專利名稱：三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維增強聚合物基復(fù)合材料，尤其是涉及一種三角狀三維纖維中 空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法。
背景技術(shù)：
由于纖維增強聚合物基復(fù)合材料具有高強、輕質(zhì)、耐腐蝕及可設(shè)計性等優(yōu)點，在航 空、航天、國防等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但由于原料和工藝成本的居高不下，限制了它在體育、 汽車、建筑等民用領(lǐng)域的應(yīng)用。其中，特別是纖維增強熱塑性樹脂基復(fù)合材料，因為熱塑性 樹脂的粘度較高，為了能使其良好浸潤纖維增強材料，相應(yīng)需要高溫、高壓的極端條件，這 又進(jìn)一步增加了對工藝設(shè)備的要求、提高了成本。因此，復(fù)合材料的低成本技術(shù)是其繼續(xù)發(fā) 展的重要方向，其中樹脂傳遞模塑以其制造成本低和先進(jìn)的工藝引起了人們的高度重視， 而真空輔助對于制得低孔隙率的復(fù)合材料具有極大好處。但是目前以樹脂傳遞模塑制備三 角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種方法簡單、能規(guī) ?；a(chǎn)的三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)三角狀三維纖維中空織物增強熱塑 性樹脂復(fù)合材料的制法，其特征在于，將纖維編成三角狀三維纖維中空織物進(jìn)行表面預(yù)處 理后鋪入模具，并加熱至120 20(TC，將模腔抽成真空，并保持一定真空度，在100-20(TC 的溫度下將反應(yīng)預(yù)聚體與催化劑體系的均勻混合溶液利用負(fù)壓注入模具中，待溶液充滿模 腔后，去掉真空、待反應(yīng)完全后冷卻成型即得產(chǎn)品。所述的纖維包括玻璃纖維、石英纖維、碳纖維、硼纖維、不銹鋼纖維、芳香族聚酰胺 纖維、超高分子量聚乙烯纖維或玄武巖纖維中的一種或幾種。所述的表面預(yù)處理是將編成三角狀三維纖維中空織物的纖維置于110 130°C烘 箱中干燥2 5小時。所述的反應(yīng)預(yù)聚體為己內(nèi)酰胺、十二內(nèi)酰胺、甲基丙烯酸甲酯或?qū)Ρ蕉姿岘h(huán)丁 二醇酯單體中的一種或幾種，或者為上述單體與尼龍-6、尼龍-66、尼龍-610、尼龍-11、尼 龍-12或高溫尼龍的混合物，或者為上述單體或混合物與無機(jī)微米或納米填料的混合物。所述的填料包括玻璃珠、石墨、碳納米管、蒙脫土、二氧化硅、二氧化鈦、碳酸鈣、三 氧化二鋁或稀土氧化物中的一種或幾種。所述的真空度為-3 _8KPa。所述的反應(yīng)預(yù)聚體與催化劑體系的混合溶液在注入模具前需用干燥的氮氣氣氛 保護(hù)。所述的催化劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、己內(nèi)酰胺鈉、甲醇鈉或乙醇鈉、過氧化苯 甲酰、碳化二亞胺、鄰苯二甲酸二丁酯或苯酚鈦中的一種或幾種，催化劑的加入量為反應(yīng)預(yù)聚體的 l_100wt%o。反應(yīng)預(yù)聚體中還可加入活化劑，所述的活化劑包括2，4_甲苯二異氰酸酯、苯甲酰 氯或乙?；簝?nèi)酰胺中的一種或幾種，活化劑的加入量為反應(yīng)預(yù)聚體的l_10wt%0。所述的三角狀三維纖維中空織物可構(gòu)筑成自行車骨架形狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)合了熱塑性樹脂的原位聚合反應(yīng)與真空輔助樹脂傳遞 模塑工藝的優(yōu)點，利用低粘度單體進(jìn)行充模成型，避免了高粘度熱塑性樹脂充模所需的高 溫、高壓條件，降低了工業(yè)應(yīng)用成本。所制得復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能，因此在汽車、電 器、機(jī)械等行業(yè)上有廣泛應(yīng)用。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1以下結(jié)合三角狀三維玻璃纖維中空織物增強原位形成聚酰胺6樹脂為具體實例 來說明本發(fā)明所涉及的方法和工藝。將預(yù)先編織好的三角狀三維玻璃纖維中空織物置于120°C烘箱中干燥3h，取出后 即鋪入模溫160°C的模具中，并密封抽取真空，保持真空度_6KPa(為防止己內(nèi)酰胺單體沸 騰)。己內(nèi)酰胺單體在160°C下真空蒸餾除去水分，并加入催化劑氫氧化鈉(#t%。)和活化 劑2，4_甲苯二異氰酸酯(#t%。)，攪拌均勻后即利用負(fù)壓注入模具。待模腔充滿后，去掉 真空，160°C保溫30min后，自然冷卻，卸模。實施例2以下結(jié)合三角狀三維石英纖維中空織物增強原位形成聚酰胺12樹脂將預(yù)先編織好的三角狀三維石英纖維中空織物置于110°C烘箱中干燥5h，取出后 即鋪入模溫120°C的模具中，并密封抽取真空，保持真空度_3KPa。十二內(nèi)酰胺單體在100°C 下真空蒸餾除去水分，并相繼加入己內(nèi)酰胺鈉(12wt%。)和碳化二亞胺(15wt%。)，攪拌均勻 后即利用負(fù)壓注入模具。待模腔充滿后，去掉真空，120°C保溫60min后，自然冷卻，卸模。實施例3以下結(jié)合三角狀三維碳纖維中空織物增強原位形成聚甲基丙烯酸甲酯樹脂將預(yù)先編織好的三角狀三維碳纖維中空織物置于130°C烘箱中干燥池，取出后即 鋪入模溫185°C的模具中，并密封抽取真空，保持真空度_8KPa。甲基丙烯酸甲酯單體與過 氧化苯甲酰(lwt%。)、鄰苯二甲酸二丁酯(100wt%。)的溶液于氮氣保護(hù)下在130°C下真空 蒸餾，攪拌均勻后即利用負(fù)壓注入模具。待模腔充滿后，去掉真空，180°C保溫120min后，自 然冷卻，卸模。實施例4以下結(jié)合三角狀三維超高分子量聚乙烯纖維中空織物增強原位形成聚對苯二甲 酸丁二醇酯樹脂將預(yù)先編織好的三角狀三維超高分子量聚乙烯纖維中空織物(白行車骨架形狀) 置于120°C烘箱中干燥4h，取出后即鋪入模溫200°C的模具中，并密封抽取真空，保持真空 度-5KPa。對苯二甲酸環(huán)丁二醇酯單體在180°C下熔融后，加入苯酚鈦(100wt%。)，攪拌均 勻后即利用負(fù)壓注入模具。待模腔充滿后，去掉真空，200°C保溫IOmin后卸模。
實施例5將預(yù)先編織好的三角狀三維玄武巖纖維和硼纖維(重量比1 1)中空織物置 于115°C烘箱中干燥3. 5h，取出后即鋪入模溫200°C的模具中，并密封抽取真空，保持真空 度-4KPa。己內(nèi)酰胺單體、尼龍-6及蒙脫土的混合物(重量比2 2 1)在200°C下真空 蒸餾除去水分，并相繼加入乙醇鈉(22wt%。)和乙酰化己內(nèi)酰胺(6wt%。)，攪拌均勻后即利 用負(fù)壓注入模具。待模腔充滿后，去掉真空，200°C保溫ieOmin后，自然冷卻，卸模。所述的三角狀三維纖維中空織物可構(gòu)筑成自行車骨架形狀。
權(quán)利要求
1.三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法，其特征在于，將纖維編 成三角狀三維纖維中空織物進(jìn)行表面預(yù)處理后鋪入模具，并加熱至120 200°C，將模腔 抽成真空，并保持一定真空度，在100-200°C的溫度下將反應(yīng)預(yù)聚體與催化劑體系的均勻混 合溶液利用負(fù)壓注入模具中，待溶液充滿模腔后，去掉真空、待反應(yīng)完全后冷卻成型即得產(chǎn)品 O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法， 其特征在于，所述的纖維包括玻璃纖維、石英纖維、碳纖維、硼纖維、不銹鋼纖維、芳香族聚 酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維或玄武巖纖維中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制 法，其特征在于，所述的表面預(yù)處理是將編成三角狀三維纖維中空織物的纖維置于110 130°C烘箱中干燥2 5小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法， 其特征在于，所述的反應(yīng)預(yù)聚體為己內(nèi)酰胺、十二內(nèi)酰胺、甲基丙烯酸甲酯或?qū)Ρ蕉姿岘h(huán) 丁二醇酯單體中的一種或幾種，或者為上述單體與尼龍-6、尼龍-66、尼龍-610、尼龍-11、 尼龍-12或高溫尼龍的混合物，或者為上述單體或混合物與無機(jī)微米或納米填料的混合 物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法， 其特征在于，所述的填料包括玻璃珠、石墨、碳納米管、蒙脫土、二氧化硅、二氧化鈦、碳酸 鈣、三氧化二鋁或稀土氧化物中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法， 其特征在于，所述的真空度為-3 _8KPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法， 其特征在于，所述的反應(yīng)預(yù)聚體與催化劑體系的混合溶液在注入模具前需用干燥的氮氣氣 氛保護(hù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角狀三維纖維織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于，所述的催化劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、己內(nèi)酰胺鈉、甲醇鈉或乙醇鈉、過氧化 苯甲酰、碳化二亞胺、鄰苯二甲酸二丁酯或苯酚鈦中的一種或幾種，催化劑的加入量為反應(yīng) 預(yù)聚體的I-IOOwt%0。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角狀三維纖維織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于，反應(yīng)預(yù)聚體中還可加入活化劑，所述的活化劑包括2，4_甲苯二異氰酸酯、苯 甲酰氯或乙?；簝?nèi)酰胺中的一種或幾種，活化劑的加入量為反應(yīng)預(yù)聚體的l_10wt%0。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角狀三維纖維織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于，所述的三角狀三維纖維中空織物可構(gòu)筑成自行車骨架形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及三角狀三維纖維中空織物增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的制法，將纖維編成三角狀三維纖維中空織物進(jìn)行表面預(yù)處理后鋪入模具，并加熱至120～200℃，將模腔抽成真空，并保持一定真空度，在100-200℃的溫度下將反應(yīng)預(yù)聚體與催化劑體系的均勻混合溶液利用負(fù)壓注入模具中，待溶液充滿模腔后，去掉真空、待反應(yīng)完全后冷卻成型即得產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有方法簡單、能規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點。
文檔編號B29C70/36GK102059808SQ20091019868
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者楊桂生, 龔穎 申請人:合肥杰事杰新材料有限公司