專利名稱：一種熱塑性樹脂復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于樹脂材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱塑性樹脂復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
熱塑性樹脂復(fù)合材料，特別是連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性樹脂復(fù)合材料具有許多突出的性能優(yōu)點(diǎn)，例如抗沖擊破壞性能好、損傷后易修復(fù)、預(yù)浸料可以長期保存、制品可以回收重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。因而近年來得到了巨大的發(fā)展，相應(yīng)的制備技術(shù)也得到了很大的突破。然 而，由于我國熱塑性復(fù)合材料還處于研究的初級階段，因此品種比較單一，其成型工藝也不很成熟，應(yīng)用范圍也需要進(jìn)一步的拓寬。目前我國的車輛的車門大部分采用鋼鐵制成。鋼制車門重量比較重，影響車輛的載重量。鋼制車門在使用的過程中銹蝕嚴(yán)重，腐蝕破損后不易修補(bǔ)，車門壽命短，更換量大。鋼制車門在裝卸及運(yùn)輸貨物的過程中受力不均容易導(dǎo)致車門變形，門縫間隙變大，造成貨物漏撒財(cái)產(chǎn)損失。另外，鋼制車門所用的鋼材生產(chǎn)時(shí)耗用能源較大，污染嚴(yán)重，又是不可再生資源，同時(shí)制造成本也較高。因此，業(yè)界一直在尋找一種能夠代替鋼材的材料來制造車門，同時(shí)達(dá)到車輛減重、節(jié)能減排、清潔環(huán)保的目的。早期人們采用短纖維增強(qiáng)的熱固性樹脂基復(fù)合材料，如片狀模塑料(SMC)替代鋼材來制造車門，取得了一定的良好效果。例如SMC車門比較輕，達(dá)到了車輛減重的效果。此外SMC車門還具有耐腐蝕、耐酸堿、抗老化、免油漆等優(yōu)點(diǎn)。然而，SMC車門仍然存在一些缺陷，比如抗沖擊性能較差，破損不易修補(bǔ)，生產(chǎn)時(shí)使用大量溶劑造成環(huán)境污染，難以回收重
復(fù)利用等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱塑性樹脂復(fù)合材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種將上述熱塑性樹脂復(fù)合材料制成車門的方法，制備得到的車門與傳統(tǒng)的鋼制車門和SMC車門等相比較具有重量輕、抗沖擊破壞性能好、容易修補(bǔ)、可回收、綜合性能優(yōu)良等諸多的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種熱塑性樹脂復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括以下組分和重量百分含量連續(xù)纖維40-80%， 熱塑性樹脂 20 30 %，阻燃劑0-18%，抗紫外劑0_9%，抗氧劑0_3%。
所述的連續(xù)纖維長度> O. I米，選自有機(jī)纖維、無機(jī)纖維、礦物纖維或金屬纖維中的一種或幾種的混合物；進(jìn)一步，有機(jī)纖維選自芳香族聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、粘膠纖維或天然動植物纖維，無機(jī)纖維選自玻璃纖維、碳纖維或硼纖維；礦物纖維選自玄武巖纖維或者石棉纖維；金屬纖維選自不銹鋼纖維、銅纖維、鐵鉻鋁纖維或鋁纖維。所述的熱塑性樹脂選自聚烯烴、熱塑性聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯PC、其它通用塑料或高性能工程塑料中的一種或幾種的混合物；其中聚烯烴選自聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯；熱塑性聚酯選自聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT);聚酰胺選自尼龍6(PA6)、尼龍66(PA66)、尼龍12(PA12)、尼龍1212(PA1212)或尼龍612 (PA612);其他通用塑料選自聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)或高抗沖聚苯乙烯(HIPS);高性能工程塑料選自聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)或聚醚酰亞胺(PEI)。所述的阻燃劑選自氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸三(2、3_ 二氯丙基)酯(簡稱TDCPP)、聚磷酸銨、八溴醚、磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、三聚氰胺聚磷酸鹽(簡稱MPP)、硼酸鋅、三氧化二銻、十溴二苯乙烷、包覆紅磷、三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯(簡稱 TBC)、磷酸三(β-氯乙基)酯(簡稱TCEP)、三氯丙基磷酸酯(簡稱TCPP)、甲基膦酸二甲酯(簡稱DMMP)、三聚氰胺氰尿酸鹽(簡稱MCA)、十溴二苯醚、磷酸三異丙基苯酯(簡稱IPPP)、聚磷酸銨或聚四氟乙烯微粉的一種或幾種的混合物。所述的抗紫外劑選自2，4_ 二羥基二苯甲酮(簡稱UV-0)、2_羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(簡稱UV-531)、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(簡稱UV-9)、2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑(簡稱UV-P)、2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑(簡稱UV-326)、2-(2'-羥基-3'，5' - 二叔丁基苯基)_5_氯代苯并三唑(簡稱UV-327)、2-(2'-羥基-3'，5' - 二戊基苯基)苯并三唑(簡稱UV-328)、2_(2'-羥基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑(簡稱UV-329)、2_苯基苯并咪唑-5-磺酸(簡稱UV-T)、2-(2’_羥基-3’，5’雙(a，a-二甲基芐基)苯基)苯并三唑(簡稱UV-234)、2_ (2H-苯并三唑-2-基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚(簡稱UV-571)、丁二酸與(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-I-哌啶醇的聚合物)(簡稱光穩(wěn)定劑622)、雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(簡稱光穩(wěn)定劑770)、雙(3，5- 二叔丁基-4羥基芐基磷酸單乙酯)鎳(光穩(wěn)定劑802)或聚 _{[6-[ (I, I, 3, 3,-四甲基丁基)-胺基]1，3, 5, - 二嚷-2,4- 二基][(2, 2,6,6-四甲基哌啶基)_亞胺基]-I，6-己烷二基-[(2，2，6，6_四甲基哌啶基)-亞胺基]}(簡稱光穩(wěn)定劑944)中的一種或幾種的混合物。所述的抗氧劑選自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡稱抗氧劑1010)、β -(3, 5-二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸正十八碳醇酯(簡稱抗氧劑1076)、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(簡稱抗氧劑168)、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(簡稱抗氧劑264)或N, N'-雙-(3-(3, 5-二叔丁基-4-輕基苯基)丙酰基)己二胺(簡稱抗氧劑1098)中的一種或幾種的混合物。本發(fā)明還提供了一種上述熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟(I)纖維開卷展絲鋪平；(2)單向纖維布浸潰將重量百分含量為20 30%的熱塑性樹脂、重量百分含量0-18%的阻燃劑、重量百分含量為O 9%的抗紫外劑和重量百分含量為O 3%的抗氧齊U，混合均勻后，通過螺桿擠出機(jī)熔融擠出后注入浸膠池內(nèi)，然后將展絲鋪平后的單向纖維布通過浸膠池，進(jìn)行單向纖維布浸潰；(3)冷卻壓平浸潰后的單向纖維布引入冷卻輥，使熱塑性樹脂冷卻并與纖維結(jié)合在一起，同時(shí)冷卻輥將浸潰后的單向纖維布壓平，形成熱塑性樹脂復(fù)合材料，也稱之為單向纖維浸潰帶(4)收卷成型單向纖維浸潰帶的溫度降至室溫，通過牽引卷繞裝置卷繞成型。所述的纖維開卷展絲鋪平是將連續(xù)纖維開卷后，經(jīng)過導(dǎo)絲輥依靠張力的作用使纖維絲束打開鋪平，形成單向纖維布，一個(gè)纖維束完全展開后其寬度為5. 5mm 6. 5mm,根據(jù)需要的單向纖維布的幅寬來確定所需要的纖維束的個(gè)數(shù)。所述的浸膠池內(nèi)設(shè)有浸膠輥，浸膠輥的數(shù)量> I個(gè)。 本發(fā)明還提供了一種將上述熱塑性樹脂復(fù)合材料制成車門的方法，該方法包括以下步驟(I)單向纖維浸潰帶鋪層；將熱塑性樹脂復(fù)合材料即單向纖維浸潰帶裁割成所需的尺寸交替疊放鋪層；(2)浸潰帶加熱加壓成型制成復(fù)合材料板材；將鋪層好的浸潰帶由傳送帶導(dǎo)入壓延輥加壓裝置，熱壓復(fù)合后的浸潰帶再經(jīng)過冷卻輥使熱塑性樹脂復(fù)合材料降溫冷卻凝固，從而使熱塑性樹脂復(fù)合材料成型；(3)復(fù)合材料預(yù)加熱；成型后的熱塑性樹脂復(fù)合材料由切割機(jī)裁割成所需尺寸，然后通過傳送帶送入烘道進(jìn)行預(yù)加熱處理；(4)復(fù)合材料在模具中加壓成型；熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)加熱后軟化，迅速送入模具進(jìn)行加壓成型，冷卻后脫模得到熱塑性樹脂復(fù)合材料車門。所述的步驟(I)中鋪層根據(jù)產(chǎn)品的厚度要求來確定疊放的層數(shù)，最終產(chǎn)品的厚度為單層浸潰帶厚度的整數(shù)倍；同時(shí)根據(jù)性能設(shè)計(jì)要求采用0° /45° /90°的交替的鋪層方式。所述的壓延輥的加熱方式采用電加熱或?qū)嵊图訜岱绞?，壓延輥的壓力控制在O. 2MPa I. OMPa 之間。所述的壓延輥加壓裝置中，熱輥的表面溫度必須足夠高以保持使樹脂膜處于熔融流動狀態(tài)，便于多層浸潰帶的結(jié)合；對于結(jié)晶聚合物樹脂，熱輥的表面溫度應(yīng)高于樹脂的熔融溫度，對于非晶聚合物樹脂，熱輥的表面溫度應(yīng)高于其加工流動溫度。所述的冷卻輥采用的冷卻方式為風(fēng)冷或水冷。所述的烘道可采用電熱絲加熱或者紅外加熱方式，烘道的溫度應(yīng)足以使復(fù)合材料適當(dāng)軟化即可，不宜過高或者過低，烘道溫度一般應(yīng)設(shè)置在樹脂熔融溫度附近，具體數(shù)值需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。由本發(fā)明方法制備得到的車門，適用于火車、貨車或集裝箱等不同種類的車輛。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果I、本發(fā)明的熱塑性樹脂復(fù)合材料，采用的原材料均為常用的塑料和纖維，價(jià)格低廉，獲取非常容易，市場采購即可。2、本發(fā)明的熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法，可以是間歇式生產(chǎn)，也可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)；連續(xù)化生產(chǎn)的效率大大提高，生產(chǎn)的成本相應(yīng)大幅度降低；該制備方法的設(shè)備投入低，工藝簡單，經(jīng)濟(jì)適用。3、由本發(fā)明的熱塑性樹脂復(fù)合材料制備得到的車門具有可整體成型、綜合性能優(yōu)異、抗沖擊性能好、不易破損、不易產(chǎn)生永久變形、耐腐蝕、重量輕、生產(chǎn)過程清潔環(huán)保無污染、制品可以回收重復(fù)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)；可以用來替代鋼制車門，起到“以塑代鋼、節(jié)能環(huán)?！钡牧己眯Ч?。4、由本發(fā)明的熱塑性樹脂復(fù)合材料制備得到的車門，克服了鋼制車門以及熱固性復(fù)合材料車門的缺點(diǎn)，具有重量輕，抗沖擊韌性高，車門不易產(chǎn)生變形，破損修補(bǔ)容易，生產(chǎn)過程不使用溶劑清潔無污染，制品可以回收 重復(fù)利用，綜合性能優(yōu)良等諸多的優(yōu)點(diǎn)；該車門與傳統(tǒng)的鋼制車門和SMC車門等相比較具有重量輕、抗沖擊破壞性能好、容易修補(bǔ)、可回收、綜合性能優(yōu)良等諸多的優(yōu)點(diǎn)。5、由本發(fā)明的熱塑性樹脂復(fù)合材料制備得到的車門，其制備方法具有成型工藝簡單，設(shè)備投入及維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以制造小、中、大三種型號的車門適用于火車、貨車、集裝箱等不同種類的車輛；適合間歇性或連續(xù)化生產(chǎn)，可以進(jìn)行大批量投產(chǎn)。6、本發(fā)明的復(fù)合材料制備方法簡單易行，設(shè)備投入低?？砷g歇式生產(chǎn)也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，所制備的復(fù)合材料性能穩(wěn)定。7、本發(fā)明的復(fù)合材料制備方法不適用溶劑，無有毒物質(zhì)釋放，不需要額外處理溶劑或有毒釋放物的設(shè)備投入，環(huán)保節(jié)能。


圖I為本發(fā)明的復(fù)合材料制備工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明的車門制造方法示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例I連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料小型貨車車門配方連續(xù)玻璃纖維(纖維長度120米)10公斤(重量百分含量40% )聚丙烯樹脂7· 5公斤(重量百分含量30% )阻燃劑十溴二苯乙烷3· 5公斤(重量百分含量14% )阻燃劑三氧化二銻1公斤(重量百分含量4% )抗紫外劑UV531 :2. 25公斤(重量百分含量9 % )抗氧劑168 0. 75公斤(重量百分含量3% )如圖I所示，首先制備熱塑性樹脂復(fù)合材料，即單向玻璃纖維聚丙烯浸潰帶。將連續(xù)玻璃纖維卷I開卷拉出連續(xù)玻璃纖維束2，經(jīng)過導(dǎo)絲輥3和導(dǎo)絲輥4依靠張力的作用使玻璃纖維束打開展絲鋪平，形成單向玻璃纖維布。所需要的纖維束的個(gè)數(shù)為60。將聚丙烯樹月旨、十溴二苯乙烷、三氧化二銻、UV531和抗氧劑168按比例混合均勻后通過螺桿擠出機(jī)熔融擠出后注入浸膠池5內(nèi)，然后將展絲鋪平后的單向玻璃纖維布通過浸膠池，進(jìn)行單向玻璃纖維布浸潰。浸膠池內(nèi)設(shè)有浸膠棍6,浸膠棍的數(shù)量為3個(gè)。單向玻璃纖維布經(jīng)過浸膠池，樹脂熔融物附著在玻璃纖維上起到浸潤的作用。浸潰后的單向玻璃纖維布引入冷卻輥裝置7，使聚丙烯樹脂冷卻并與玻璃纖維結(jié)合在一起，同時(shí)冷卻輥將浸潰后的單向玻璃纖維布壓平，得到單向玻璃纖維浸潰帶，即連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。當(dāng)單向玻璃纖維浸潰帶的溫度降至室溫即可通過牽引卷繞裝置8卷繞成型，便于包裝和運(yùn)輸。該復(fù)合材料的性能如下拉伸強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1447) 23IMPa彎曲強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1449) 225MPa缺口沖擊強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1451) :126. 7KJ/m2車門的制造方法如圖2所示，先將單向玻璃纖維聚丙烯浸潰帶9裁剪成所需尺寸后進(jìn)行疊放鋪層，鋪層方式為0°和90°方向交替鋪層。疊放層數(shù)30層。鋪層好的 聚丙烯浸潰帶由傳送帶導(dǎo)入壓延輥加壓裝置10，壓延輥裝置由熱壓輥和冷卻輥組成，壓延輥采用導(dǎo)熱油加熱的方式，冷卻輥采用通循環(huán)冷卻水的辦法來降溫。鋪層好的浸潰帶首先進(jìn)入熱壓輥，熱輥的表面溫度為230°C，浸潰帶上的熱塑性樹脂在熱壓的作用下熔融將多層浸潰帶粘合在一起。壓延輥的壓力為O. 2MPa。熱壓復(fù)合后的浸潰帶再經(jīng)過冷卻輥使樹脂降溫冷卻凝固，從而使復(fù)合材料成型。成型后的復(fù)合材料由切割機(jī)11裁割成所需尺寸，然后通過傳送帶送入烘道12進(jìn)行預(yù)加熱處理，烘道采用紅外加熱方式，烘道溫度設(shè)置為230°C。復(fù)合材料經(jīng)過烘道預(yù)加熱后軟化，迅速送入模具13進(jìn)行加壓成型，然后在模具中冷卻后脫模得到產(chǎn)品14連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料貨車門。本車門與傳統(tǒng)使用的鋼制車門比較具有重量輕，抗沖擊，不產(chǎn)生永久變形的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例2連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料運(yùn)貨火車車門配方連續(xù)玻璃纖維(纖維長度250米):30公斤(重量百分含量60% )聚丙烯樹脂12· 5公斤(重量百分含量25% )阻燃劑十溴二苯乙烷3· 5公斤(重量百分含量7% )阻燃劑三氧化二銻1公斤(重量百分含量2% )抗紫外劑UV531 1. 25公斤(重量百分含量2. 5% ) 抗紫外劑光穩(wěn)定劑944 :1公斤(重量百分含量2.0%)抗氧劑1010 0. 75公斤(重量百分含量I. 5% )首先制備熱塑性樹脂復(fù)合材料，即單向玻璃纖維聚丙烯浸潰帶。將連續(xù)玻璃纖維卷開卷拉出連續(xù)玻璃纖維束，經(jīng)過導(dǎo)絲輥和導(dǎo)絲輥依靠張力的作用使玻璃纖維束打開展絲鋪平，形成單向玻璃纖維布。所需要的纖維束的個(gè)數(shù)為100。將聚丙烯樹脂、十溴二苯乙烷、三氧化二銻、UV531、光穩(wěn)定劑944、和抗氧劑1010按比例混合均勻后通過螺桿擠出機(jī)熔融擠出后注入浸膠池內(nèi)，然后將展絲鋪平后的單向玻璃纖維布通過浸膠池，進(jìn)行單向玻璃纖維布浸潰。浸膠池內(nèi)設(shè)有浸膠輥，浸膠輥的數(shù)量為5個(gè)。單向玻璃纖維布經(jīng)過浸膠池，樹脂熔融物附著在玻璃纖維上起到浸潤的作用。浸潰后的單向玻璃纖維布引入冷卻輥裝置，使聚丙烯樹脂冷卻并與玻璃纖維結(jié)合在一起，同時(shí)冷卻輥將浸潰后的單向玻璃纖維布壓平，得到單向玻璃纖維浸潰帶，即連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。當(dāng)單向玻璃纖維浸潰帶的溫度降至室溫即可通過牽引卷繞裝置卷繞成型，便于包裝和運(yùn)輸。該復(fù)合材料的性能如下拉伸強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1447) 325MPa彎曲強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1449) 318MPa缺口沖擊強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1451) :150. 3KJ/m2先將單向玻璃纖維聚丙烯浸潰帶裁剪成所需尺寸后進(jìn)行疊放鋪層，鋪層方式為0° /45° /90°方向交替鋪層。疊放層數(shù)50層。鋪層好的聚丙烯浸潰帶由傳送帶導(dǎo)入壓延棍加壓裝置，壓延棍裝置由熱壓棍和冷卻棍組成，壓延棍采用電加熱的方式，冷卻棍采用通循環(huán)冷卻水的辦法來降溫。鋪層好的浸潰帶首先進(jìn)入熱壓輥，熱輥的表面溫度為240°C，
浸潰帶上的熱塑性樹脂在熱壓的作用下熔融將多層浸潰帶粘合在一起。壓延輥的壓力為IMPa0熱壓復(fù)合后的浸潰帶再經(jīng)過冷卻輥使樹脂降溫冷卻凝固，從而使復(fù)合材料成型。成型后的復(fù)合材料由切割機(jī)裁割成所需尺寸，然后通過傳送帶送入烘道進(jìn)行預(yù)加熱處理，烘道采用紅外加熱方式，烘道溫度設(shè)置為230°C。復(fù)合材料經(jīng)過烘道預(yù)加熱后軟化，迅速送入模具進(jìn)行加壓成型，然后在模具中冷卻后脫模得到產(chǎn)品連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料火車門。本復(fù)合材料火車門與目前大量使用的鋼制火車門比較，重量輕50%以上，大大提高了載貨量。并且本復(fù)合材料火車門耐腐蝕、抗沖擊韌性高，不產(chǎn)生永久變形。可以經(jīng)受鏟車、叉車等的擠壓頂撞等。并且破損后修復(fù)非常容易。實(shí)施例3碳纖維增強(qiáng)尼龍66高強(qiáng)度防彈車門配方 碳纖維T300 (纖維長度300米)16公斤(重量百分含量80 % )尼龍66 -A公斤(重量百分含量20% )阻燃劑0抗紫外劑0抗氧劑0首先制備熱塑性樹脂復(fù)合材料，即單向碳纖維聚丙烯浸潰帶。將連續(xù)碳纖維卷開卷拉出連續(xù)碳纖維束，經(jīng)過導(dǎo)絲輥和導(dǎo)絲輥依靠張力的作用使碳纖維束打開展絲鋪平，形成單向碳纖維布。所需要的纖維束的個(gè)數(shù)為50。將尼龍66通過螺桿擠出機(jī)熔融擠出后注入浸膠池內(nèi)，然后將展絲鋪平后的單向碳纖維布通過浸膠池，進(jìn)行單向碳纖維布浸潰。浸膠池內(nèi)設(shè)有浸膠輥，浸膠輥的數(shù)量為I個(gè)。單向碳纖維布經(jīng)過浸膠池，樹脂熔融物附著在碳纖維上起到浸潤的作用。浸潰后的單向碳纖維布引入冷卻輥裝置，使聚丙烯樹脂冷卻并與碳纖維結(jié)合在一起，同時(shí)冷卻輥將浸潰后的單向碳纖維布壓平，得到單向碳纖維浸潰帶，即連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。當(dāng)單向碳纖維浸潰帶的溫度降至室溫即可通過牽引卷繞裝置卷繞成型，便于包裝和運(yùn)輸。該復(fù)合材料的性能如下拉伸強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1447) 405MPa彎曲強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1449) 364MPa缺口沖擊強(qiáng)度(測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1451) 245KJ/m2防彈車門的制造方法，先將碳纖維浸潰帶裁剪成所需尺寸后進(jìn)行疊放鋪層，鋪層方式為0° /90°方向交替鋪層。疊放層數(shù)30層。鋪層好的尼龍66浸潰帶由傳送帶導(dǎo)入壓延棍加壓裝置，壓延棍裝置由熱壓棍和冷卻棍組成，壓延棍采用電加熱的方式，冷卻棍采用通循環(huán)冷卻水的辦法來降溫。鋪層好的浸潰帶首先進(jìn)入熱壓輥，熱輥的表面溫度為280°C，浸潰帶上的熱塑性樹脂在熱壓的作用下熔融將多層浸潰帶粘合在一起。壓延輥的壓力控制在O. 6MPa。熱壓復(fù)合后的浸潰帶再經(jīng)過冷卻輥使樹脂降溫冷卻凝固，從而使復(fù)合材料成型。成型后的復(fù)合材料由切割機(jī)裁割成所需尺寸，然后通過傳送帶送入烘道進(jìn)行預(yù)加熱處理，烘道采用紅外加熱方式，烘道溫度設(shè)置為280°C。復(fù)合材料經(jīng)過烘道預(yù)加熱后軟化，迅速送入模具進(jìn)行加壓成型，然后在模具中冷卻后脫模得到產(chǎn)品碳纖維增強(qiáng)尼龍66高強(qiáng)度防彈車門。本防彈車門具有質(zhì)輕強(qiáng)度高韌性好的優(yōu)點(diǎn)，安裝簡單?？勺鳛檐娪密囕v的車門使用，具有防彈片擊穿的效果。上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的 一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料包括以下組分和重量百分含量: 連續(xù)纖維 40-80%， 熱塑性樹脂 20 30%， 阻燃劑0-18%， 抗紫外劑 0_9%， 抗氧劑0-3%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于所述的連續(xù)纖維長度>O.I米，選自有機(jī)纖維、無機(jī)纖維、礦物纖維或金屬纖維中的一種或幾種的混合物；進(jìn)一步，有機(jī)纖維選自芳香族聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、粘膠纖維或天然動植物纖維，無機(jī)纖維選自玻璃纖維、碳纖維或硼纖維；礦物纖維選自玄武巖纖維或者石棉纖維；金屬纖維選自不銹鋼纖維、銅纖維、鐵鉻鋁纖維或鋁纖維；所述的熱塑性樹脂選自聚烯烴、熱塑性聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯PC、其它通用塑料或高性能工程塑料中的一種或幾種的混合物；其中聚烯烴選自聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯；熱塑性聚酯選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丙二醇酯；聚酰胺選自尼龍6、尼龍66、尼龍12、尼龍1212或尼龍612 ;其他通用塑料選自聚氯乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚苯乙烯或高抗沖聚苯乙烯；高性能工程塑料選自聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚苯醚或聚醚酰亞胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于所述的阻燃劑選自氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸三(2、3_ 二氯丙基)酯、聚磷酸銨、八溴醚、磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、三聚氰胺聚磷酸鹽、硼酸鋅、三氧化二銻、十溴二苯乙烷、包覆紅磷、三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯、磷酸三氯乙基)酯、三氯丙基磷酸酯、甲基膦酸二甲酯、三聚氰胺氰尿酸鹽、十溴二苯醚、磷酸三異丙基苯酯、聚磷酸銨或聚四氟乙烯微粉的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于所述的抗紫外劑選自2，4_ 二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5_氯代苯并三唑、2-C -羥基-3'，5; - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羥基-3'，5' - 二戊基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸、2-(2’_羥基_3’，5’雙(a，a-二甲基芐基)苯基)苯并三唑、2- (2H-苯并三唑-2-基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚、丁二酸與(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-I-哌啶醇的聚合物)、雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(3，5-二叔丁基-4羥基芐基磷酸單乙酯)鎳或聚-{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)-胺基]1，3，5，-三嗪-2，4-二基][(2，2，6，6_四甲基哌啶基)-亞胺基]-1，6-己烷二基-[(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亞胺基]}中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑選自四[β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或N，N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺中的一種或幾種的混合物。
6.權(quán)利要求I至5任一所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)纖維開卷展絲鋪平； (2)單向纖維布浸潰將重量百分含量為20 30%的熱塑性樹脂、重量百分含量0-18%的阻燃劑、重量百分含量為O 9%的抗紫外劑和重量百分含量為O 3%的抗氧齊U，混合均勻后，通過螺桿擠出機(jī)熔融擠出后注入浸膠池內(nèi)，然后將展絲鋪平后的單向纖維布通過浸膠池，進(jìn)行單向纖維布浸潰； (3)冷卻壓平浸潰后的單向纖維布引入冷卻輥，使熱塑性樹脂冷卻并與纖維結(jié)合在一起，同時(shí)冷卻輥將浸潰后的單向纖維布壓平，形成熱塑性樹脂復(fù)合材料，也稱之為單向纖維浸潰帶； (4)收卷成型單向纖維浸潰帶的溫度降至室溫，通過牽引卷繞裝置卷繞成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的纖維開卷展絲鋪平是將連續(xù)纖維開卷后，經(jīng)過導(dǎo)絲輥依靠張力的作用使纖維絲束打開鋪平，形成單向纖維布；所述的浸膠池內(nèi)設(shè)有浸膠輥，浸膠輥的數(shù)量> I個(gè)。
8.采用權(quán)利要求I至5任一所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料制成車門的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)單向纖維浸潰帶鋪層；將熱塑性樹脂復(fù)合材料即單向纖維浸潰帶裁割成所需的尺寸交替疊放鋪層； (2)浸潰帶加熱加壓成型制成復(fù)合材料板材；將鋪層好的浸潰帶由傳送帶導(dǎo)入壓延輥加壓裝置，熱壓復(fù)合后的浸潰帶再經(jīng)過冷卻輥，使熱塑性樹脂復(fù)合材料降溫冷卻凝固，從而使熱塑性樹脂復(fù)合材料成型； (3)復(fù)合材料預(yù)加熱；成型后的熱塑性樹脂復(fù)合材料由切割機(jī)裁割成所需尺寸，然后通過傳送帶送入烘道進(jìn)行預(yù)加熱處理； (4)復(fù)合材料在模具中加壓成型；熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)加熱后軟化，迅速送入模具進(jìn)行加壓成型，冷卻后脫模得到熱塑性樹脂復(fù)合材料車門。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料制成車門的方法，其特征在于所述的步驟(I)中鋪層根據(jù)產(chǎn)品的厚度要求來確定疊放的層數(shù)，最終產(chǎn)品的厚度為單層浸潰帶厚度的整數(shù)倍；同時(shí)根據(jù)性能設(shè)計(jì)要求采用0° /45° /90°的交替的鋪層方式；所述的壓延輥的加熱方式采用電加熱或?qū)嵊图訜岱绞剑瑝貉虞伒膲毫刂圃贠. 2MPa I. OMPa之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料制成車門的方法，其特征在于所述的壓延輥加壓裝置中，對于結(jié)晶聚合物樹脂，熱輥的表面溫度高于樹脂的熔融溫度，對于非晶聚合物樹脂，熱輥的表面溫度高于其加工流動溫度；所述的冷卻輥采用的冷卻方式為風(fēng)冷或水冷；所述的烘道可采用電熱絲加熱或者紅外加熱方式。
全文摘要
本發(fā)明屬于樹脂材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種熱塑性樹脂復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明的熱塑性樹脂復(fù)合材料包括以下組分和重量百分含量40-80％的連續(xù)纖維，20～30％的熱塑性樹脂，0-18％阻燃劑，0-9％抗紫外劑和0-3％的抗氧劑。本發(fā)明公開的一種上述熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟纖維開卷展絲鋪平；單向纖維布浸漬；冷卻壓平；收卷成型。本發(fā)明還公開了一種上述熱塑性樹脂復(fù)合材料制成車門的方法，該方法包括以下步驟單向纖維浸漬帶鋪層；浸漬帶加熱加壓成型制成復(fù)合材料板材；復(fù)合材料預(yù)加熱；復(fù)合材料在模具中加壓成型。本發(fā)明的復(fù)合材料車門具有可整體成型、綜合性能優(yōu)異、抗沖擊性能好、不易破損、不易產(chǎn)生永久變形等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B29C70/50GK102850816SQ20111017540
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者趙磊 申請人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司