TW202112519A - 再生纖維材料及方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於製備含纖維模塑料的方法，包括以下步驟：a)提供複合材料，所述複合材料包括第一樹脂和用所述第一樹脂浸漬的纖維，以及b)將所述複合材料與包括稀釋劑的處理介質混合以形成混合物。如此製備的含纖維模塑料具有可調節的纖維含量。

Description

回收纖維材料及方法
發明領域
本發明涉及一種含纖維模塑料的製備方法，更具體地說，涉及一種具有可調節的纖維含量的含纖維模塑料的製備方法。
發明背景
碳纖維具有幾個優點，例如高剛度、高拉伸強度、重量輕、高耐化學性等，這使得它們在包括航空航天、土木工程、軍事、賽車運動等的各種應用中非常流行。碳纖維通常與其它材料結合以形成複合材料。例如，可以用樹脂(例如環氧樹脂)浸漬碳纖維以製備預浸料。
預浸料是片狀或線狀的複合材料，包括諸如熱固性樹脂基體(例如環氧樹脂基體)的樹脂基體、以及用樹脂基體浸漬的例如碳纖維或玻璃纖維等的纖維。
在複合部件的加工中，片狀預浸材料被切割以獲得用於進一步加工的預浸部件，並且由此形成大量的預浸料餘料(即，殘餘的未固化預浸材料)。預浸料餘料被認為是危險的廢料，並且其處理對於製造商來說可能是昂貴的。此外，由於預浸料餘料中的一些纖維和未固化樹脂仍然可用，因此預浸料餘料的處理可能導致收入損失。因此，回收預浸料餘料可以回收其中所含的一些可用組分，從而降低生產成本，並且也是環境友好的。
已經開發了各種方法來回收和再利用預浸料餘料。例如，美國專利號8,298,359B2公開了一種用於製造條帶形式的回收預浸材料的方法。該方法包括以下步驟：提供來自預浸料原材料的扁平餘料的輸入裝料，並記錄所述輸入裝料的餘料的總面積；藉由切割使餘料碎裂以獲得預定尺寸的切割碎片；提供背襯材料條帶和保護材料條帶；以隨機方式將切割碎片分佈在背襯材料條帶上，根據引入的餘料的記錄面積調節背襯材料條帶的進料速度，使得切割碎片形成基本上均勻的層，其中纖維相對於背襯材料條帶的表面以近似各向同性的方式分佈；將保護材料條帶佈置在分佈於背襯材料條帶上的切割碎片上方；以及壓緊保護材料條帶、切割碎片和背襯材料條帶，以便形成具有基本上恒定的面積重量和厚度的回收預浸材料條帶。
此外，美國專利公開號2016/0214278A1公開了一種用於製造半成品的方法，該半成品將在連續過程中製成碳纖維增強元件。該方法包括以下步驟：將碳纖維餘料送入擠出機；將塑料聚合物加入到擠出機中；將碳纖維餘料粉碎並將粉碎的餘料與塑料聚合物共混以形成聚合物物料；和用樹脂浸漬聚合物物料以形成再研磨的預浸料。
此外，美國專利號9,352,967B2公開了一種由含碳的碳纖維製造模製部件的方法。該方法包括以下步驟：粉碎由碳纖維增強複合材料形成的廢料部分或由碳纖維增強複合材料形成的餘料部分以產生粉碎產物，在粉碎步驟期間或之後使基體和碳纖維增強複合材料的碳纖維彼此釋放，其中藉由使所述部分與酸、苛性物質或溶劑接觸來實現使基體從碳纖維釋放；由粉碎產物、黏合劑和碳材料製備混合物，其中所述混合物含有少於20wt%的碳纖維；將所述混合物模塑成模製部件；以及碳化所述模製部件。
在上述現有技術中，由此製造的產品中的樹脂含量受到預浸料廢料或預浸料餘料中的樹脂含量的限制，因此不能根據產品的具體要求進行調節。因此，希望提供一種由預浸料廢料或預浸料餘料製造產品的方法，從而使得由此製造的產品中的樹脂含量是可調節的。
發明概要
因此，本發明的目的在於提供一種具有可調節的纖維含量的含纖維模塑料的製備方法。
根據本發明，提供了一種用於製備含纖維模塑料的方法，其包括以下步驟： a) 提供複合材料，所述複合材料包括第一樹脂和用所述第一樹脂浸漬的纖維；以及 b) 將所述複合材料與包含稀釋劑的處理介質混合以形成混合物。
在根據本發明的製備含纖維模塑料的方法中，將包含第一樹脂和用第一樹脂浸漬的纖維的複合材料與包含稀釋劑的處理介質混合，使得由此製備的含纖維模塑料可具有可根據特定要求調節的纖維含量，並且可具有令人滿意的機械性能以與其它模塑料一起進一步加工來製備各種模製品。
具體實施方式
參照圖1，根據本發明的用於製備含纖維模塑料的方法包括以下步驟： a) 提供複合材料，所述複合材料包括第一樹脂和用所述第一樹脂浸漬的纖維；以及 b) 將複合材料與包括稀釋劑的處理介質混合以形成混合物。
本文所用的術語“含纖維模塑料”是指由樹脂基體(例如環氧樹脂基體等)和用所述樹脂基體浸漬的短纖維(例如短碳纖維、短玻璃纖維等)構成的模塑料，且被稱為團狀模塑料(BMC)、片狀模塑料(SMC)等。
在某些實施方式中，在步驟a)中使用的複合材料包括複合碎片，其中每一個複合碎片都是呈第一樹脂和纖維的部分固化結構的形式。在某些實施方式中，複合碎片是預浸料碎片，更具體地是預浸料廢料碎片。
在某些實施方式中，根據本發明的製備含纖維模塑料的方法還包括在步驟a)之前，藉由切割將複合餘料(例如，預浸料餘料，更具體地講是預浸料廢料餘料)碎裂的步驟，以獲得複合碎片。預浸料廢料餘料是藉由加工纖維預浸料產生的。在某些實施方式中，纖維預浸料是單向纖維預浸料。
在步驟a)中，複合材料中所含的纖維具有根據希望製備的含纖維模塑料來確定的平均纖維長度。在某些實施方式中，複合材料中所含纖維的平均纖維長度在1 mm至5 cm的範圍內。在某些實施方式中，複合材料中所含纖維的平均纖維長度在3 mm至3 cm的範圍內。在某些實施方式中，複合材料中所含纖維的平均纖維長度在1 cm至2 cm的範圍內。
複合材料中所含纖維的實施例包括但不限於碳纖維、玻璃纖維、Kevlar纖維、玄武岩纖維和芳族聚醯胺纖維。在某些實施方式中，纖維是碳纖維。
在某些實施方式中，在步驟b)中使用的處理介質包括稀釋劑和樹脂基材料，該樹脂基材料包括樹脂硬化劑和與第一樹脂可混溶的第二樹脂，使得在步驟b)中形成的混合物中第一樹脂、第二樹脂和稀釋劑的組合與樹脂硬化劑的反應當量比在0.1:1至10:1的範圍內。在某些實施方式中，反應當量比在0.5:1至2:1的範圍內。在某些實施方式中，反應當量比在0.8:1至1.2:1的範圍內。在某些實施方式中，反應當量比為1:1。
在某些實施方式中，在步驟b)中，基於含纖維模塑料的總重量，樹脂基材料的用量範圍為10 wt %至90 wt %。在某些實施方式中，基於含纖維模塑料的總重量，樹脂基材料的用量範圍為15 wt%至70 wt%的範圍內。在某些實施方式中，基於含纖維模塑料的總重量，樹脂基材料的用量範圍為20 wt%至50 wt%的範圍內。
在某些實施方式中，基於樹脂基材料的重量，樹脂基材料中的第二樹脂的量為20 wt%至90 wt%的範圍內。在某些實施方式中，基於樹脂基材料的重量，樹脂基材料中的第二樹脂的量為20 wt%至70 wt%的範圍內。在某些實施方式中，基於樹脂基材料的重量，樹脂基材料中的第二樹脂的量為20 wt%至50 wt%的範圍內。
在某些實施方式中，包含在樹脂基材料中的第二樹脂與包含在複合材料中的第一樹脂相同。
在某些實施方式中，第一樹脂和第二樹脂都選自環氧基樹脂、酚基樹脂、不飽和聚酯基樹脂、呋喃基樹脂、乙烯基酯基樹脂、聚氨酯基樹脂及其組合。
在某些實施方式中，第一樹脂和第二樹脂都是環氧基樹脂。
在步驟b)中使用的稀釋劑的實施例包括反應性稀釋劑、非反應性稀釋劑及其組合。非反應性稀釋劑用於降低混合物的黏度以增強混合物的加工。除了降低混合物的黏度，反應性稀釋劑可以參與與樹脂硬化劑的交聯反應。
在某些實施方式中，步驟b)中所用的稀釋劑為反應性稀釋劑，並且其用量基於含纖維模塑料的總重量為5 wt%至25 wt%的範圍內。
在某些實施方式中，在步驟b)中使用的稀釋劑是非反應性稀釋劑，並且其用量基於含纖維模塑料的總重量為5 wt%至15 wt%的範圍內。
在某些實施方式中，步驟b)中所用的稀釋劑為反應性稀釋劑與非反應性稀釋劑的組合，其用量基於含纖維模塑料的總重量分別為5 wt %至25 wt %的範圍內和5 wt %至15 wt %的範圍內。
在使用非反應性稀釋劑的某些實施方式中，根據本發明的用於製備含纖維模塑料的方法在步驟b)之後，進一步包含從混合物中除去非反應性稀釋劑的步驟。
適用于本發明的製備含纖維模塑料的方法的反應性稀釋劑的實施例，包括但不限於新戊二醇二縮水甘油醚、甲苯基縮水甘油醚、苄基縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、脂肪族縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、1,4-丁二醇二縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、亞烷基縮水甘油醚、苯乙烯、甲基苯乙烯和甲基丙烯酸單體。反應性稀釋劑的實施例可以單獨使用或以兩種或更多種的混合物使用。
適用于根據本發明的含纖維模塑料的製備方法的非反應性稀釋劑的實施例，包括但不限於丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙醇、二甲基甲醯胺、乙酸乙酯、乙酸丁酯和苯甲醇。非反應性稀釋劑的實施例可單獨使用或以兩種或更多種的混合物使用。
可根據步驟b)中具體使用的樹脂基材料和稀釋劑(即，反應性稀釋劑、非反應性稀釋劑及其組合)來調節實施步驟b)的溫度。應注意，當溫度太低時，複合材料不能與稀釋劑和樹脂基材料均勻混合，導致含纖維模塑料的製備困難。另一方面，當溫度太高時，樹脂硬化劑與第一樹脂、第二樹脂和/或反應性稀釋劑之間可能發生過度的固化反應，這也導致含纖維模塑料的製備困難。在某些實施方式中，用於實施步驟b)的溫度在10℃至100℃的範圍內。在某些實施方式中，用於實施步驟b)的溫度在20℃至90℃的範圍內。在某些實施方式中，用於實施步驟b)的溫度在25℃至80℃的範圍內。
本領域公知的各種混合裝置可以用於實施步驟b)，其實施例包括但不限於均化器和捏合機。
在步驟b)中可以任選地使用本領域公知的各種填料。填料的實施例包括但不限於雲母、滑石、高嶺土、矽藻土、膨潤土、海泡石、綠土、蒙脫石、矽灰石、二氧化矽、碳酸鈣、黏土、二硫化鉬、氧化鈦、氧化鋅、氧化銻、多磷酸鈣、石墨、硫酸鋇、硫酸鎂、硼酸鋅和高分子化合物(polymeric compound)。
在步驟b)中可以任選地使用本領域公知的各種添加劑。添加劑的實施例包括但不限於賦予導電性的材料，例如金屬、金屬氧化物、炭黑、石墨粉等；鹵化阻燃劑，例如溴化樹脂和銻基阻燃劑，例如三氧化銻、五氧化銻等；磷基阻燃劑，例如聚磷酸銨、芳族磷酸酯、磷紅等；有機酸金屬鹽基阻燃劑，例如，有機硼酸金屬鹽、有機磷酸金屬鹽、芳族磺醯亞胺金屬鹽等；無機阻燃劑，例如硼酸鋅、鋅、氧化鋅、鋯化合物等；氮基阻燃劑，例如氰尿酸、異氰尿酸、三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、氮化胍等；氟基阻燃劑，例如聚四氟乙烯等；矽氧烷基的阻燃劑，例如，聚矽氧烷等；金屬氫氧化物基阻燃劑，例如氫氧化鋁、氫氧化鎂等；阻燃助劑，例如氧化鎘、氧化鋅、氧化亞銅、氧化銅、氧化亞鐵、氧化鐵、氧化鈷、氧化錳、氧化鉬、氧化錫、氧化鈦等；著色劑；顏料；增滑劑；脫模劑；表面活性劑；分散劑；成核劑，例如雲母、滑石、高嶺土等；增塑劑，例如磷酸酯等；熱穩定劑；抗氧化劑；抗著色劑；UV吸收劑；流動改性劑；發泡劑；抗菌劑；除臭劑；滑動改性劑；和抗靜電劑，例如聚醚酯醯胺等。
在某些實施方式中，在步驟b)中獲得的混合物是團狀模塑料的形式的含纖維模塑料。
在某些實施方式中，根據本發明的用於製備含纖維模塑料的方法在步驟b)之後，還包括使團狀模塑料進行B-階段固化處理的步驟。
在某些實施方式中，根據本發明的用於製備含纖維模塑料的方法還包括，在步驟b)之後，將混合物預成型以獲得含纖維模塑料的步驟c)。在某些實施方式中，藉由壓製混合物以獲得片狀模塑料形式的含纖維模塑料來實施步驟c)。
在某些實施方式中，根據本發明製備含纖維模塑料的方法在步驟c)之後，還包括對片狀模塑料進行B-階段固化處理的步驟。
B-階段固化處理的烘烤溫度和烘烤時間可以根據在步驟b)中具體使用的樹脂基材料和稀釋劑(即，反應性稀釋劑、非反應性稀釋劑及其組合)來調節。應注意，當烘烤溫度太高或烘烤時間太長時，含纖維的模塑料可完全固化，因此不能與其它模塑材料一起進一步加工以生產各種模塑製品。另一方面，當烘烤溫度太低或烘烤時間太短時，如此獲得的含纖維模塑料可能太黏而不能與其它模塑材料一起進一步加工生產各種模塑製品。在某些實施方式中，烘焙溫度在70℃至160℃的範圍內，並且烘焙時間段在1分鐘至60分鐘的範圍內。
藉由本發明方法製備的含纖維模塑料可用於與其它模塑材料一起進一步加工以生產各種模塑製品。
模製品的實施例包括但不限於電氣部件、電子部件、建築構件、汽車內部部件、汽車面板、飛機部件等。
下文將描述本發明的實施例。應當理解，這些實施例是示例性和說明性的，並且不應當被解釋為對本發明的限制。 實施例1：
藉由切割將單向碳纖維預浸材料(製造商：先進國際多技術有限公司，台灣；預浸材料中的樹脂材料是環氧樹脂基材料，下文稱為第一環氧樹脂基材料；碳纖維與第一環氧樹脂基材料的重量比為63:37)粉碎，形成預浸料碎片(尺寸：1英寸×1英寸)。將預浸料碎片置於燒杯中，並向燒杯中加入量足以使預浸料碎片浸入其中的防黏紙去除劑(Epocide 01，可從台灣的Neusauber公司商購獲得)，隨後攪拌以使防黏紙(release paper)與預浸料碎片分離，然後將防黏紙去除劑與防黏紙一起去除，從而獲得第一環氧樹脂基材料和碳纖維的黏性共混物(第一環氧樹脂基材料的含量：30 wt%)。然後，將100g黏性共混物置於另一個燒杯中，隨後加入40g第二環氧樹脂基材料(樹脂P，可從Advanced International Multitech有限公司商購獲得，台灣)和21g甲乙酮(即非反應性稀釋劑)，以獲得混合物。將混合物在70℃下加熱30分鐘，以從中蒸發掉甲乙酮，然後將其在兩個捏合輥之間傳送，以獲得片狀模塑料(140g，碳纖維含量：50 wt%)。
片狀模塑料的照片圖像示於圖2。 實施例2：
將實施例1中得到的預浸料碎片(尺寸：1英寸×1英寸)置於燒杯中，並將量足以使預浸料碎片浸入其中的防黏紙去除劑(Epocide 02，可從台灣的Neusauber公司商購獲得)加入燒杯中，隨後攪拌以將防黏紙與預浸料碎片分離，然後將防黏紙去除劑與防黏紙一起除去，得到第一環氧樹脂基材料和碳纖維的黏性共混物(第一環氧樹脂基材料的含量：5 wt%)。然後，將100g黏性共混物置於另一個燒杯中，隨後加入90g第二環氧樹脂基材料(樹脂P，可從Advanced International Multitech有限公司商購獲得，台灣)和9.5g甲乙酮，以獲得混合物。將混合物在70℃下加熱30分鐘，以從中蒸發掉甲乙酮，然後將其在兩個捏合輥之間傳送，以便獲得片狀模塑料(190g，碳纖維含量：50 wt%)。 實施例3：
將實施例1中得到的預浸料碎片(尺寸：1英寸×1英寸)置於燒杯中，並將量足以使預浸料碎片浸入其中的防黏紙去除劑(Epocide 01，可從台灣的Neusauber公司商購獲得)加入燒杯中，隨後攪拌以將防黏紙與預浸料碎片分離，然後將防黏紙去除劑與防黏紙一起除去，得到第一環氧樹脂基材料和碳纖維的 (第一環氧樹脂基材料的含量：30 wt%)。之後，將100g黏性共混物置於另一個燒杯中，隨後加入33g第二環氧樹脂基材料(包含重量比為6.67:1的環氧樹脂和封端胺硬化劑)和7g乙二醇二縮水甘油醚(即，反應性稀釋劑)，以獲得混合物。將混合物在兩個捏合輥之間傳送，得到片狀模塑料(140g，碳纖維含量：50 wt%)。 實施例4：
將實施例1中得到的預浸料碎片(尺寸：1英寸×1英寸)置於燒杯中，並將量足以使預浸料碎片浸入其中的防黏紙去除劑(Epocide 02，可從台灣的Neusauber公司商購獲得)加入燒杯中，隨後攪拌以將防黏紙與預浸料碎片分離，然後將防黏紙去除劑與防黏紙一起除去，得到第一環氧樹脂基材料和碳纖維的黏性共混物(環氧樹脂基材料的含量：5 wt%)。之後，將100g黏性共混物置於另一個燒杯中，隨後加入42.5g第二環氧樹脂基材料(包含重量比為3.4:1的環氧樹脂和封端胺硬化劑)和47.5g乙二醇二縮水甘油醚，以獲得混合物。將該混合物在兩個捏合輥之間傳送，得到片狀模塑料(190g，碳纖維含量：50 wt%)。 實施例5：
重複實施例2的步驟，不同之處在於將第二環氧樹脂基材料的重量從90g改變為850g，甲乙酮的重量從9.5g改變為142.5g，由此得到片狀模塑料(950g，碳纖維含量：10 wt%)。 實施例6：
重複實施例1的步驟，不同之處在於將第二環氧樹脂基材料的重量從40g變為600g，甲乙酮的重量從21g變為35g，由此得到片狀模塑料(700g，碳纖維含量：10 wt%)。 實施例7：
重複實施例2的步驟，不同之處在於用237.5g乙二醇二縮水甘油醚代替9.5g甲乙酮，用612.5g另一種第二環氧樹脂基材料(含有重量比為5.7:1的環氧樹脂和封閉胺硬化劑)代替90g第二環氧樹脂基材料，並省略加熱，由此獲得片狀模塑料(950g，碳纖維含量：10 wt%)。 實施例8：
重複實施例1的步驟，不同之處在於用35g乙二醇二縮水甘油醚代替21g甲乙酮，用565g另一種第二環氧樹脂基材料(含有重量比為7.8:1的環氧樹脂和封閉胺硬化劑)代替40g第二環氧樹脂基材料，並省略加熱，由此得到片狀模塑料(700g，碳纖維含量：10 wt%)。 實施例9：
重複實施例2的步驟，不同之處在於將第二環氧樹脂基材料的重量從90g變為35g，甲乙酮的重量從9.5g變為20.25g，由此得到片狀模塑料(135g，碳纖維含量：70 wt%)。 比較例1：
重複實施例1的步驟，不同之處在於將甲乙酮的重量從21g改變為28g，由此獲得片狀模塑料(140g，碳纖維含量：50 wt%)。 比較例2：
重複實施例1的步驟，不同之處在於將甲乙酮的重量從21g改變為70g，由此獲得不能形成片狀模塑料的混合物。
混合物的照片圖像示於圖3中。 比較例3：
除了不加入甲乙酮外，重複實施例2的步驟，形成混合物，其中觀察到第一和第二環氧樹脂基材料的附聚(agglomeration)，並且碳纖維與第一和第二環氧樹脂基材料不均勻地共混，從而獲得片狀模塑料(190g，碳纖維含量：50 wt%)。 比較例4：
除了不加入甲乙酮外，重複實施例1的步驟，形成混合物，其中碳纖維不均勻地與第一環氧樹脂基材料和第二環氧樹脂基材料共混，從而獲得片狀模塑料(140g，碳纖維含量：50 wt%)。 比較例5：
重複實施例2的步驟，不同之處在於用57g乙二醇二縮水甘油醚代替9.5g甲乙酮，和用33g另一第二環氧樹脂基材料(含有重量比為3.4:1的環氧樹脂和封閉胺硬化劑)代替90g第二環氧樹脂基材料，和省略加熱以形成混合物，從而獲得片狀模塑料(190g，碳纖維含量：50 wt%)。 比較例6：
重複實施例2的步驟，不同之處在於，在不添加甲乙酮的情況下，將第二環氧樹脂基材料的重量從90g變為850g，並且省略加熱，由此獲得片狀模塑料(950g，碳纖維含量：10 wt%)。 比較例7：
重複實施例2的步驟，不同之處在於甲乙酮的重量從9.5g變為190g，第二環氧樹脂基材料的重量從90g變為850g，由此得到片狀模塑料(950g，碳纖維含量：10 wt%)。 比較例8：
重複實施例1的步驟，不同之處在於用180g的乙二醇二縮水甘油醚代替21g的甲乙酮，且用420g的另一種第二環氧樹脂基材料(含有重量比為8.3:1的環氧樹脂和封端胺硬化劑)代替40g的第二環氧樹脂基材料，並且省略加熱，由此獲得片狀模塑料(700g，碳纖維含量：10 wt%)。 比較例9：
重複實施例1的步驟，不同之處在於不添加甲乙酮和第二環氧樹脂基材料，以獲得黏性共混物，其中第一環氧樹脂基材料不能與碳纖維混合，因此不能用於獲得片狀模塑料。 比較例10：
重複實施例2的步驟，不同之處在於不添加甲乙酮和第二環氧樹脂基材料，以獲得黏性共混物，其中第一環氧樹脂基材料不能與碳纖維混合，因此不能用於獲得片狀模塑料。
黏性共混物的照片圖像示於圖4中。 三點彎曲試驗：
從實施例1-9和比較例1、5和7-9的片狀模塑料中切割樣品(100 mm×20 mm×2 mm)，根據ASTM D-790，使用通用試驗機(製造商：Gotech Testing Machines公司，台灣，型號：GT-AI-7000L)，藉由三點彎曲試驗測量樣品的彎曲強度。三點彎曲試驗以6.3 mm/min的加載速度和80 mm的支撐跨度進行。結果示於下表1中。 表1:
  碳纖維在片狀模塑料中的含量 (wt%)1 第一環氧樹脂基材料在片狀模塑料中的含量 (wt%)1 第二環氧樹脂基材料在片狀模塑料中的添加量 (wt%)1 乙二醇二縮水甘油醚的添加量 (wt%)1 甲乙酮的添加量 (wt%)1 彎曲強度 (MPa)
實施例1 50 21.43 28.57 0 15 498
實施例2 50 2.64 47.36 0 5 512
實施例3 50 21.43 23.57 5 0 473
實施例4 50 2.64 22.36 25 0 420
實施例5 10 0.53 89.47 0 15 123
實施例6 10 4.29 85.71 0 5 158
實施例7 10 0.53 64.47 25 0 111
實施例8 10 4.29 80.71 5 0 165
實施例9 70 4.07 25.93 0 15 479
比較例1 50 21.43 28.57 0 20 20
比較例2 -2 -2 -2 0 503 -
比較例3 50 2.64 47.36 0 0 10-50 不均勻混合
比較例4 50 21.43 28.57 0 0 10-50 不均勻混合
比較例5 50 2.64 17.36 30 0 57
比較例6 10 0.53 89.47 0 0 5-30 不均勻混合
比較例7 10 0.53 89.47 0 20 37
比較例8 10 4.29 60.00 25.71 0 65
比較例9 -2 -2 -2 0 0 -
比較例10 -2 -2 -2 0 0 -
1:基於片狀模塑料的總重量 2:未能獲得片狀模塑料 3:基於由此獲得的混合物的總重量
如表1所示，實施例1-9的片狀模塑料具有令人滿意的彎曲強度值，範圍為111 MPa -512 MPa。
相反地，在比較例1和7中，基於片狀模塑料的總重量，甲乙酮(非反應性稀釋劑的實施例)的添加量為20 wt% (即，大於15 wt%)，因此，由此獲得的片狀模塑料的撓曲強度顯著降低。
在比較例2中，基於由此獲得的混合物總重量，甲乙酮的添加量為50 wt% (即，遠大於15 wt%)，並且該混合物不能預成型為片狀模塑料。
在比較例3、4和6中，由於既不添加甲乙酮也不添加乙二醇二縮水甘油醚(反應性稀釋劑的實施例)，因此碳纖維不均勻地分散在由此形成的混合物中。
在比較例5和8中，基於片狀模塑料總重量，乙二醇二縮水甘油醚的添加量為30 wt% (即，大於25 wt%)，因此，由此得到的片狀模塑料的撓曲強度顯著降低。
在比較例9和10中，由於沒有添加環氧樹脂基材料、甲乙酮和乙二醇二縮水甘油醚，因此碳纖維不均勻地分散在由此形成的混合物中。
鑒於上述，在根據本發明的製備含纖維模塑料的方法中，將預浸料廢料碎片與特定量的稀釋劑和樹脂基材料混合，以形成混合物，其中將反應當量比控制在特定範圍內。因此，由此製備的含纖維模塑料具有可根據特定要求調節的纖維含量，並且具有令人滿意的機械性能以用於與其它模塑材料進一步加工，從而生產各種模塑製品。
在以上描述中，出於解釋的目的，已經闡述了許多具體細節以便提供對實施方式的透徹理解。然而，對於本領域技術人員來說，顯然可以在沒有這些具體細節中的一些情況下實踐一個或多個其它實施方式。還應當理解，在整個說明書中對“一個實施方式”、“實施方式”、具有序號指示的實施方式等的引用意味著特定特徵、結構或特性可以包括在本發明的實踐中。還應當理解，在描述中，為了使本發明精簡並幫助理解各個發明方面，有時將各個特徵一起分組在單個實施方式、附圖或其描述中，並且在適當的情況下，在本發明的實踐中，來自一個實施方式的一個或多個特徵或具體細節可以與來自另一實施方式的一個或多個特徵或具體細節一起實踐。
雖然已經結合被認為是示例性實施方式的內容描述了本發明，但是應當理解，本發明不限於所公開的(一個或多個)實施方式，而是意圖覆蓋包括在最廣泛解釋的精神和範圍內的各種佈置，以便涵蓋所有這樣的修改和等效佈置。
a,b:步驟
在以下參照附圖對實施方式的詳細描述中，本發明的其他特徵和優點將變得顯而易見，在附圖中： 圖1是根據本發明的用於製備含纖維模塑料的方法的流程圖； 圖2是實施例1的片狀模塑料的照片圖像； 圖3是比較例2的混合物的照片圖像；以及 圖4是比較例10的黏性共混物的照片圖像。
a,b:步驟

Claims (24)

  1. 一種用於製備含纖維模塑料的方法，其包括以下步驟： a)提供複合材料，所述複合材料包括第一樹脂和用所述第一樹脂浸漬的纖維；以及 b)將所述複合材料與包含稀釋劑的處理介質混合以形成混合物。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，在步驟b)中，所述處理介質進一步包括樹脂基材料，所述樹脂基材料包括樹脂硬化劑和與所述第一樹脂可混溶的第二樹脂。
  3. 如請求項2所述的方法，其中，在步驟b)中，所述混合物中的所述第一樹脂、所述第二樹脂和所述稀釋劑的組合與所述樹脂硬化劑的反應當量比在0.1:1至10:1的範圍內。
  4. 如請求項2所述的方法，其中，在步驟b)中，基於所述含纖維模塑料的總重量，所述樹脂基材料的用量為10wt%至90wt%的範圍內。
  5. 如請求項1所述的方法，其中，在步驟b)中，所述稀釋劑選自反應性稀釋劑、非反應性稀釋劑及其組合。
  6. 如請求項5所述的方法，其中，所述稀釋劑為反應性稀釋劑，其用量基於所述含纖維模塑料的總重量為5 wt%至25 wt%的範圍內。
  7. 如請求項5所述的方法，其中，所述稀釋劑是非反應性稀釋劑，其用量基於所述含纖維模塑料的總重量為5 wt%至15 wt%的範圍內。
  8. 如請求項7所述的方法，其進一步包括，在步驟b)之後，從所述混合物中除去所述非反應性稀釋劑的步驟。
  9. 如請求項5所述的方法，其中，所述稀釋劑為所述反應性稀釋劑與所述非反應性稀釋劑的組合，其用量基於所述含纖維模塑料的總重量分別為5 wt%至25 wt%的範圍內和5 wt%至15 wt%的範圍內。
  10. 如請求項9所述的方法，其進一步包括，在步驟b)之後，從所述混合物中除去所述非反應性稀釋劑的步驟。
  11. 如請求項5所述的方法，其中，所述反應性稀釋劑選自新戊二醇二縮水甘油醚、甲苯基縮水甘油醚、苄基縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、脂肪族縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、1,4-丁二醇二縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、亞烷基縮水甘油醚、苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸單體及其組合。
  12. 如請求項5所述的方法，其中，所述非反應性稀釋劑選自丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙醇、二甲基甲醯胺、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯甲醇及其組合。
  13. 如請求項1所述的方法，其中，步驟b)在10℃~100℃的溫度範圍內進行。
  14. 如請求項2所述的方法，其中，基於所述樹脂基材料的重量，所述樹脂基材料中的所述第二樹脂的量為20wt%至90wt%的範圍內。
  15. 如請求項2所述的方法，其中，所述第二樹脂與所述第一樹脂相同。
  16. 如請求項15所述的方法，其中，所述第一樹脂和所述第二樹脂都選自環氧基樹脂、酚基樹脂、不飽和聚酯基樹脂、呋喃基樹脂、乙烯基酯基樹脂、聚氨酯基樹脂及其組合。
  17. 如請求項16所述的方法，其中，所述第一樹脂和所述第二樹脂都是環氧基樹脂。
  18. 如請求項1所述的方法，其中，在步驟b)中獲得的所述混合物是團狀模塑料形式的含纖維模塑料。
  19. 如請求項18所述的方法，其進一步包括，在步驟b)之後，對所述團狀模塑料進行B-階段固化處理的步驟。
  20. 如請求項1所述的方法，其進一步包括，在步驟b)之後，以下步驟： c)將所述混合物預成型，得到所述含纖維模塑料。
  21. 如請求項20所述的方法，其中，藉由壓製所述混合物以獲得片狀模塑料形式的含纖維模塑料來實施步驟c)。
  22. 如請求項21所述的方法，其進一步包括，在步驟c)之後，對所述片狀模塑料進行B-階段固化處理的步驟。
  23. 如請求項1所述的方法，其中，在步驟a)中，所述複合材料包括複合碎片，每一個複合碎片為所述第一樹脂和所述纖維的部分固化結構的形式。
  24. 如請求項23所述的方法，其進一步包括，在步驟a)之前，藉由切割使複合餘料碎裂以獲得複合碎片的步驟。
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