤维可能在作业过程中飞扬，在上述相隔距离大于约11μm的情况下，存在纤维的含量过于下降的问题。
并且，在上述纤维增强树脂复合材料中，上述纤维丝的含量为例如，可以为约79重量百分比至约99.8重量百分比，具体地可以为约92.3重量百分比至约99.8重量百分比。
以上述范围内的高水平的含量包含上述纤维丝，从而由上述纤维增强树脂复合材料形成的成型品，在更广的范围下可适当调节其物性，并可以实现优秀的生产效率及经济性。
有益效果
上述纤维增强树脂复合材料的制备方法有效提高对于纤维束的树脂的浸渍效率，同时可通过简化制备工序来节省时间及费用。
并且，在上述纤维增强树脂复合材料中，浸渍树脂能够充分且更均匀地浸渍于多个纤维丝之间，因此可包含更高含量的纤维。
并且，上述成型品可在更广的范围内适当调节物性来用于多种用途，如拉伸强度及冲击强度，同时可实现生产效率及经济性。
附图说明
图1为简要示出本发明的一实例的纤维增强树脂复合材料的制备方法的工序流程图。
图2为简要示出本发明的另一实例的纤维增强树脂复合材料的剖视图。
图3为简要说明喷射装置的喷射角度的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例，以使本发明所属技术领域的普通技术人员可以容易地实施。本发明可以由各种不同形态来实现，并不限定于在此说明的实施例。
为了明确说明本发明，省略与说明无关的部分，通过整个说明书对于相同或类似的结构要素使用相同的附图标记。
在附图中为了明确指出多个层及区域，扩大示出厚度。而且在附图中，为了说明的便利性，夸张示出一些层及区域。
图1为简要示出本发明的一实例的纤维增强树脂复合材料的制备方法的工序流程图。
上述制备方法可包括：步骤S1，对纤维丝进行纺丝；步骤S2，通过对经纺丝的上述纤维丝喷射浸渍树脂乳液来对上述纤维丝的表面进行涂敷；以及步骤S3，通过对表面被涂敷的上述纤维丝进行集束来形成纤维束。
一般，纤维束或纤维团借助粘结剂或上浆剂
Figure BDA0001607915650000041
来集束而成，因此当进行浸渍工序时，树脂难以浸透于纤维束或纤维团之间，从而只能在纤维束或纤维团的外部面上形成厚的树脂层来制备纤维增强树脂复合材料，但是在此情况下，考虑分散性等时，无法将包含在这些纤维增强树脂复合材料中的纤维的含量增加至一定水平以上。
为此，最近，使用通过对纤维束或纤维团进行开纤或铺放化后浸渍树脂的方法来增加浸渍工序效率的方法，具体地，在形成纤维束或纤维团时使用的上浆剂等的含量越高，越难以进行开纤或铺放化，因此，一直进行通过最小化其含量来更广泛的进行开纤或铺放化的研究。
但是，如上所述，仅用通过开纤或铺放化来进行浸渍的方法，浸渍工序的效率是不够的，因此存在难以将包含在纤维增强树脂复合材料中的纤维的含量增加至所需的水平的问题。
况且，利用前述的通过进行开纤或铺放化来进行浸渍的方法的纤维增强树脂复合材料的制备工序必须经过如下两个步骤：通过对纤维丝进行集束来形成纤维束或纤维团的工序；以及重新对其进行开纤或铺放化后使其经由含有液相的浸渍树脂的浸渍槽或进行浸泡的工序，因此在整体上，制备工序分为两个步骤，从而更消耗时间及费用，且可能导致生产效率及经济性下降。
为此，在本发明的一实例中，在对通过上述制备方法来形成纤维束之前的纤维丝进行纺丝的过程中，通过喷射浸渍树脂乳液来对上述纤维丝的表面进行涂敷，接着，可通过对表面被涂敷的上述纤维丝进行集束来形成纤维束。
从而，通过上述制备方法形成的纤维束，由于上述浸渍树脂能够充分地浸渍于多个上述纤维丝之间，因此上述纤维束中可包含更高含量的纤维。
并且，在上述制备方法中，将被集束的纤维束重新开纤或铺放化后，可以去除使其经由额外的树脂浸渍槽等或进行浸泡的步骤，由此简化整个制备工序，从而可有效提高生产效率及经济性。
在上述制备方法中，可以对纤维丝进行纺丝。可利用此技术领域中公知的纤维纺丝机对上述纤维丝进行纺丝，例如，可利用轴衬(bushing)等来进行纺丝，但并不限定于此。
例如，可以由约400m/分钟至约700m/分钟的纺丝速度对上述纤维丝进行纺丝。
以上述范围内的纺丝速度进行纺丝，从而可适当调节上述纤维丝的直径，同时可防止上述纤维丝发生断丝来提高作业性。
并且，例如，上述纤维丝的剖面直径可以为约10μm至约30μm，但并不限定于此。
并且，上述纤维丝可包含有机纤维、无机纤维中的一种或两种，具体地，可以为选自由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、尼龙纤维、天然纤维、玄武岩纤维(basalt fiber)及它们的组合组成的组中的至少一种的材质，但并不限定于此。
在上述制备方法中，可通过对经纺丝的上述纤维丝喷射浸渍树脂乳液来对上述纤维丝的表面进行涂敷。并且，可通过对表面被涂敷的上述纤维丝进行集束来形成纤维束。
如上所述，在对上述纤维丝进行集束之前，利用浸渍树脂乳液对上述纤维丝的表面进行涂敷，从而在形成上述纤维束之后，无需进一步进行重新对其进行开纤或铺放化来使其经由含有液相的浸渍树脂的额外的浸渍槽等或者进行浸泡的工序。
并且，浸渍树脂难以浸透于现有的纤维束之间，因此浸渍工序的效率非常低，与此相反，在上述制备方法中，上述浸渍树脂能够充分且以更均匀的水平存在于上述纤维束中，从而，上述纤维束可包含更高含量的纤维。
在一实例中，在形成上述纤维束的步骤之前，还可包括再进行一次或反复进行多次通过再次对表面被涂敷的上述纤维丝喷射浸渍树脂乳液来对其表面进行涂敷的步骤。
由此，可根据发明的目的及用途适当增加浸渍于上述纤维束之间的浸渍树脂的含量，因而可易于调节上述纤维束的物性，进而可适用于多种用途。
例如，将通过再次对表面被涂敷的上述纤维丝喷射浸渍树脂乳液来对其表面进行涂敷的步骤可以反复进行共2次至5次。
以上述范围的次数反复进行来适当增加上述纤维束中的上述浸渍树脂的含量，同时上述纤维的含量仍可维持在高水平。
上述浸渍树脂乳液包含浸渍树脂，上述浸渍树脂可包括热塑性树脂。
例如，上述热塑性树脂可包括选自由聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚丙烯-聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈-苯乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚苯硫醚树脂、尼龙树脂、聚醚酰亚胺树脂及它们的组合组成的组中的至少一种，但并不限定于此。
并且，例如，上述热塑性树脂可以为粒子形态的热塑性树脂粒子，上述热塑性树脂粒子的平均粒度为约100nm至约100μm。
通过具有上述范围内的平均粒度来适当调节上述热塑性树脂粒子的大小，可实现优秀的涂敷性，从而能够以更均匀的水平形成产品的物性，并且可以提高可靠性。
例如，当对上述纤维丝的表面进行涂敷时所利用的上述浸渍树脂乳液可包含约1.75重量百分比至约7.0重量百分比的上述浸渍树脂，但并不限定于此。
由于包含上述范围内的含量的上述浸渍树脂，在上述纤维丝的表面充分涂敷上述浸渍树脂，并且，可通过适当调节上述浸渍树脂乳液的粘度来使上述浸渍树脂乳液从喷射装置容易喷射出。
在约25℃的温度下，上述浸渍树脂乳液的粘度可以为约300cP至约10000cP。由于具有上述范围内的粘度，上述浸渍树脂乳液充分地涂敷于上述纤维丝的表面且从喷射装置容易喷射出。
并且，在对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤中，例如，所喷射出的上述浸渍树脂乳液的温度可以为约5℃至约50℃。
例如，上述浸渍树脂乳液还可包含选自由稀释剂、偶联剂、表面活性剂、抗静电剂、抗氧化剂、热稳定剂及它们的组合中的至少一种。
例如，上述稀释剂可以为水，但并不局限于此。
在对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤中，上述浸渍树脂乳液可不包含上浆剂或者还可包含上浆剂。
在一实例中，涂敷于上述纤维丝的表面的渍树脂具有规定的粘度，因此无需用单独用上浆剂处理，也可以对上述纤维丝进行集束。
具体地，在对上述纤维丝进行集束的过程中，通过容易地对表面被涂敷的上述纤维丝进行集束来形成上述纤维束，而不需要适用通过使用上浆剂处理其的额外的集束工序。
并且，根据发明的目的及用途，上述浸渍树脂乳液还可包含上述上浆剂，此时，可包含的上浆剂的含量并不局限于低含量，可适当地从低含量到高含量的广泛的范围中选择。
越增加上述上浆剂的含量，在作业过程中纤维丝飞扬或交织在一起的现象越减少，因而可防止纤维材料的损失的同时提高作业环境。
例如，上述上浆剂可包括选自由γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-N'-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷及它们的水解产物组成的组中的至少一种，但并不局限于此。
上述浸渍树脂乳液的喷射方法可通过使用本技术领域中公知的喷射装置来进行，例如，通过使用设有喷射喷嘴的装置来进行喷射，但并不局限于此。
并且，在对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤中，能够以约30°至约150°的喷射角度喷射上述浸渍树脂乳液，具体地，能够以约80°至约120°的喷射角度进行喷射。
上述喷射角度可以为如图3所示，例如，可以是指从喷射喷嘴喷出的喷射液所呈现的图案的扩大角度，还可以称为喷雾角。
以上述范围的喷射角度θ进行喷射，从而可提高对上述纤维丝的表面进行涂敷时的冷却效果，且可通过防止喷射喷嘴的堵塞来进一步延长喷射装置的寿命。
具体地，在上述喷射角度小于约30°的情况下，发生上述浸渍树脂乳液成团现象，因此涂敷性显著下降，在大于约150°的情况下，冷却效率显著下降。
在一实例中，在对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤中，能够以0.03μm至约5.5μm的厚度对上述纤维丝的表面进行涂敷，具体地，能够以约0.10μm至约2.0μm的厚度进行涂敷。
以上述范围的厚度进行涂敷，从而使上述浸渍树脂在上述纤维束中以足够的含量存在于上述纤维丝之间，因而实现优秀的浸渍效率并可包含高含量的纤维，并且，多个上述纤维丝能够以均匀的间距相隔开的方式存在，进而还可以提高纤维的分散性。
如上所述，可通过对表面被涂敷的纤维丝进行集束来形成纤维束，由此，上述纤维束可以包含浸渍树脂及存在于上述浸渍树脂中的纤维丝。
并且，例如，存在于上述浸渍树脂中的纤维丝之间的相隔距离可以为约0.06μm至约11μm，具体地，可以为约0.20μm至约4.0μm。上述相隔距离可以是指相邻的纤维丝之间相隔开的平均距离或平均间距。
由于纤维丝之间的相隔距离在上述范围内，上述浸渍树脂在上述纤维束中能够以充分且均匀的水平存在于纤维丝之间，从而可以包含相对高含量的纤维，并且，还可以提高纤维的分散性。
并且，在形成上述纤维束的步骤中，包含在上述纤维束中的上述浸渍树脂与上述纤维丝的重量比为约1：3.7至约1：998。
如上所述，通过形成上述范围内的重量比来使上述浸渍树脂充分存在于上述纤维丝之间，从而可有效提高浸渍效率。
并且，例如，包含在上述纤维束中的纤维丝的含量可以为约79重量百分比至约99.8重量百分比，具体地，可以为约92.3重量百分比至约99.8重量百分比。
包含上述范围内的高水平的含量的上述纤维丝，从而可在更广的范围内适当调节由上述纤维增强树脂复合材料形成的成型品的物性，并且可实现优秀的生产效率及经济性。
每根上述纤维束中所集束的纤维丝可以为500个至6000个，但并不限定于此。
在上述制备方法中，还可包括通过以卷绕方式整理上述纤维束来用作连续纤维增强树脂复合材料或者通过切割上述纤维束来形成长纤维增强树脂复合材料的步骤。
即，可将上述纤维束直接用作连续纤维增强树脂复合材料，在此情况下，卷绕在规定的绕线筒(bobbin)来整理并保管后，可根据发明的目的及用途可以使用适当的长度。并且，与将上述纤维束用作上述连续纤维增强树脂复合材料的情况相比，还可通过切割成更短的长度来形成长纤维增强树脂复合材料。
上述长纤维增强树脂复合材料可以为颗粒形状。
在通过切割上述纤维束来形成上述长纤维增强树脂复合材料的情况下，可切割成约3mm至约100mm的长度，由此可适当调节包含在上述纤维增强树脂复合材料中的长纤维丝的长度。
例如，包含在上述长纤维增强树脂复合材料的上述长纤维的增强丝的长度可以为约0.5mm至约30mm。可通过制备成上述范围内的长度来适当调节上述纤维增强树脂复合材料的机械性、热物性。
图2为简要示出本发明的另一实例的纤维增强树脂复合材料100的剖视图。
在本发明再一实例中，提供通过上述制备方法制备而成并包含存在于浸渍树脂110中的纤维丝120之间的相隔距离d为约0.06μm至约11μm的纤维束的纤维增强树脂复合材料100。上述相隔距离d具体可以为约0.20μm至约4.0μm。
由于以上述范围内的相隔距离d存在，上述浸渍树脂110在上述纤维束中能够以充分且均匀的水平存在于纤维丝120之间，从而可以包含相对高含量的纤维，并且，还可提高纤维的分散性。并且，与由此制备的成型品的物性相比，可在更广的范围下进行调节，并可以实现优秀的生产效率及经济性。
具体地，在上述相隔距离d小于约0.06μm的情况下，由于无法充分涂敷上述纤维丝120的表面，从而导致浸渍树脂110的浸渍程度下降并且纤维可在作业过程中飞扬，在上述相隔距离d大于约11μm的情况下，存在纤维的含量过于下降的问题。
上述浸渍树脂110及上述纤维丝120如一实例中所述。
在上述纤维增强树脂复合材料100中，上述浸渍树脂110与上述纤维丝120的重量比可以为约1：3.7至约1：998。如上所述，通过具有上述范围中的重量比来使上述浸渍树脂110充分存在于上述纤维丝120之间，从而可有效提高浸渍效率。
并且，例如，在上述纤维增强树脂复合材料100中，上述纤维丝120的含量可以为约79重量百分比至约99.8重量百分比，具体地，可以为约92.3重量百分比至约99.8重量百分比。
包含上述范围内的高水平含量的上述纤维丝120，从而可在更广的范围内适当调节由上述纤维增强树脂复合材料100形成的成型品的物性，并且可实现优秀的生产效率及经济性。
上述纤维增强树脂复合材料100可不包含上浆剂或者还可包含上浆剂。上述上浆剂如一实例中所述。
如上所述，根据发明的目的及用途，可适当调节上述纤维增强树脂复合材料100中上述上浆剂的包含与否及其含量，此时，可包含的上浆剂的含量并不局限于低含量，可适当地从低含量到高含量的广泛的范围中选择。
越增加上述上浆剂的含量，在作业过程中纤维丝120飞扬或交织在一起的现象越减少，因而可防止纤维材料的损失的同时提高作业环境。
上述纤维增强树脂复合材料100可以为通过卷绕上述纤维束来整理的连续纤维增强树脂复合材料或者通过切割上述纤维束来形成的长纤维增强树脂复合材料。
即，可将上述纤维束直接用作连续纤维增强树脂复合材料，在此情况下，卷绕在规定的绕线筒来整理并保管后，可根据发明的目的及用途可以使用适当的长度。并且，与将上述纤维束用作上述连续纤维增强树脂复合材料的情况相比，还可通过切割成更短的长度来形成长纤维增强树脂复合材料。
在上述纤维增强树脂复合材料100为上述长纤维增强树脂复合材料的情况下，可以具有约3mm至约100mm的长度。由此，可以适当调节包含在上述纤维增强树脂复合材料中的长纤维丝的长度。
例如，包含在上述长纤维增强树脂复合材料中的上述长纤维的增强丝的长度可以为约0.5mm至约30mm。可通过具有上述范围内的长度来适当调节上述纤维增强树脂复合材料的机械性、热物性。
并且，上述长纤维增强树脂复合材料可以为颗粒形状，但并不限定于此。
例如，上述纤维增强树脂复合材料100可适用于汽车内外饰材料、家电的内外饰材料、建筑内外饰材料或在其他产业领域以多种用途来适用。
在本发明的另一实例中，提供对上述纤维增强树脂复合材料进行注塑成型来制备而成的成型品。
如上所述，上述纤维增强树脂复合材料具有如下优点：由于上述浸渍树脂能够充分浸渍于多个上述纤维丝之间，因此可包含更高含量的纤维，从而可在更广的范围内适当调节由上述纤维增强树脂复合材料制备而成的成型品的物性，并且可实现优秀的生产效率及经济性。
并且，对在上述纤维增强树脂复合材料中混合有热塑性树脂的混合物进行注塑成型来制备上述成型品，例如，可对混合有上述纤维增强树脂复合材料及上述热塑性树脂的混合组合物进行注塑成型来制备。
例如，在规定的注塑成型机中投入上述纤维增强树脂复合材料及热塑性树脂颗粒的情况下，它们在上述注塑成型机中通过进行熔融混合来形成混合组合物，并可通过对上述混合组合物进行注塑成型来制备上述成型品。
作为上述热塑性树脂，可以使用在一实例中对上述浸渍树脂进行说明的热塑性树脂的种类，但并不限定于此。
如上所述，在对上述纤维增强树脂复合材料中混合有热塑性树脂的混合物进行注塑成型来制备成型品的情况下，可通过适当调节所混合的热塑性树脂的含量，来在相对低的范围到高的范围的更广的范围下，根据发明的目的及用途，适当调节上述成型品的拉伸强度及冲击强度等物性，并且，从而可用作多种用途。
并且，在对上述混合物进行注塑成型来大量制备成型品的情况下，可以进一步提高生产效率及经济性。
具体地，由于上述纤维增强树脂复合材料包含高含量的纤维，在大量制备上述成型品的情况下，可整体上减少所消耗的上述纤维增强树脂复合材料的含量的同时增加上述热塑性树脂的含量，此时，与上述纤维增强树脂复合材料的制备工序相比，上述热塑性树脂的制备工序简单且使用费用也少，结果，通过进一步减少费用及时间来实现优秀的生产效率及经济性。
例如，对相对于100重量份的上述纤维增强树脂复合材料混合有约6重量份至约1895重量份的上述热塑性树脂的混合物进行注塑成型来制备上述成型品。
从而，例如，对上述混合物进行注塑成型来制备而成的上述成型品的拉伸强度可以为约40MPa至约175MPa，冲击强度可以为约5MPa至约35MPa。
如上所述，在相对低的范围到高的范围的更广的范围中，可以更加容易地调节上述成型品的物性，因此可根据发明的目的及用途，以多种用途来适用。
以下，提出本发明的具体实施例。但是，下述实施例仅用于具体地例示或说明本发明，而不是用于限制本发明。
实施例
实施例1
对将作为浸渍树脂的重均分子量为70000的聚丙烯树脂及重均分子量为20000的聚丙烯树脂以1：1的比例混合而得的3.0重量百分比的聚丙烯树脂、2.0重量百分比的水解的γ-氨基丙基三乙氧基硅烷及水进行混合来准备浸渍树脂乳液，在25℃的温度下，上述浸渍树脂乳液的粘度为6000cP。
通过使用纺丝装置以600m/分钟的纺丝速度对玻璃纤维丝进行纺丝，并通过使用喷射装置以110°的角度喷射经纺丝的上述玻璃纤维丝，来以约1.82μm的厚度涂敷上述玻璃纤维丝的表面。
接着，通过对表面被涂敷的上述玻璃纤维丝进行集束来形成玻璃纤维束，并以10mm的长度切割上述玻璃纤维束来制备纤维增强树脂复合材料。
在上述纤维增强树脂复合材料中，在整体上，上述玻璃纤维丝在上述浸渍树脂中以3.62μm的距离相隔开的方式存在，上述玻璃纤维丝的含量为93.0重量百分比，上述浸渍树脂的含量为4.2重量百分比，上述水解的γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的含量为2.8重量百分比。
实施例2(与实施例1进行比较，玻璃纤维的含量更高的情况)
对将作为浸渍树脂的重均分子量为70000的聚丙烯树脂及重均分子量为20000的聚丙烯树脂以1：1的比例混合而得的5.0重量百分比的聚丙烯树脂、3.3重量百分比的水解的γ-氨基丙基三乙氧基硅烷及水进行混合来准备浸渍树脂乳液，在25℃的温度下，上述浸渍树脂乳液的粘度为7000cP。
通过使用纺丝装置以600m/分钟的纺丝速度对玻璃纤维丝进行纺丝，并通过使用喷射装置以110°的角度喷射经纺丝的上述玻璃纤维丝，来以约0.25μm的厚度涂敷上述玻璃纤维丝的表面。
接着，通过对表面被涂敷的上述玻璃纤维丝进行集束来形成玻璃纤维束，并以10mm的长度切割上述玻璃纤维束来制备纤维增强树脂复合材料。
在上述纤维增强树脂复合材料中，上述玻璃纤维丝在上述浸渍树脂中以0.5μm的距离相隔开的方式存在，上述玻璃纤维丝的含量为99.0重量百分比，上述浸渍树脂的含量为0.6重量百分比，上述水解的γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的含量为0.4重量百分比。
比较例1(适用通过对纤维束进行开纤或铺放化来使其经由额外的浸渍槽等或进行浸泡的工序的情况)
在对与上述实施例1中使用的玻璃纤维丝相同的玻璃纤维丝进行纺丝的过程中，不利用浸渍树脂乳液涂敷其表面，而利用作为上浆剂的水解的γ-氨基丙基三乙氧基硅烷处理经纺丝的玻璃纤维丝来进行集束，从而形成玻璃纤维束。
并且，不混合水，在230℃的温度下，对将作为浸渍树脂的重均分子量为70000的聚丙烯树脂及重均分子量为20000的聚丙烯树脂以1：1的比例混合而得的100重量百分比的聚丙烯树脂进行热处理来准备浸渍树脂。
接着，对上述玻璃纤维束进行热处理并利用辊适用压力，来对上述玻璃纤维束进行开纤，以使上述玻璃纤维束的宽度达到约5倍。
并且，使被开纤的上述玻璃纤维束经由装满上述液相的浸渍树脂的浸渍槽，接着经过冷却及干燥过程得到结果物，并以10mm的长度切割上述结果物，从而制备纤维增强树脂复合材料，具体地，上述浸渍槽的排出喷嘴(outlet nozzle)的直径为2.0mm。
在上述纤维增强树脂复合材料中，上述玻璃纤维丝以部分性相接触的状态存在，因此无法测定它们之间的相隔距离，上述玻璃纤维丝的含量为78重量百分比，上述浸渍树脂的含量为22重量百分比。
比较例2
除了将浸渍槽的排出喷嘴的直径设为1.5mm之外，按照与比较例1相同的条件及方法制备纤维增强树脂复合材料。
在上述纤维增强树脂复合材料中，上述玻璃纤维丝以部分性相接触的状态存在，因此无法测定它们之间的相隔距离，上述玻璃纤维丝的含量为90重量百分比，上述浸渍树脂的含量为10重量百分比。
评价
对上述实施例1、实施例2及上述比较例1、比较例2的各个纤维增强树脂复合材料的各种物性进行评价，如下述表1。
并且，在注塑成型机(LS Mtron，LGE220Ⅱ)中，分别适当混合上述实施例1、实施例2及上述比较例1、比较例2的各个纤维增强树脂复合材料及聚丙烯树脂颗粒(GS加德士，H550)，结果形成玻璃纤维的含量为60重量百分比的混合组合物，通过对其进行注塑成型来分别制备片形状的成型品，接着，对其各种物性进行评价，如表1所示。
实验例1：相隔距离
测定方法：利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)(EDX社，×8000)拍摄上述实施例1、实施例2及上述比较例1、比较例2的各个纤维增强树脂复合材料的剖面后，测定玻璃纤维丝之间的距离。
实验例2：作业性
测定方法：在上述实施例1、实施例2的各个纤维增强树脂复合材料的制备工序中，在切割玻璃纤维束时，通过肉眼观察上述玻璃纤维丝飞扬的程度，并进行作业性评价。
并且，在上述比较例1、比较例2的各个纤维增强树脂复合材料的制备工序中，使经开纤的玻璃纤维束通过上述液相的浸渍树脂内后，在以10mm的长度切割经过冷却及干燥过程而得到的结果物时，通过肉眼观察上述玻璃纤维丝飞扬的程度，并进行作业性评价。
具体地，将上述玻璃纤维丝飞扬的程度严重的情况评价为劣并用“×”表示，将几乎没有上述玻璃纤维丝飞扬的情况评价为作业性优秀并用“○”表示，将处于它们之间的水平的情况评价为作业性普通并用“Δ”表示。
实验例3：颗粒外观
测定方法：通过肉眼观察制备成颗粒形状的上述实施例1、实施例2及上述比较例1、比较例2的各个纤维增强树脂复合材料的外观形状，来对颗粒外观进行评价。
具体地，在各个切割过程中，将保持原来的柱状且纤维丝没有向外部暴露的情况评价为优秀并用“○”表示，没有保持原来的柱状或纤维丝向暴露而飞扬的情况评价为劣并用“×”表示。
实验例4：拉伸强度
测定方法：对于利用上述实施例1、实施例2及上述比较例1、比较例2的各个纤维增强树脂复合材料来成型的各个薄片，根据ASTM D638的条件，通过使用拉伸强度测定仪(ZwickRoell，Z010)进行测定。
实验例5：冲击强度
测定方法：对于利用上述实施例1、实施例2及上述比较例1、比较例2的各个纤维增强树脂复合材料成型的各个薄片，根据ASTM D265的条件，通过使用冲击强度测定仪(ZwickRoell，HIT25P)进行测定。
表1
Figure BDA0001607915650000171
如上述表1所述，在形成纤维束之前的对纤维丝进行纺丝的过程中，根据对浸渍树脂乳液进行喷射来对上述纤维丝的表面进行涂敷的工序制备实施例1及实施例2的纤维增强树脂复合材料，纤维增强树脂复合材料中所包含的玻璃纤维丝以充分相隔开的方式存在，并且，纤维增强树脂复合材料包含更高含量的玻璃纤维丝的同时其颗粒外观及作业性优秀。
由此，上述实施例1及实施例2的纤维增强树脂复合材料对于纤维束的树脂的浸渍效率有效得以提高，从而可实现优秀的生产效率及经济性，同时简化了其制备工序，从而可以明确地预期更加节省时间及费用。并且，测定出由上述实施例1及实施例2的纤维增强树脂复合材料形成的各薄片的拉伸强度或冲击强度相对高，由此可以确认上述玻璃纤维丝的分散性优秀。
与此相反，比较例1的纤维增强树脂复合材料是通过使其经由额外的浸渍槽等或进行浸泡的工序制备而成，包含在其中的玻璃纤维丝以部分性相接触的状态存在，因而无法测定相隔距离，而且玻璃纤维丝的含量低。
从而，上述比较例1的纤维增强树脂复合材料由于对于纤维束的树脂的浸渍效率低，且生产效率及经济性差，其制备工序被二元化，由此可以明确地预期消耗更多时间及费用。并且，测定出由上述比较例1的纤维增强树脂复合材料形成的薄片的拉伸强度或冲击强度相对低，因此可以确认上述玻璃纤维丝的分散性低。
而且，比较例2的纤维增强树脂复合材料也是通过使其经由额外的浸渍槽等或进行浸泡的工序来制备而成，但是将设置于浸渍槽的排出喷嘴的直径调成非常小，从而可以使包含在其中的玻璃纤维丝的含量达到90％，但是颗粒外观及作业性明显差，因此难以用作产品来生产或利用。
甚至，由上述比较例1的纤维增强树脂复合材料形成的薄片导致玻璃纤维丝的成团或凝集现象，从而当测定拉伸强度或冲击强度时，容易粉碎而无法测定。
附图标记说明
100：纤维增强树脂复合材料
110：浸渍树脂
120：纤维丝
330：喷射喷嘴
d：相隔距离
θ：喷射角度

Claims (14)

1.一种纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
对纤维丝进行纺丝的步骤；
通过对经纺丝的上述纤维丝喷射浸渍树脂乳液来对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤；以及
通过对表面被涂敷的上述纤维丝进行集束来形成纤维束的步骤，
在25℃的温度下，上述浸渍树脂乳液的粘度为300cP至10000cP，
所述纤维增强树脂复合材料的制备方法不包括：将被集束的所述纤维束重新开纤或铺放化后，经由额外的树脂浸渍槽或进行浸泡的步骤。
2.根据权利要求1所述的纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，
在对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤中，以0.03μm至5.5μm的厚度对上述纤维丝的表面进行涂敷。
3.根据权利要求1所述的纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，
在对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤中，以30°至150°的喷射角度喷射上述浸渍树脂乳液。
4.根据权利要求1所述的纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，
在形成上述纤维束步骤之前，还包括再进行一次或反复进行多次通过再次对表面被涂敷的上述纤维丝喷射浸渍树脂乳液来对其表面进行涂敷的步骤。
5.根据权利要求1所述的纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，
在对上述纤维丝的表面进行涂敷的步骤中，上述浸渍树脂乳液不包含上浆剂或者还包含上浆剂。
6.一种纤维增强树脂复合材料，其特征在于，通过权利要求1至5中任一项所述的纤维增强树脂复合材料的制备方法制备而成，并包含存在于浸渍树脂中的纤维丝之间的相隔距离为0.06μm至11μm的纤维束。
7.根据权利要求6所述的纤维增强树脂复合材料，其特征在于，
上述浸渍树脂与上述纤维丝的重量比为1：3.7至1：998。
8.根据权利要求6所述的纤维增强树脂复合材料，其特征在于，
上述纤维丝的含量为79重量百分比至99.8重量百分比。
9.根据权利要求6所述的纤维增强树脂复合材料，其特征在于，
不包含上浆剂或者还包含上浆剂。
10.根据权利要求6所述的纤维增强树脂复合材料，其特征在于，
上述纤维增强树脂复合材料为通过卷绕上述纤维束来整理的连续纤维增强树脂复合材料或者通过切割上述纤维束来形成的长纤维增强树脂复合材料。
11.一种成型品，其特征在于，通过对权利要求6所述的纤维增强树脂复合材料进行注塑成型而制备。
12.根据权利要求11所述的成型品，其特征在于，
拉伸强度为40MPa至175MPa。
13.根据权利要求11所述的成型品，其特征在于，
冲击强度为5MPa至35MPa。
14.根据权利要求11所述的成型品，其特征在于，
通过对上述纤维增强树脂复合材料中混合有热塑性树脂的混合物进行注塑成型而制备。
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