一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备尼龙粉末；将抗氧剂、紫外光吸收剂、润滑剂与尼龙树脂粉末按比例混合；纤维布卷通过导辊牵伸、预热后，进入粉末计量加料器，粉末计量加料器按比例将粉末连续均匀铺洒在纤维布上，经导辊压实并进入加热箱中，再经冷却压延、固化、空气冷却、收卷得到复合材料。本发明专利技术中以连续碳纤维、芳纶、玻璃纤维及其复合编织布做骨架材料，尼龙树脂作粘结剂，采用尼龙树脂粉末连续熔融浸渍、包覆纤维工艺制备的复合材料具有高强度、高模量，耐高低温耐候特点。

Preparation of a continuous fiber reinforced nylon composite

The invention relates to a method for preparing nylon composite material of a continuous fiber reinforced, which comprises the following steps: preparation of nylon powder; the antioxidant, ultraviolet absorbent, lubricant and nylon resin powder mixed in proportion; fiber cloth roll through the guide roller drafting, after preheating, into powder metering feeder, powder metering feeder according to the proportion of the powder continuous evenly sprinkled on the fiber cloth, the guide roller compaction and into the heating box, after cooling rolling, curing, air cooling and coiling the composite material. In a continuous carbon fiber, aramid fiber, glass fiber and composite woven cloth as skeleton material, nylon resin as binder, using composite nylon resin powder continuous melt impregnation, coated fiber prepared with high strength, high modulus, high temperature resistant characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法
本专利技术涉及属于材料
，具体涉及一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法。
技术介绍
连续纤维增强尼龙具有高强度高模量、耐高温等优点。可用于汽车、轨道交通车辆及工程机械结构部件，以塑代钢，实现车辆装备轻量化。连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料已产业化；碳纤维热固性复合材料也有商品化。但玻纤增强聚丙烯复合材料强度较低，碳纤维热固性复合材料二次成型较困难且不可回收利用。连续玻纤增强通用尼龙复合材料强度高，但通用尼龙易吸水，导致复合板材在高湿度下易变形，低温耐冲击性能不高，材料比重较大，约1.6kg/cm3。因此，开发适高强度耐高低温复合材料，用于飞行器机体、尾翼、翼制版及其无人机机身材料；轨道交通车辆、汽车车身及其部件用材料以及结构部件具有极为重要意义。在已公开的各专利中，玻纤增强尼龙、碳纤维增强通用尼龙均采用双螺杆共混挤出工艺制备复合材料，如玻纤增强尼龙专利:：CN106479167/CN106366656A/CN106167619A/CN105602244A/CN105504798A/CN105295370A/CN10541931315A；碳纤维增强尼龙专利：CN103289368B/CN103786277B/CN102558847B/CN201710150374.5等，芳纶增强尼龙专利中，CN103627164A提出芳纶短纤与高温尼龙树脂经双螺杆共混挤出制备耐高温尼龙复合材料方法；CN103788624A提出芳纶短纤加入耐高温尼龙盐中熔融聚合制备耐高温尼龙复合材料方法；然而，上述各专利中均未涉及长碳链尼龙粉末连续浸渍纤维及其混纺布制备高强度耐高低温尼龙复合材料。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其通过长碳链尼龙粉末或耐高温尼龙连续浸润纤维布制备的复合材料，具有轻质、高强、尺寸稳定、耐高低温、耐候等特点，可以模压制备各种板材替代金属板材用途，也可用于各种大型管道。本专利技术具体的技术方案如下：本专利技术提供一种连续纤维增强尼龙复合材料，其制备原料按照重量份数计算包括如下成分：纤维布：100份；尼龙树脂粉末：30-60份；抗氧剂：0.3-0.8份；抗紫外光吸收剂：0.2-0.8份；润滑剂：0.1-1.0份。所述尼龙树脂优选为长碳链尼龙树脂，包括尼龙11(PA11)、尼龙12(PA12)、尼龙1212(PA1212)、尼龙1313(PA1313)和尼龙10T(PA10T)、尼龙11T(PA11T)、尼龙12T(PA12T)、尼龙13T(PA13T)两类树脂中的一种或两种以上。其中，所述尼龙11(PA11)、尼龙12(PA12)、尼龙1212(PA1212)、尼龙1313(PA1313)为通用长碳链尼龙树脂，所述尼龙10T(PA10T)、尼龙11T(PA11T)、尼龙12T(PA12T)、尼龙13T(PA13T)为耐高温长碳链尼龙树脂。通用长碳链尼龙树脂具有优异的耐低温性和较低的吸水性，可提供复合材料优异的耐低温韧性与产品尺寸稳定；耐高温长碳链尼龙树脂具有优良的耐高温性及低温韧性。两类尼龙树脂单独使用，可用于不同领域，两树脂尼龙树脂复合使用则适用于耐高低温领域。本专利技术中既可以单独使用通用长碳链尼龙树脂或耐高温长碳链尼龙树脂(单独使用某一类尼龙时，也可以选择其中一种尼龙树脂或任意两种以上尼龙树脂，不做具体种类和重量比例限制)，也可以优选使用两类尼龙树脂混合的形式，混合时的各尼龙树脂的种类和重量比例不做限制。无论两类尼龙树脂单独使用还是混合使用，尼龙树脂在本专利技术制备使用时均需要将其冷冻粉碎成50-100μm粉末，尼龙树脂的用量为30-60份，优选35-40份。所述纤维布包括碳纤维布、芳纶布、玻纤布、碳纤维纤维与芳纶混编布、碳纤维与玻璃纤维混编布中的任意一种或两种以上。以上纤维布可以是平纹织物A或斜纹织物B。混编布中碳纤维与芳纶或玻璃纤维质量配比均满足(20-80)：(80-20)，优选(30-60)：(70-40)。所述纤维布的克重为100-600g/m2，优选为200-400g/m2。采用纤维布作复合材料的增强骨架材料，与使用丝束比较，纤维经编织形成了很多交织点，有效避免了纤维在树脂熔融浸渍及模压过程中产生的滑移，纤维分散均匀，确保复合材料性能的均匀性，而且具有高强度，高模量。所述抗氧剂为受阻酚类化合物，具体包括N，N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙基]己二胺(A)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙基]季戊四醇酯(B)、β-(3,5-二丁基-4-羟基苯基)丙烯正十八碳醇酯(C)、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5三嗪-2,4,6(1H,2H,5H)-三酮(D)中的一种；其用量为0.3-0.8份，优选0.4-0.6份。所述抗紫外光吸收剂为三嗪咪唑类，具体包括UV321、UV323、UV325、UV327、UV328、UV329中的一种，其用量为0.2-0.8份，优选0.3-0.6份所述润滑剂为芥酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚硅酮、季戊四醇酯中的一种或多种。所述润滑剂的用量为0.1-1.0，优选0.5-0.8。本专利技术中受阻酚类抗氧剂与抗紫外光吸收剂复合使用，可大幅提高复合材料的耐老化性，适合室外使用场合。保证复合材料长期室外暴晒条件下保持优良的力学性能。本专利技术提供一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：尼龙树脂粉末的制备：采用冷冻粉碎制粉工艺，首先用-30～-50℃的液氮冷冻尼龙树脂后，经磨粉机研磨成50-100μm的粉末。优选液氮的温度为-35～-45℃，粉末粒径为50-80μm。步骤二：尼龙粉末浸渍纤维布制备复合材料：1、将抗氧剂、紫外光吸收剂、润滑剂与步骤一所得的尼龙树脂粉末按比例加入混合器，在100-300prm(优选为150-200prm)搅拌速度下，搅拌3-10min(优选为5-8min)后出料，并将混合后的物料加入粉末计量加料器储罐中备用。2、纤维布卷通过导辊牵伸、预热后，进入粉末计量加料器，粉末计量加料器按比例将储罐中混合的粉末连续均匀铺洒在纤维布上，经导辊压实并进入加热箱中，尼龙树脂粉末在加热过程中熔融，尼龙树脂粉末由固体变成可流动的熔体，浸入纤维布的纤维间，浸润并包覆其纤维，再经冷却压延、固化、空气冷却、收卷得到复合材料。所述工艺：加热箱的预热温度为120-280℃，加热箱中尼龙树脂粉末加热熔融温度为220-350℃，尼龙树脂粉末在加热箱中的加热时间为3-50min，导辊牵伸时的牵引速度为3-40m/min，冷却压辊温度为50-80℃，空气冷却时间为2-10min。优选纤维布预热温度为160-260℃，对于长碳链尼龙树脂选择160-180℃，对于耐高温长碳链尼龙树脂则为200-260℃，其目的是使纤维布表面温度接近尼龙熔点，当尼龙树脂粉末铺洒在纤维布上时，立即被熔融黏附到纤维布上。优选尼龙树脂粉末的熔融温度为230-330℃，对于长碳链尼龙树脂优选230-260℃，耐高温长碳尼龙优选280-330℃；尼龙树脂粉末熔融温度直接影响其熔体流动性，熔体的流动性影响对浸润包覆的效果，熔融温度高则尼龙树脂熔体的熔体粘度小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制备尼龙粉末；步骤二：复合材料的制备：(1)、将抗氧剂、紫外光吸收剂、润滑剂与尼龙树脂粉末按比例混合，混合后加入粉末计量加料器储罐中；(2)、纤维布卷通过导辊牵伸、预热后，进入粉末计量加料器，粉末计量加料器按比例将储罐中混合的粉末连续均匀铺洒在纤维布上，经导辊压实并进入加热箱中，尼龙树脂粉末在加热过程中熔融并浸入纤维布的纤维间，再经冷却压延、固化、空气冷却、收卷得到复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制备尼龙粉末；步骤二：复合材料的制备：(1)、将抗氧剂、紫外光吸收剂、润滑剂与尼龙树脂粉末按比例混合，混合后加入粉末计量加料器储罐中；(2)、纤维布卷通过导辊牵伸、预热后，进入粉末计量加料器，粉末计量加料器按比例将储罐中混合的粉末连续均匀铺洒在纤维布上，经导辊压实并进入加热箱中，尼龙树脂粉末在加热过程中熔融并浸入纤维布的纤维间，再经冷却压延、固化、空气冷却、收卷得到复合材料。2.根据权利要求1所述的连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的尼龙树脂粉末为长碳链尼龙树脂粉末，且采用冷冻粉碎制粉工艺制备尼龙树脂粉末。3.根据权利要求2所述的连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一具体为将尼龙树脂加入液氮冷冻机中，冷冻至-30～-50℃，在此温度下进行研磨，研磨后粒径为50～100μm。4.根据权利要求1所述的连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二(1)具体为：将抗氧剂、紫外光吸收剂、润滑剂与尼龙树脂粉末按比例加入至混合器中，在100-300prm搅拌速度下，搅拌3-10min后出料，并将混合后的物料加入粉末计量加料器储罐中备用。5.根据权利要求1所述的连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二(1)中比例具体满足以下重量份数要求：尼龙粉末：30-60；抗氧剂：0.3-0.8；抗紫外光吸收剂：0.2-0.8；润滑剂：0.1-1.0。6.根据权利要求1所述的连续纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二(2)中纤维布卷通过导辊牵伸、预热时的牵引速度为3-40m/min，预热温度为120-280℃，加热箱中混合的粉末加热熔融温度为220-350℃，尼龙粉末的加热时间为3-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈如意，邓凯桓，
申请(专利权)人：长沙五犇新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43