本发明专利技术涉及一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法，该材料由连续纤维增强织物通过热塑性聚氨酯弹性体反应液浸渍后，加热、熟化、冷却后制得，其中连续纤维增强织物选自有机纤维、金属纤维或无机纤维中一种或一种以上，热塑性聚氨酯弹性体反应液由聚醚组分和异氰酸酯组分聚合而成。与现有技术相比，本发明专利技术以连续增强纤维织物为增强材料，以热塑性聚氨酯弹性体为增强基体，制备得到的连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料具有浸渍良好，孔隙率低，厚度可调，玻纤含量高等优点，该制备方法具有生产线简单，设备可实现高效连续化生产，且生产过程中没有任何的环境污染等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种。
技术介绍
纤维增强热塑性复合材料性能优良，可重复利用，近年来在生活中得到越来越多的应用。短切纤维增强热塑性复合材料研究甚多，如专利US3684645，采用短切纤维与热塑性树脂复合后进入一个双带硫化机，加热浸溃，切割成需要的片材。 国外对于这种纤维增强热塑性复合材料研究和应用都有很多，如专利US4098943 和US4469543，介绍连续纤维织物与挤出的热塑性薄膜或者热塑性树脂粉料复合，再加热熔融浸溃形成复合片材，一层纤维织物与两层热塑性树脂薄膜或者两层纤维织物与三层热塑性树脂薄膜间隔铺排，加热熔融让热塑性树脂浸溃入纤维织物中。目前连续纤维织物增强的热塑性复合材料在国外已经有很多方面的应用，例如Band-1aminates的Tepex型号早已商业化，第一条生产线2003年便投产，其增强纤维可用玻璃纤维，碳纤维或芳纶纤维，基体塑料可用聚丙烯、尼龙6、尼龙6.6、尼龙12、尼龙4.6、热塑性聚氨酯或聚苯硫醚。法国博舍公司的PiPreg系列预固结片材,美国克瑞公司的ZeniconTM板材,美国Polystrand公司的 ThermoProTM预浸带片材和ThermoBallisticTM防弹材料等。这些连续纤维增强热塑性复合材料一般都是采用热塑性树脂的熔体与纤维织物复合，这种树脂在加工过程中通常需要较高的温度与纤维浸溃(温度的上限根据聚合物分解温度的不同而不同)。为了增加树脂与纤维织物的浸润效果，大多数会采用热塑性树脂粉末均匀的分散在连续纤维织物上，加热熔融后形成均一的复合材料，如专利US20050215148，介绍了一种可以让树脂粉末均匀的分布在纤维上的设备，这个设备要求粒子的直径范围在l-2000um， 在后续压力作用下可得到完全无气泡的浸溃良好的预浸带。该种方法主要是塑料粉末与连续纤维混合过程中所采用的流化床设备成本较高。反应性的树脂与玻纤复合材料近来也有不少的研究和应用，如专利EP1319503 中，介绍一种含反应性树脂的织物薄片状结构及其制备方法和用途，该薄片结构由增强纤维和反应性树脂组成，该纤维的弹性模量为200-2500dan/mm2，且其固化前的纵向伸长率在 10%以上，将反应性树脂涂覆过或浸溃过后形成织物薄片结构，可用作结构材料如医学或一些技术设备方面作支撑外壳。另外，热塑性聚氨酯弹性体(TPU)兼具有塑料的加工工艺特点和橡胶的物理机械性能，不仅具有卓越的高张力、高拉力、强韧性和耐老化的特征，且还是成熟的环保材料，具有其他塑料橡胶无法比拟的特性，如强度高、韧性好、耐磨耐寒、耐油耐老化、耐气候性优良等，同时还具有防水性好、抗菌保暖、抗紫外线等许多特殊的功能。且在加工上成型速度快， 易于脱模，硬度可调。聚氨酯弹性体基复合材料拥有很好的储存稳定性，优良的力学性能， 在建筑、汽车，航空，能源工业(风力发电厂)、造船行业等有广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种以连续增强纤维织物为增强材料，以热塑性聚氨酯弹性体为增强基体，具有浸溃良好，孔隙率低，厚度可调，玻纤含量高的，该方法具有生产线简单，设备可实现高效连续化生产，且生产过程中没有任何的环境污染等优点。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料，该复合材料是将连续纤维增强织物通过热塑性聚氨酯弹性体反应液浸溃后，加热、熟化、冷却后制得，其中连续纤维增强织物含量为50wt% -75wt%。所述的连续纤维增强织物选自有机纤维、金属纤维或无机纤维中一种或一种以上；所述的有机纤维为芳香族聚酰胺纤维，所述的金属纤维为不锈钢纤维，所述的无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、天然纤维或玄武岩纤维中的一种或一种以上。所述的天然纤维选自苎麻纤维、大麻纤维、剑麻纤维、黄麻纤维或亚麻纤维中的一种或一种以上。所述的热塑性聚氨酯弹性体反应液为双组分热塑性聚氨酯弹性体，由聚醚组分和异氰酸酯组分聚合而成，其中异氰酸酯组分中的异氰酸基(N = C = 0)与聚醚组分中的OH 的摩尔比为0.98-1.02 ;所述的聚醚组分中包括大分子链醇类、小分子的扩链剂及催化剂， 其中大分子链醇类、小分子的扩链剂及催化剂的质量比为100: 3-50: 0-0.2，所述的异氰酸酯组分为碳化二亚胺改性的液化的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。所述的大分子链醇类选自市售的聚氧化丙烯二醇800、聚氧化丙烯二醇1000、聚氧化丙烯二醇2000、聚四氢呋喃1000、聚四氢呋喃2000中的一种或一种以上，所述的小分子的扩链剂选自I，4- 丁二醇，所述的催化剂选自辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的一种。一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤:(I)由纱架或放卷装置上的放卷纤维辊或放卷辊，提供连续纤维增强织物，接着连续纤维增强织物进入一组张力辊后，通过静电消除装置，消除静电后，连续增强纤维织物进入预加热器进行预热；(2)将聚醚组分及异氰酸酯组分混合，形成热塑性聚氨酯弹性体反应液，浸溃单元有两个异氰酸酯组分料罐和聚醚组分料罐，分别装有异氰酸酯组分和聚醚组分，异氰酸酯组分流经异氰酸酯组分的计量泵，聚醚组分流经聚醚组分的计量泵，在混合头处混合均匀后，形成热塑性聚氨酯弹性体反应液；(3)将热塑性聚氨酯弹性体反应液浇注到连续增强纤维织物上，形成带有热塑性聚氨酯/连续增强纤维复合织物，并在一对压辊作用下使热塑性聚氨酯弹性体反应液与连续增强纤维织物完全浸溃；(4)将步骤(3)所得物进行加热、熟化处理；(5)将步骤⑷所得物进行冷却、收卷处理。步骤(1)所述的预热处理采用红外加热方式或电加热方式，预热的温度略高于聚氨酯两组份反应时树脂混合料的温度，小于树脂的熟化温度，优选80°C。为保证引出的连续纤维增强织物均匀平整的排列并前进，设置一组张力辊，则此处的张力辊不仅可以再生产进行过程中提高连续纤维增强织物张力，而且还可以让其均匀平行排列，减少纤维丝束之间水平间隙(连续纤维丝束)和使纤维织物表面更加光滑平整， 有利于避免浸溃过程中起毛的现象，且避免纤维织物产生扭曲和变形。另外，连续纤维增强织物经过一组张力辊之后不可避免的会因为摩擦而引起静电，会使织物表面起毛，特别是连续纤维束，影响制品的生产，因此在纤维织物进入加热装置之前事先对其进行消除静电处理，通过静电消除装置来实现。对连续增强纤维织物进行预热，主要是因为热塑性聚氨酯聚醚组分和异氰酸酯组分混合反应是一个放热反应，如果连续增强纤维织物未预热就与热的热塑性聚氨酯弹性体反应液接触，会导致热塑性聚氨酯弹性体反应液的反应延缓，且有可能会导致一些副反应的发生，故纤维浸溃之前必须要保持一定的温度，此温度稍大于热塑性聚氨酯弹性体反应液反应时其反应器壁的温度，保证纤维浸溃良好且又不影响生产效率。步骤(2)所述的聚醚组分及异氰酸酯组分反应前均保存在N2气氛下，以保证两组分都与水与空气隔绝，避免空气或水与异氰酸酯反应从而导致反应过程的配比失衡，且会产生CO2，严重影响制品的性能；步骤(2)所述的混合所需时间为20-25S。步骤(3)中通过改变压辊之间的间隙来控制连续增强纤维织物与热塑性聚氨酯浸溃后的厚度，步骤(3)所述的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，该复合材料是将连续纤维增强织物通过热塑性聚氨酯弹性体反应液浸渍后，加热、熟化、冷却后制得，其中，连续纤维增强织物含量为50wt％?75wt％。
【技术特征摘要】
1.一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，该复合材料是将连续纤维增强织物通过热塑性聚氨酯弹性体反应液浸溃后，加热、熟化、冷却后制得，其中，连续纤维增强织物含量为50wt% -75wt%。2.根据权利要求1所述的一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的连续纤维增强织物选自有机纤维、金属纤维或无机纤维中一种或一种以上；所述的有机纤维为芳香族聚酰胺纤维，所述的金属纤维为不锈钢纤维，所述的无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、天然纤维或玄武岩纤维中的一种或一种以上。3.根据权利要求2所述的一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的天然纤维选自苎麻纤维、大麻纤维、剑麻纤维、黄麻纤维或亚麻纤维中的一种或一种以上。4.根据权利要求1所述的一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯弹性体反应液由聚醚组分和异氰酸酯组分聚合而成，其中异氰酸酯组分中的异氰酸基(N = C = 0)与聚醚组分中的OH的摩尔比为0.98-1.02 ;所述的聚醚组分中包括大分子链醇类、小分子的扩链剂及催化剂，其中大分子链醇类、小分子的扩链剂及催化剂的质量比为100: 3-50: 0-0.2 ;所述的异氰酸酯组分为碳化二亚胺改性的液化的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。5.根据权利要求4所述的一种连续纤维织物增强热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的大分子链醇类选自市售的聚氧化丙烯二醇800、聚氧化丙烯二醇1000、聚氧化丙烯二醇2000、聚四氢呋喃1000、聚四氢呋喃2000中的一种或一种以上，所述的小分子的扩链剂选自I，4- 丁二醇，所述的催化剂选自辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的一种。6.一种如权利要求1所述的连续纤维织物增强...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓丽莉，解廷秀，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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