一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶及其製備方法
2023-07-15 09:54:01 1
一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶及其製備方法，該預浸帶的原料由包括以下重量份的組分製成：星形聚醯胺基質30-80份，連續纖維20-70份，添加劑0-30份。其製備方法為：將星形聚醯胺基質、添加劑混合後通過擠出機塑化熔融，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；將連續纖維導入交錯雙擠出模頭，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維進行預浸漬；預浸漬後的連續纖維帶導入三輥浸漬裝置使星形聚醯胺基質熔體對連續纖維完全浸潤，所得連續纖維帶冷卻定型，即得到連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶。與現有技術相比，本發明可以得到纖維分散均勻和浸漬完全的預浸帶，預浸帶中樹脂的含量易控制，保持孔隙率不高於0.2％。
【專利說明】一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子複合材料【技術領域】，尤其涉及一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶及其製備方法。
【背景技術】
[0002]連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶具有優異的機械性能如高的拉伸強度、彎曲強度/模量、高低溫衝擊強度等，並具有相對較低的密度和可回收利用等特點，因此近年來得到了巨大的發展，相應的製備技術也得到了重大突破。目前通過熔融浸潰的方法製備這種材料，要求樹脂在熔融狀態下具有較低的粘度，和纖維有較好的浸潤性。因此，樹脂在熔融狀態下的流動性越好，越有利於獲得浸潤性能良好，增強效率高的產品，同時可以使高纖維含量產品表面性能和生產效率得到提高。中國專利CN101474868A涉及了包括PA6、PA66等聚醯胺的預浸帶的製備，但由於採用傳統的線性聚醯胺，其高溫流動性有限，不利於複合材料中纖維的浸潤以及纖維含量的進一步提高。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種預浸帶中樹脂的含量易控制，空隙率低的連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶及其製備方法。
[0004]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，該預浸帶的原料由包括以下重量份的組分製成:
[0005]星形聚醯胺基質30-80份，
[0006]連續纖維20-70份，
[0007]添加劑0-30份。
[0008]所述的星形聚醯胺基質是星形聚醯胺和線性聚醯胺按質量比(50-100: 50-0)的組合；所述的星形聚醯胺的聚合原料至少包括以下三種物質:
[0009](I) 二羧酸單體和二胺單體，或它們的鹽95-99.8mol% ；
[0010](II)包括至少3個官能團Xl的多官能團單體0.05-lmol% ；
[0011](III)包含官能團X2的單官能團化合物0.15-4% ；
[0012]其中，官能團Xl和官能團X2是能與二羧酸單體和二胺單體反應的羧酸型官能團或者胺型官能團；當Xl為羧酸型官能團時，X2為胺型官能團；當Xl為胺型官能團時，X2為羧酸型官能團。
[0013]所述的星形聚醯胺的聚合原料還包括胺基酸、內醯胺，如己內醯胺或氨基己酸。
[0014]所述的二羧酸單體包括具有4至12個碳原子的脂肪族或者芳香族二羧酸；所述的二胺單體包括具有4至12個碳原子的脂肪族或者芳香族二胺；所述的二羧酸單體和二胺單體的物質的量相等；
[0015]所述的多官能團單體具有以下通式(a):
[0016]R-[-A-XlJn (a)[0017]其中，R表示包括至少兩個碳原子且可以包含一個或多個雜原子的直鏈、環狀、芳族或脂族的烴基，雜原子包括0、S、N或P，A表示共價鍵或包含1-6個碳原子的脂肪族烴基，Xl表示伯胺或羧酸官能團，η是3-8的整數；
[0018]所述的單官能團化合物選自正十六烷基胺、正十八烷基胺和正十二烷基胺、乙酸、月桂酸、節胺、苯甲酸、丙酸和4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌唳的一種或幾種。
[0019]所述的二羧酸單體選自於己二酸、對苯二酸、異苯二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸、癸二酸或十二烷二酸中的一種或幾種；
[0020]所述的二胺單體選自於六亞甲基二胺、間苯二甲胺、丁二胺、異佛爾酮二胺、3，3'，5_三甲基六亞甲基二胺或甲基五亞甲基二胺中的一種或幾種；[0021]所述的多官能團單體通式(a)中R優選環己酮基四價基團、1，1，1，_三基-丙烷、
1,2,3-三基-丙烷、苯基三價基團、苄基、蒽基、聯苯基、三苯基、吡啶、吲哚、呋喃、噻吩、嘌呤、菲、二氨基多亞甲基的四價基團、環己酮基、環己酮基的八價基團、以及多元醇與丙烯腈反應所得到的化合物基團中的一種或幾種；A優選亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞丁基、聚氧化乙烯基中的一種或幾種。
[0022]所述的多官能團單體優選2，2，6，6_四-(β -羧乙基)_環己酮、1，3，5，-苯三酸、2，4，6_三-(氨基己酸基)-1，3，5，-三嗪、3，5，3' 聯苯基四羧酸，3，5，3 ' 二苯甲酮四羧酸、均苯四甲酸、4-氨乙基-1，8-辛二胺、次氮基三乙基胺、二乙基三胺、三乙基四胺、四乙基五胺、三聚氰胺、4-氨基乙基_1，8辛二胺或下列通式(b)中所表示的化合物的一種或幾種；
[0023]R1 [Al-NH2J3 (b)
[0024]其中=R1表不丙烷_1，1，1- 二基或者丙烷_1，2, 3~ 二基集團，Al表不多氧亞乙基基團。
[0025]所述的星形聚醯胺基質中線性聚醯胺的質量分數為0_50%。
[0026]所述的線性聚醯胺選自PA6、PA66、PA12、PA46、PA610、PA612中的一種或幾種。
[0027]所述的連續纖維選自無機纖維、有機纖維、金屬纖維中的一種或幾種；所述的添加劑選自抗氧劑、光穩定劑、阻燃劑、抗靜電劑中的一種或幾種。
[0028]所述的無機纖維選自玻璃纖維、碳纖維中的一種或兩種；所述的有機纖維選自芳香族聚醯胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維中的一種或兩種；所述的金屬纖維選自不鏽鋼纖維；
[0029]所述的抗氧劑選自抗氧劑1098、抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑DLTDP、滷化銅中的一種或幾種；所述的耐候劑選自雙(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2，4_羥基-苯甲酮、2-(2』 -羥基-5』 -)苯並三唑、2-(2』 -羥基-3』 -叔丁基-5』甲基苯基)-5-氯代苯並三唑中的一種或幾種；所述的阻燃劑選自氧化銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇、八溴醚、磷酸三苯酯、六溴環十二烷、硼酸鋅、包覆紅磷、十溴二苯乙烷、四溴雙酚A雙(2，3_ 二溴丙基)醚、六溴環十二烷中的一種或幾種；所述的抗靜電劑選自炭黑、納米氧化鋅中的一種或兩種。
[0030]一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶的製備方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟:將星形聚醯胺基質、添加劑混合後通過擠出機塑化熔融，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；將連續纖維導入交錯雙擠出模頭，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維進行預浸潰；預浸潰後的連續纖維帶導入三輥浸潰裝置使星形聚醯胺基質熔體對連續纖維完全浸潤，所得連續纖維帶冷卻定型，即得到連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶；通過調節物料料配比、螺杆轉速以及連續纖維的收卷速度，使得預浸帶中星形聚醯胺基質的重量分數為30-80份、添加劑的重量分數為為0-30份、纖維的重量分數為為20-70 份。
[0031]所述的擠出機的溫度根據星形聚醯胺基質與添加劑混合物的熔融溫度來設定，一般為 270-280°C。
[0032]與現有技術相比，本發明提供一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶及其製備方法，預浸帶基體樹脂選用含有星形結構的聚醯胺，熔體流動性高於傳統線性聚醯胺，更容易對連續纖維進行浸潰，採用帶有交錯雙擠出模頭的浸潰設備對連續纖維浸潰，通過特殊工藝設計，可以得到纖維分散均勻和浸潰完全的連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，預浸帶中樹脂的含量可以很容易控制，並確保所製造的連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶中纖維浸潤完全而保持孔隙率不高於0.2%。
[0033]本發明的預浸帶可以根據需要製備成各種汽車用板材、建築板材、交通運輸集裝板，並能夠成型複雜的製件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1為本發明連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶的生產工藝流程圖。
[0035]圖中:紗架10、連續玻璃纖維卷11、連續纖維束12、錠子13、張力調節裝置20、排絲口 21、張力輥22、靜電消除裝置30、預加熱烘箱40、張力調節裝置50、雙擠出模頭60、模頭61、模頭62、三輥浸潰裝置70、壓延輥71、壓延輥72、壓延輥73、冷卻輥壓裝置80、冷卻定型輥81、冷卻定型輥82、牽引卷繞裝置90。·【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0037]實施例1
[0038]基於連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶由包含下述重量份的組分製得:
[0039]連續玻璃纖維(PPG公司，4588 2400tex連續玻璃纖維) 50.8份，
[0040]星形聚醯胺基質49.2份；
[0041]其中，星形聚醯胺基質，是按照法國羅地亞管理公司的專利CN101421336A中描述的方法製備的，將99mol% N鹽(等摩爾己二酸和六亞甲基二胺)，0.25mol % 2,2,6,6-四_(β_羧乙基)_環己酮和0.75m0l%苯甲酸加入高壓反應釜。攪拌狀態下混合物在
7.5大氣壓下加熱至280°C的溫度，在此溫度下保持2小時，隨後減小壓力，然後用氮氣吹掃高壓釜一個半小時，同時保持溫度為280°C。隨後將體系置於0.5大氣壓壓力真空條件下I小時。熔融聚合物隨後被擠出造粒即獲得星型聚醯胺基質。根據標準IS01133，在275°C、325克負荷下測定的熔融流動指數為60g/10min。
[0042](I)將星形聚醯胺基質通過擠出機塑化熔融，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；
[0043](2)將連續玻璃纖維卷11安裝在紗架10的錠子13上引出平行排列的連續纖維束12，小心將連續玻璃纖維束12從紗架10引出後通過張力調節裝置20中排絲口 21，使連續玻璃纖維束12平均排布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然後平均排布的連續玻璃纖維束12穿過張力輥22，給連續玻璃纖維束12施加一定張力保證連續玻璃纖維束12的初步分散即形成連續纖維帶；再將連續纖維帶經靜電消除裝置30消除產生的靜電，然後連續纖維帶經紅外預加熱烘箱40預熱到280°C ;預熱後的連續纖維帶經張力調節裝置50導入雙擠出模頭60中的模頭61和模頭62，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維帶進行預浸潰，採用單螺杆擠出機，擠出模頭61和模頭62溫度設置在280°C，保證星形聚醯胺樹脂具有較低的粘度；
[0044](3)將步驟(2)中經預浸潰的連續纖維帶，導入三輥浸潰裝置70，其中壓延輥71、壓延輥72、壓延輥73的溫度都設置在270°C，使星形聚醯胺樹脂具有較低的粘度和較好的流動性，實現熔融樹脂對纖維的完全浸潤。完全浸潤的連續纖維帶進入冷卻輥壓裝置80進行冷卻，其中冷卻定型輥81和冷卻定型輥82通有冷凝水，兩冷卻定型輥的間隙調節到
0.5mm。連續纖維帶經冷卻定型後得到厚度為0.5mm、表面光滑的連續纖維增強星形聚醯胺預浸帶。通過調節螺杆轉速或餵料速度以及預浸帶卷繞速度，使得預浸帶中星形聚醯胺基質為49.2重量份，玻璃纖維為50.8重量份。待預浸帶冷卻到室溫後進入牽引卷繞裝置90卷繞成型、包裝，即可得到纖維分散均勻、浸潰完全的連續玻璃纖維增強星形聚醯胺預浸帶，工藝過程如圖1所示。該材料的性能測試結果見表1。
[0045]對比例
[0046]除了星形聚醯胺基質的製備過程中不加入2，2，6，6_四_(β_羧乙基)_環己酮和苯甲酸，按照實施例1中的條件和步驟實施。該材料的性能測試結果見表1。
[0047]實 施例2
[0048]基於連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶由包含下述重量份的組分製得:
[0049]連續碳纖維(東麗纖維研究所，Τ700 24Κ連續碳纖維) 20份，
[0050]星形聚醯胺基質80份；
[0051]其中，星型聚醯胺基質是通過以下步驟獲得，將95m0l% N鹽(等摩爾己二酸和六亞甲基二胺)，Imol% 2,2,6,6-四_(β -羧乙基)-環己酮和4mol%丙酸加入高壓反應爸。其它製備工藝和例I相同，根據標準IS01133，在275°C、325克負荷下測定的熔融流動指數為 48g/10min。
[0052](I)將星形聚醯胺基質通過擠出機塑化熔融，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；
[0053](2)將連續碳纖維卷11安裝在紗架10的錠子13上引出平行排列的連續纖維束12，小心將連續碳纖維束12從紗架10引出後通過張力調節裝置20中排絲口 21，使連續碳纖維束12平均排布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然後平均排布的連續碳纖維束12穿過張力輥22，給連續碳纖維束12施加一定張力保證連續碳纖維束12的初步分散即形成連續纖維帶；再將連續纖維帶經靜電消除裝置30消除產生的靜電，然後連續纖維帶經紅外預加熱烘箱40預熱到280°C ;預熱後的連續纖維帶經張力調節裝置50導入雙擠出模頭60中的模頭61和模頭62，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維帶進行預浸潰，採用單螺杆擠出機，擠出模頭61和模頭62溫度設置在280°C，保證星形聚醯胺樹脂具有較低的粘度；
[0054](3)將步驟(2)中經預浸潰的連續纖維帶，導入三輥浸潰裝置70，其中壓延輥71、壓延輥72、壓延輥73的溫度都設置在270°C，使星形聚醯胺樹脂具有較低的粘度和較好的流動性，實現熔融樹脂對纖維的完全浸潤。完全浸潤的連續纖維帶進入冷卻輥壓裝置80進行冷卻，其中冷卻定型輥81和冷卻定型輥82通有冷凝水，兩冷卻定型輥的間隙調節到
0.5_。連續纖維帶經冷卻定型後得到厚度為0.5_，表面光滑的連續纖維增強星形聚醯胺預浸帶，通過調節螺杆轉速或餵料速度以及預浸帶卷繞速度，使得預浸帶中星形聚醯胺基質為80重量份、碳纖維為20重量份。待預浸帶冷卻到室溫後進入牽引卷繞裝置90卷繞成型、包裝，即可得到浸潰完全的連續碳纖維增強星形聚醯胺預浸帶，工藝過程如圖1所示。該材料的性能測試結果見表1。
[0055]實施例3
[0056]基於連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶由包含下述重量份的組分製得:
[0057]連續玻璃纖維(PPG公司，4588 2400tex連續玻璃纖維) 70份，
[0058]星形聚醯胺基質30份，
[0059]其中星形聚醯胺基質的製備方法、組分及含量同實施例1。
[0060]如圖1所示，(I)將星形聚醯胺基質和添加劑通過擠出機塑化熔融共混，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；
[0061](2)將連續玻璃纖維卷11安裝在紗架10的錠子13上引出平行排列的連續纖維束12，小心將連續玻璃纖維束12從紗架10引出後通過張力調節裝置20中排絲口 21，使連續玻璃纖維束12平均排布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然後平均排布的連續玻璃纖維束12穿過張力輥22，給連續玻璃纖維束12施加一定張力保證連續玻璃纖維束12的初步分散即形成連續纖維帶；再將連續纖維帶經靜電消除裝置30消除產生的靜電，然後連續纖維帶經預電加熱烘箱40預熱到280°C ·;預熱後的連續纖維帶經張力調節裝置50導入雙擠出模頭60中的模頭61和模頭62，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維帶進行預浸潰，採用單螺杆擠出機，擠出模頭61和模頭62溫度設置在280°C，保證星形聚醯胺樹脂具有較低的粘度；
[0062](3)將步驟(2)中經預浸潰的連續纖維帶，導入三輥浸潰裝置70，其中壓延輥71、壓延輥72、壓延輥73的溫度都設置在270°C，使星形聚醯胺樹脂具有較低的粘度和較好的流動性，實現熔融樹脂對纖維的完全浸潤。完全浸潤的連續纖維帶進入冷卻輥壓裝置80進行冷卻，其中冷卻定型輥81和冷卻定型輥82通有冷凝水，兩冷卻定型輥的間隙調節到
0.5_。連續纖維帶經冷卻定型後得到厚度為0.5_，表面光滑的連續纖維增強星形聚醯胺預浸帶，通過調節物料配比，螺杆轉速以及連續纖維的收卷速度控制預浸帶中星形聚醯胺基質、添加劑和纖維的重量。待預浸帶冷卻到室溫後進入牽引卷繞裝置90卷繞成型、包裝，即可得到浸潰完全的連續玻璃纖維增強星形聚醯胺預浸帶。該材料的性能測試結果見表1。
[0063]實施例4
[0064]基於連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶由包含下述重量份的組分製得:
[0065]碳纖維(東麗纖維研究所，T700 24K連續碳纖維) 20份，
[0066]星形聚醯胺基質50份，
[0067]十溴二苯乙烷22份，
[0068]氧化銻7份，
[0069]抗氧劑10100.25 份，
[0070]抗氧劑1680.75 份；
[0071]其中星形聚醯胺基質的製備方法、組分及含量同實施例1。[0072]如圖1所示，(I)將星形聚醯胺基質和添加劑通過擠出機塑化熔融共混，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；
[0073](2)將連續碳纖維卷11安裝在紗架10的錠子13上引出平行排列的連續纖維束12，小心將連續碳纖維束12從紗架10引出後通過張力調節裝置20中排絲口 21，使連續碳纖維束12平均排布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然後平均排布的連續碳纖維束12穿過張力輥22，給連續碳纖維束12施加一定張力保證連續碳纖維束12的初步分散即形成連續纖維帶；再將連續纖維帶經靜電消除裝置30消除產生的靜電，然後連續纖維帶經預紅外加熱烘箱40預熱到280°C ;預熱後的連續纖維帶經張力調節裝置50導入雙擠出模頭60中的模頭61和模頭62，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維帶進行預浸潰，採用雙螺杆擠出機，擠出模頭61和模頭62溫度設置在280°C，保證星形聚醯胺樹脂具有較低的粘度；
[0074](3)將步驟(2)中經預浸潰的連續纖維帶，導入三輥浸潰裝置70，其中壓延輥71、壓延輥72、壓延輥73的溫度都設置在270°C，使星形聚醯胺樹脂具有較低的粘度和較好的流動性，實現熔融樹脂對纖維的完全浸潤。完全浸潤的連續纖維帶進入冷卻輥壓裝置80進行冷卻，其中冷卻定型輥81和冷卻定型輥82通有冷凝水，兩冷卻定型輥的間隙調節到
0.5_。連續纖維帶經冷卻定型後得到厚度為0.5_，表面光滑的連續纖維增強星形聚醯胺預浸帶，通過調節物料配比，螺杆轉速以及連續纖維的收卷速度控制預浸帶中星形聚醯胺基質、添加劑和纖維的重量。待預浸帶冷卻到室溫後進入牽引卷繞裝置90卷繞成型、包裝，即可得到浸潰完全的連續碳纖維增強星形聚醯胺預浸帶。該材料的性能測試結果見表1。
[0075]實施例5
[0076]連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶由包含下述重量份的組分製得:
[0077]星形聚醯胺基質40份，
[0078]連續超高分子量聚乙烯纖維 40份，
[0079]阻燃劑聚磷酸銨15份，
[0080]阻燃劑季戊四醇4.5份
[0081]耐候劑2，4-二羥基-苯甲酮 0.5份，
[0082]其中，星形聚醯胺基質，是30份星形聚醯胺和10份線性聚醯胺PA66的組合物。其中星型聚醯胺是將99.8mol % N鹽(等摩爾己二酸和六亞甲基二胺)，0.05mol % I，3，5，-苯三酸和0.15mol%正十六烷基胺和40份消泡劑加入高壓反應釜，後續其他步驟與實施例1相同，根據標準IS01133，在275°C、325克負荷下測定的熔融流動指數為50g/10min。
[0083]根據標準IS01133，在275°C、325克負荷下測定的熔融流動指數為30g/10min。
[0084](I)將星形聚醯胺基質和添加劑通過擠出機塑化熔融共混，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；
[0085](2)將連續超高分子量聚乙烯纖維導入交錯雙擠出模頭，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維進行預浸潰；
[0086](3)經預浸潰的連續纖維帶導入三輥浸潰裝置，實現熔融樹脂對纖維的完全浸潤。完全浸潤的連續纖維帶進入冷卻輥壓裝置進行冷卻定型，即可得到纖維分散均勻、浸潰完全的連續纖維增強星形聚醯胺預浸帶。通過調節物料配比，螺杆轉速以及連續纖維的收卷速度控制預浸帶中星形聚醯胺基質、添加劑和纖維的重量。
[0087]實施例6[0088]連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶由包含下述重量份的組分製得:
[0089]星形聚醯胺基質60份，
[0090]連續不鏽鋼纖維39份，
[0091]抗氧劑DLTDP0.5 份，
[0092]耐候劑2-(2』 -羥基-5』 -)苯並三唑0.5份，
[0093]其中，星形聚醯胺基質，是45份星形聚醯胺和15份線性聚醯胺PA6的組合物。其中星型聚醯胺是將87mol % N鹽(等摩爾己二酸和六亞甲基二胺)，IOmol %己內醯胺，
0.6mol% 2，4，6_三-(氨基己酸基)-1，3，5，-三嗪和2.4mol %正十二烷基胺加入高壓反應釜。後續步驟同例I ;根據標準IS01133，在275°C、325克負荷下測定的熔融流動指數為45g/10mino
[0094](I)將星形聚醯胺基質和添加劑通過擠出機塑化熔融共混，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；
[0095](2)將連續不鏽鋼纖維導入交錯雙擠出模頭，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維進行預浸潰；
[0096](3)經預浸潰的連續纖維帶導入三輥浸潰裝置，實現熔融樹脂對纖維的完全浸潤。完全浸潤的連續纖維帶進入冷卻輥壓裝置進行冷卻定型，即可得到纖維分散均勻、浸潰完全的連續纖維增強星形聚醯胺預浸帶。通過調節物料配比，螺杆轉速以及連續纖維的收卷速度控制速度，使得預浸帶中星形聚醯胺基質、添加劑和纖維的重量。
`[0097]實施例7
[0098]連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶由包含下述重量份的組分製得:
[0099]星形聚醯胺基質57份，
[0100]連續芳香族聚醯胺纖維 28份，
[0101]阻燃劑八溴醚9份，
[0102]阻燃劑硼酸鋅4份，
[0103]抗靜電劑納米氧化鋅 2份；
[0104]其中，星形聚醯胺基質，是28.5份星形聚醯胺和28.5份線性聚醯胺PA66的組合物。其中星型聚醯胺是將9ImoI % N鹽(等摩爾己二酸和六亞甲基二胺)，0.8mol %，5mol %六氨基己酸，4-氨乙基-1，8-辛二胺和3.2m0l%苯甲酸加入高壓反應釜。後續步驟同例1，根據標準IS01133，在275°C、325克負荷下測定的熔融流動指數為38g/10min。
[0105](I)將星形聚醯胺基質和添加劑通過擠出機塑化熔融共混，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；
[0106](2)將連續芳香族聚醯胺纖維導入交錯雙擠出模頭，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維進行預浸潰；
[0107](3)經預浸潰的連續纖維帶導入三輥浸潰裝置，實現熔融樹脂對纖維的完全浸潤。完全浸潤的連續纖維帶進入冷卻輥壓裝置進行冷卻定型，即可得到纖維分散均勻、浸潰完全的連續纖維增強星形聚醯胺預浸帶。通過調節物料配比，螺杆轉速以及連續纖維的收卷速度控制預浸帶中星形聚醯胺基質、添加劑和纖維的重量。
[0108]表1
[0109]
【權利要求】
1.一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，該預浸帶的原料由包括以下重量份的組分製成: 星形聚醯胺基質30-80份， 連續纖維20-70份， 添加劑0-30份。
2.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，所述的星形聚醯胺基質是星形聚醯胺和線性聚醯胺按質量比(50-100: 50-0)的組合；所述的星形聚醯胺的聚合原料至少包括以下三種物質: (I)二羧酸單體和二胺單體，或它們的鹽95-99.8mol% ； (II)包括至少3個官能團Xl的多官能團單體0.05-lmol% ； (III)包含官能團X2的單官能團化合物0.15-4mol% ； 其中，官能團Xl和官能團X2是能與二羧酸單體和二胺單體反應的羧酸型官能團或者胺型官能團；當Xl為羧酸型官能團時，X2為胺型官能團；當Xl為胺型官能團時，X2為羧酸型官能團； 所述的星形聚醯胺的聚合原料還包括胺基酸和內醯胺。
3.根據權利要求 2所述的一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，所述的二羧酸單體包括具有4至12個碳原子的脂肪族或者芳香族二羧酸；所述的二胺單體包括具有4至12個碳原子的脂肪族或者芳香族二胺；所述的二羧酸單體和二胺單體的物質的量相等; 所述的多官能團單體具有以下通式: R-[-A-XlJn (a) 其中，R表示包括至少兩個碳原子且可以包含一個或多個雜原子的直鏈、環狀、芳族或脂族的烴基，雜原子包括O、S、N或P，A表示共價鍵或包含1-6個碳原子的脂肪族烴基，Xl表示伯胺或羧酸官能團，η是3-8的整數； 所述的單官能團化合物選自正十六烷基胺、正十八烷基胺和正十二烷基胺、乙酸、月桂酸、節胺、苯甲酸、丙酸和4-氨基-2,2,6,6,-四甲基哌唳的一種或幾種。
4.根據權利要求2或3所述的一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，所述的二羧酸單體選自於己二酸、對苯二酸、異苯二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸、癸二酸或十二烷二酸中的一種或幾種； 所述的二胺單體選自於六亞甲基二胺、間苯二甲胺、丁二胺、異佛爾酮二胺、3，3，5_三甲基六亞甲基二胺或甲基五亞甲基二胺中的一種或幾種； 所述的多官能團單體通式(a)中R優選環己酮基四價基團、1，1，1，-三基-丙烷、1，2,3-三基-丙烷、苯基三價基團、苄基、蒽基、聯苯基、三苯基、吡唳、吲哚、呋喃、噻吩、嘌呤、菲、二氨基多亞甲基的四價基團、環己酮基、環己酮基的八價基團、以及多元醇與丙烯腈反應所得到的化合物基團中的一種或幾種；A優選亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞丁基、聚氧化乙烯基中的一種或幾種。
5.根據權利要求4所述的一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於所述的多官能團單體優選2，2,6,6_四-(β _竣乙基)_環己麗、1，3,5,-苯二酸、2,4,6- 二 -(氛基己酸基)_1，3，5，-三嗪、3，5，3'，5'聯苯基四羧酸，3，5，3'，5' 二苯甲酮四羧酸、均苯四甲酸、4-氨乙基-1，8-辛二胺、次氮基三乙基胺、二乙基三胺、三乙基四胺、四乙基五胺、三聚氰胺、4-氨基乙基_1，8辛二胺或下列通式(b)中所表示的化合物的一種或幾種；
R1 [Al-NH2J3 (b) 其中=R1表不丙烷_1，I，1- 二基或者丙烷_1，2, 3- 二基集團，Al表不多氧亞乙基基團。
6.根據權利要求2所述的一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，所述的星形聚醯胺基質中線性聚醯胺的質量分數為0-50%。
7.根據權利要求2或6所述的一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，所述的線性聚醯胺選自PA6、PA66、PA12、PA46、PA610、PA612中的一種或幾種。
8.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，所述的連續纖維選自無機纖維、有機纖維、金屬纖維中的一種或幾種；所述的添加劑選自抗氧劑、光穩定劑、阻燃劑、抗靜電劑中的一種或幾種。
9.根據權利要求8所述的一種連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶，其特徵在於，所述的無機纖維選自玻璃纖維、碳纖維中的一種或兩種；所述的有機纖維選自芳香族聚醯胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維中的一種或兩種；所述的金屬纖維選自不鏽鋼纖維； 所述的抗氧劑選自抗氧劑1098、抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑DLTDP、滷化銅中的一種或幾種；所述的耐候劑選自雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2，4-二羥基-苯甲酮、2-(2』 -羥基-5』 -)苯並三唑、2-(2』 -羥基-3』 -叔丁基_5』甲基苯基)-5-氯代苯並三唑中的一種或幾種；所述的阻燃劑選自氧化銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇、八溴醚、磷酸三苯酯、六溴環十二烷、硼酸鋅、包覆紅磷、十溴二苯乙烷、四溴雙酚A雙(2，3_ 二溴丙基)醚、六溴環十二烷中的一種或幾種；所述的抗靜電劑選自炭黑、納米氧化鋅中的一種或兩種。
10.一種如權利要求1所述的連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶的製備方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟:將星形聚醯胺基質、添加劑混合後通過擠出機塑化熔融，得到星形聚醯胺基質熔體，並通過雙擠出模頭平穩擠出，待用；將連續纖維導入交錯雙擠出模頭，星形聚醯胺基質熔體對連續纖維進行預浸潰；預浸潰後的連續纖維帶導入三輥浸潰裝置使星形聚醯胺基質熔體對連續纖維完全浸潤，所得連續纖維帶冷卻定型，即得到連續纖維增強聚醯胺複合材料預浸帶；通過調節物料料配比、螺杆轉速以及連續纖維的收卷速度，使得預浸帶中星形聚醯胺基質的重量分數為30-80份、添加劑的重量分數為為0-30份、纖維的重量分數為為20-70份。
【文檔編號】C08K3/22GK103589138SQ201210290728
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月15日 優先權日:2012年8月15日
【發明者】李敏立 申請人:上海傑事傑新材料(集團)股份有限公司