一种高强度环保型单向预浸带及其制备工艺制造技术

本申请涉及高分子复合材料技术领域，本申请公开了一种高强度环保型单向预浸带及其制备方法。一种高强度环保型单向预浸带，包括双组分连续PET纤维，所述双组分连续PET纤维为皮层CoPET包覆芯层PET的复合纤维；其中，所述CoPET包括聚乙二醇和PET制备得到，所述聚乙二醇含量为CoPET含量的1

【技术实现步骤摘要】
一种高强度环保型单向预浸带及其制备工艺


[0001]本申请涉及高分子复合材料
，尤其是涉及一种高强度环保型单向预浸带及其制备工艺。

技术介绍

[0002]预浸带是由连续纤维增强材料(如碳纤维、玻璃纤维等)与热塑性树脂预浸料预先浸渍制成的复合材料半成品，具有较高的抗拉伸、抗冲击和耐腐蚀性能，并具有相对密度较低等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、运动器材、建筑和医疗器械等领域，以提高产品性能和降低重量，并具有良好的经济效益和环保性。
[0003]但由于连续纤维增强材料和热塑性树脂的成本较高，制备预浸带的生产成本也相对提高；在强度层面，制备的预浸带冲击韧性较低，强度较低；在回收层面，由于碳纤维的高强度和耐腐蚀性，物理回收往往会导致纤维的损伤和性能下降，化学回收则是通过化学处理将废弃的碳纤维制品分解为原料，再进行重新制备，但化学回收的技术仍在研究和发展中，目前尚存在一定的技术难度；在环保层面，在制造和使用玻璃纤维制品时，可能会释放出微小颗粒或纤维，对工人和使用者的健康构成一定的风险。
[0004]因此急需开发一种环保、成本低以及强度高的单向预浸带。

技术实现思路

[0005]为了解决上述至少一种技术问题，开发一种环保、成本低以及强度高的单向预浸带，本申请提供一种高强度环保型单向预浸带及其制备工艺。
[0006]一方面，本申请提供的一种高强度环保型单向预浸带，包括双组分连续PET纤维，所述双组分连续PET纤维为皮层CoPET包覆芯层PET的复合纤维；其中，所述CoPET包括聚乙二醇和PET制备得到，所述聚乙二醇含量为CoPET含量的1
‑
10wt％。
[0007]通过采用上述技术方案，本申请采用双组分连续PET纤维，即皮层CoPET包覆芯层PET的复合纤维，提高了预浸带的抗拉强度；其中，皮层CoPET层提供柔软性和延展性，使预浸带更加适应复杂的形状和曲线，芯层PET纤维可以增强纤维的强度和刚度；并且本申请采用的聚乙二醇是一种可再生的有机化合物，采用特定含量的聚乙二醇与PET制备成CoPET，可以改善纤维的润湿性和分散性，提高纤维与树脂基质的结合力，从而增强预浸带的性能，提高了预浸带的稳定性，并且降低成本，又具备环保性质。
[0008]可选的，所述聚乙二醇为甲氧基聚乙二醇。
[0009]通过采用上述技术方案，本申请采用甲氧基聚乙二醇具有良好的分散性和润湿性，可以与PET形成共聚物，提高CoPET的强度和韧性，和改善聚合物的结晶性能，增加聚合物链的交联密度，提高材料的强度和刚度，以及增加CoPET的熔融流动性，使其更易于加工和成型，进一步提高预浸带的性能。
[0010]可选的，所述甲氧基聚乙二醇的分子量为8000
‑
15000。
[0011]通过采用上述技术方案，本申请采用特定甲氧基聚乙二醇分子量，可以提供更多的交联点，增加聚合物链的连接性，可有效增强CoPET的结构稳定性和力学性能，以及改善材料的熔融流动性和加工性能，使预浸带更容易进行成型和加工，有利于提高其强度和形状稳定性。
[0012]可选的，所述CoPET还包括椰壳母粒，所述椰壳母粒的含量为CoPET含量的1
‑
5wt％。
[0013]可选的，所述椰壳母粒包括椰壳粉、钛白粉、淀粉微球和去离子水进行制备得到，所述椰壳粉、钛白粉、淀粉微球和去离子水的重量比为1:(0.05
‑
0.12):(0.1
‑
0.25):(2
‑
3.6)。
[0014]通过采用上述技术方案，本申请添加椰壳母粒到CoPET中可以提高预浸带的强度和刚度，同时降低成本和提升环境友好性；椰壳母粒作为一种廉价的再生天然材料，可以降低CoPET预浸带的成本，有效利用再生资源，降低材料成本，并减少对传统原材料的依赖；并且椰壳母粒具有较高的纤维含量和较好的机械性能，可以提供额外的强度和刚度，进而增加CoPET预浸带的强度和刚度，以及提高CoPET预浸带的耐高温性能。
[0015]可选的，所述淀粉微球的中位粒径不大于10μm。
[0016]通过采用上述技术方案，本申请采用特定粒径范围的淀粉微球提供更大的表面积，有助于淀粉微球在椰壳母粒中的分散性，进而可以提高椰壳母粒的均匀性和稳定性，减少团聚和不均匀性的产生，并且可以改善椰壳母粒的流动性和加工性能；以及增加界面的接触面积，增强淀粉微球与椰壳粉和钛白粉的相互作用，从而增强椰壳母粒的强度和刚度。
[0017]可选的，所述椰壳粉的平均粒径不大于500nm。
[0018]通过采用上述技术方案，本申请采用特定的椰壳粉粒径提高了椰壳粉在椰壳母粒中的分散性能，减少团聚和不均匀性的产生，并且改善椰壳母粒的流动性和加工性能，增强椰壳母粒的强度和刚度。
[0019]可选的，所述CoPET的含量为双组分连续PET纤维含量的5
‑
50wt％。
[0020]通过采用上述技术方案，本申请采用特定含量的CoPET，制备的预浸带综合性能最为优异，强度更高。
[0021]另一方面，本申请提供一种高强度环保型单向预浸带的制备方法，包括以下步骤：S1、取干燥后的聚乙二醇和干燥后的PET放入容器中，混合搅拌，制备CoPET，备用；S2、将CoPET和PET分别进行融化处理，制备融化CoPET和融化PET；S3、将融化CoPET和融化PET送入纺丝箱体中，通过计量后进入喷丝组件，进行喷丝，制备皮层CoPET包覆芯层PET的复合纤维；S4、将制备的皮层CoPET包覆芯层PET的复合纤维在变频气流下进行宽展处理，将宽展处理的皮层CoPET包覆芯层PET的复合纤维以4
‑
20m/min的速度通过聚酯树脂，制备连续纤维带，再进行收卷、洗脱、成型和干燥处理，制备高强度环保型单向预浸带。
[0022]通过采用上述技术方案，本申请制备的预浸带综合性能优异，强度高，成本低并且对环境友好，制备预浸带的工艺，操作简单，可工业化生产。
[0023]可选的，所述S4中，高强度环保型单向预浸带的厚度为0.3
‑
4.2mm。
[0024]综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本申请制备的预浸带综合性能优异，强度高，成本低并且对环境友好；
2.本申请采用双组分连续PET纤维，即皮层CoPET包覆芯层PET的复合纤维，提高了预浸带的耐久性和抗拉强度；其中，皮层CoPET层提供柔软性和延展性，使预浸带更加适应复杂的形状和曲线，芯层PET纤维可以增强纤维的强度和刚度；3.本申请采用的聚乙二醇是一种可再生的有机化合物，采用特定含量的聚乙二醇与PET制备成CoPET，可以改善纤维的润湿性和分散性，提高纤维与树脂基质的结合力，从而增强预浸带的性能，提高了预浸带的稳定性，并且降低成本，又具备环保性质；4.本申请制备预浸带的工艺，操作简单，可工业化生产。
具体实施方式
[0025]以下结合实施例对本申请作进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度环保型单向预浸带，其特征在于，包括双组分连续PET纤维，所述双组分连续PET纤维为皮层CoPET包覆芯层PET的复合纤维；其中，所述CoPET包括聚乙二醇和PET制备得到，所述聚乙二醇含量为CoPET含量的1
‑
10wt%。2.根据权利要求1所述的一种高强度环保型单向预浸带，其特征在于，所述聚乙二醇为甲氧基聚乙二醇。3.根据权利要求2所述的一种高强度环保型单向预浸带，其特征在于，所述甲氧基聚乙二醇的分子量为8000
‑
15000。4.根据权利要求1所述的一种高强度环保型单向预浸带，其特征在于，所述CoPET还包括椰壳母粒，所述椰壳母粒的含量为CoPET含量的1
‑
5wt%。5.根据权利要求4所述的一种高强度环保型单向预浸带，其特征在于，所述椰壳母粒包括椰壳粉、钛白粉、淀粉微球和去离子水进行制备得到，所述椰壳粉、钛白粉、淀粉微球和去离子水的重量比为1:（0.05
‑
0.12）:（0.1
‑
0.25）:（2
‑
3.6）。6.根据权利要求5所述的一种高强度环保型单向预浸带，其特征在于，所述淀粉微球的中位粒径不大于10μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝超，马强，吴祥新，喻小华，
申请(专利权)人：扬州阿特兰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：