CN203957466U - 一种热塑性树脂基预浸渍带 - Google Patents

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胡章平
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唐荣华
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Abstract

本实用新型公开了一种热塑性树脂基预浸渍带，它从上至下依次由上树脂膜层（1）、增强短纤维层（2）和下树脂膜层（3）组成；所述增强短纤维层（2）中均匀分布有多个树脂膜粘结点（4）。该预浸渍带可制成板材，也可直接成型产品。该预浸渍有效解决了高温、高粘度热塑性树脂因流动性差，熔融浸渍增强纤维困难的工艺技术瓶颈，提高了产品的质量与产量，降低了工业化生产的成本。

Description

一种热塑性树脂基预浸渍带
技术领域
本实用新型属于热塑性复合材料成型领域，具体涉及一种热塑性树脂基预浸渍带。
背景技术
国内现有的干法预浸渍毡，主要是将玻璃纤维短切之后与粘合树脂纤维混合，再进行梳理成网形成棉絮状，经针刺工艺制备连续纤维毡(GMT基材)。该干法工艺的缺点是：生产线的设备投资额较大、生产效率低，在纤维的开松及梳理工艺过程中，容易使增强纤维变得更短、更细，产生断裂、损伤严重的现象。
目前常用另一种干法工艺，它是将玻璃纤维针刺毡与聚丙烯片或熔融聚丙烯相间叠合成三明治状，经专用的带压机加热加压、冷却加压制成片材。该方法的缺点是熔融聚丙烯粘度大，难于完全浸渍玻璃纤维，从而使得基体塑料与增强纤维的接触面少，界面结合强度差，片材内孔隙率高，导致片材的力学强度不好。
实用新型内容
针对现有技术干法预浸渍毡不足，本申请旨在提供一种热塑性树脂基预浸渍带，该预浸渍带可以有效解决高温、高粘度树脂因流动性差，浸渍增强材料困难的问题，同时可以使得增强纤维和基体树脂在成品中分布均匀，产品的力学性能稳定。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种热塑性树脂基预浸渍带，它从上至下依次由上树脂膜层、增强短纤维层和下树脂膜层组成；所述增强短纤维层中均匀分布有多个树脂膜粘结点；所述预浸渍带的厚度为0.18mm～0.45mm，克重为200g/m2～500g/m2。
所述上树脂膜层和下树脂膜层的克重优选为100～150g/m2。
所述增强短纤维层的克重优选为100～350g/m2。
所述增强短纤维层中短纤维的长度优选为60mm～90mm，纤维直径优选为16μm～17μm。
所述增强短纤维层中纤维优选为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、金属纤维、天然纤维中的一种或几种。
所述上树脂膜层和下树脂膜层优选为聚丙烯树脂膜层、聚酰胺树脂膜层、聚酰亚胺树脂膜层、聚苯硫醚树脂膜层、聚碳酸酯树脂膜层、涤纶树脂膜层中的任意一种。
一种热塑性树脂基预浸渍带的干法预浸渍工艺，包括以下步骤：
(1)将纱架上的连续增强纤维短切，形成短切纤维，所述短切纤维自由落网、呈各向杂乱的模式定量撒在铺有树脂膜的传送带上，控制每平方米树脂膜上铺有100g-350g短切纤维；然后在短切纤维上铺一层树脂膜，形成三层预混材料结构，所述树脂膜的克重为100～150g/m2；
(2)将所述预混材料结构进行进行针刺，控制上针刺和下针刺的针频密度分别为40刺/cm2～50刺/cm2，针刺深度分别为10mm～30mm；
(3)检验、切边、收卷形成预浸渍针刺毡；
(4)放卷所述预浸渍针刺毡，在210℃～230℃的温度下烘培并在1MPa～2MPa的线压强下熔融辊压浸渍制备成预浸渍带。
与现有技术相比，本实用新型的优势在于:
1、本新型所述预浸渍带克重一般控制在500g/m2及以下，可按产品需求合理配置最终产品克重，按叠层方式——如：需配置克重为2000g/m2的相关产品，可用四层500g/m2的预浸渍带层叠热压成板材或制品，由于各预浸渍带界面亦存有基体树脂，最终产品不会出现界面分层、剥离等不良现象，满足相关性能要求。
2、本新型的结构很有特点，所述增强短纤维层中均匀分布有多个树脂膜粘结点(是通过针刺经针刺粉碎树脂膜进入增强短纤维层中)；增大了增强纤维初步混合，两者之间的结合界面增加，浸渍距离大为缩短，在高性能树脂有限的熔融温度范围内，基体树脂能更好的浸渍、包裹增强纤维，提高制品的物理机械性能。
附图说明
图1是该新型干法预浸渍连续纤维毡的结构示意图，其中1是上树脂膜层，2是增强短纤维层，3是下树脂膜层，4是树脂膜粘结点。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步的说明。
一种热塑性树脂基预浸渍带，它从上至下依次由上树脂膜层1、增强短纤维层2和下树脂膜层3组成；所述增强短纤维层2中均匀分布有多个树脂膜粘结点4；所述预浸渍带的厚度为0.22mm，克重为500g/m2，其中所述增强短纤维层2的克重为200g/m2。所述增强短纤维层2中短纤维的长度为60mm～90mm，纤维直径为16μm～17μm。所述增强短纤维层2中纤维为玻璃纤维。所述上树脂膜层1和下树脂膜层3均为聚丙烯树脂膜层。
制备方法：
(1)增强纤维选择为玻璃纤维(直径：17μm1200tex)，改性树脂膜选择为聚丙烯树脂膜(单层克重：150g/m2)。将纱架上的连续玻璃纤维短切成60～90mm，纤维自由落网、呈各向杂乱的模式定量撒在铺有改性树脂膜的传送带上面，再在短切纤维的上面铺一层改性树脂膜，由此形成三合一的预混体结构；
(2)将上述预混体结构喂入高速针刺机，进行预针刺固网和复合针刺，针频为45刺/cm2，针刺深度为25mm；
(3)检验、切边、收卷成单层预浸渍针刺毡；
(4)放卷单层预浸渍针刺毡，经热烘培(温度在210℃之间)及熔融辊压(1～2MPa线压强)浸渍工艺制备成连续短纤维预浸渍带(400g/m2)。
应用1：
放卷单层预浸渍带，按产品需求将两层预浸渍带层叠，烘培塑化、热压、冷却定型、修边制得GMT板材。这种层叠制品尤其适用于轻质GMT板材，可用于制作半结构件或非结构件。在等克重及玻纤含量的条件下，将其与传统三明治结构(背景中所描述的方法制备的)的GMT板材对比，如表1所示，可以看出：新工艺所制GMT板材的拉伸、弯曲、抗冲击等力学性能都有了较大幅度的提升，且该产品的低投入及生产高效。
表1GMT板材力学性能对比实验数据
产品名称 干法预浸渍基材 传统GMT
产品型号 HDGF40PP CM10400
产品组份 PP+40％GF PP+40％GF
密度g/cm3 1.17 1.19
拉伸强度MPa 140 100
弯曲强度/MPa 150 130
冲击强度KJ/m2 100 65
应用2：
将三层预浸渍带层叠(1500g/m2)，烘培塑化、复合胶膜、无纺布，置于某车型发动机底护板模具中热压成型、冷却定型、修边、冲孔制得该发动机底护板(1650g/m2)。将其与利用瑞士QPC某板材(都为半结构件板材：型号为G100F40-F6，克重为1800g/m2)所制作的同种发动机底护板对比(如表2所示)。可以看出：新工艺所制成型件的力学性能更为优越，且密度较小，能更好地满足汽车的轻量化要求。
表2性能对比实验数据
产品名称 干法预浸渍基材 QPC
产品型号 HDGF40PP G100F40-F6
产品组份 PP+40％GF PP+40％GF
密度g/cm3 1.17 1.21
拉伸强度MPa 140 70
弯曲强度/MPa 150 100
冲击强度KJ/m2 100 70
上述已以较佳实例公开了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采用等同替换或者等效替换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热塑性树脂基预浸渍带，其特征是，它从上至下依次由上树脂膜层（1）、增强短纤维层（2）和下树脂膜层（3）组成；所述预浸渍带的厚度为0.18 mm ~0.45mm，克重为200 g/m2~500g/m2。
2.根据权利要求1所述热塑性树脂基预浸渍带，其特征是，所述上树脂膜层（1）和下树脂膜层（3）的克重为100 g/m2~150g/m2。
3.根据权利要求1或2所述热塑性树脂基预浸渍带，其特征是，所述增强短纤维层（2）的克重为100 g/m2~350g/m2。
4.根据权利要求1或2所述热塑性树脂基预浸渍带，其特征是，所述增强短纤维层（2）中短纤维的长度为60 mm ~90mm，纤维直径为16 μm ~17μm。
5.根据权利要求1或2所述热塑性树脂基预浸渍带，其特征是，所述增强短纤维层（2）为玻璃纤维层、碳纤维层、芳纶纤维层、金属纤维层、天然纤维层中的一种。
6.根据权利要求1或2所述热塑性树脂基预浸渍带，其特征是，所述上树脂膜层（1）和下树脂膜层（3）为聚丙烯树脂膜层、聚酰胺树脂膜层、聚酰亚胺树脂膜层、聚苯硫醚树脂膜层、聚碳酸酯树脂膜层、涤纶树脂膜层中的任意一种。
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