一種纖維增強(qiáng)氨綸復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。該復(fù)合材料，由包含以下質(zhì)量百分比的組分制成：氨綸40～70%，纖維30～60%。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，且纖維的含量高，制備的復(fù)合材料強(qiáng)度高，耐磨性好，抗沖擊性能優(yōu)良，是汽車頂棚和車門板的理想材料，更可用于高強(qiáng)度的殼類制品。
【專利說(shuō)明】 一種纖維增強(qiáng)氨綸復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料目前越來(lái)越受到各界的關(guān)注，其優(yōu)異的力學(xué)性能在各行各業(yè)都有涉及，但是纖維增強(qiáng)的聚氨酯復(fù)合材料正處于應(yīng)用的初始階段，增強(qiáng)材料如玻璃纖維碳纖維均具有很高的強(qiáng)度和模量，在增強(qiáng)材料中時(shí)主要承力組分，而熱塑性聚氨酯又擁有很好的抗沖擊性能和耐磨性能，兩者的結(jié)合更是充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，在一些高端領(lǐng)域如汽車頂棚和車門板方面將有廣闊的應(yīng)用前景。中國(guó)專利201120272642介紹了 一種汽車頂棚芯板，采用PU層，玻纖層，無(wú)紡布和PVC層從上至下分布，該方法制備的的汽車頂棚芯板增加了吸音和隔熱效果，但是該復(fù)合材料采用的四層材料的粘合增加了工藝上的繁瑣，且該復(fù)合材料強(qiáng)度低，不透氣。
[0003]目前一些汽車頂棚采用發(fā)泡I3U和玻纖復(fù)合制備，如中國(guó)專利200710020092中講到一種連續(xù)玻纖紗增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯微泡的復(fù)合材料，以硬質(zhì)聚氨酯微泡為基體，以經(jīng)過(guò)表面浸潤(rùn)劑處理的連續(xù)玻纖紗為增強(qiáng)材料，得到機(jī)械性能優(yōu)良的復(fù)合材料，可用于鐵路軌枕、集裝箱壁板、建筑結(jié)構(gòu)型材等，但是該發(fā)明中所涉及的聚氨酯材料為熱固性的微發(fā)泡產(chǎn)品，不可回收利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種纖維增強(qiáng)氨綸復(fù)合材料及其制備方法和用途。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，由包含以下質(zhì)量百分比的組分制成:
[0007]氨綸40 ?70%，
[0008]纖維30 ?60%。
[0009]所述的氨綸是由硬度為70D-75D、熔融指數(shù)為22_30g/10min的熱塑性聚氨酯紡絲形成的。
[0010]所述的纖維為玻璃纖維或碳纖維。
[0011]所述的氨綸的長(zhǎng)度為60mm-80mm。
[0012]所述的纖維的長(zhǎng)度為60mm-80mm。
[0013]在本發(fā)明中，先將玻璃纖維和氨綸按照一定的比例均勻鋪層，再經(jīng)過(guò)開(kāi)松機(jī)、梳理機(jī)，使兩種纖維混合均勻，然后經(jīng)過(guò)鋪網(wǎng)機(jī)，進(jìn)行橫向和縱向交替鋪網(wǎng)，壓實(shí)后浸入針刺機(jī)進(jìn)行兩次針刺，得到混合纖維氈，最后經(jīng)過(guò)輥壓機(jī)熱壓成型為纖維增強(qiáng)的熱塑性聚氨酯復(fù)合板材。
[0014]一種上述纖維增強(qiáng)氨綸復(fù)合材料的制備方法，包含以下步驟:[0015](I)按上述配比，稱取重量百分比為30?60%的纖維和40?70%的氨綸，混合均勻；
[0016](2)將上述纖維與氨綸的混合物交替鋪層，得到纖維與氨綸復(fù)合氈；
[0017](3)將纖維與氨綸復(fù)合氈經(jīng)過(guò)開(kāi)松機(jī)進(jìn)行開(kāi)松處理，開(kāi)松處理使其混合更均勻；
[0018](4)開(kāi)松處理后的氈再通過(guò)梳理機(jī)進(jìn)行梳理，經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理后的纖維層中兩種纖維呈單纖維狀態(tài)分布；
[0019](5)接著，經(jīng)過(guò)鋪網(wǎng)機(jī)進(jìn)行橫向和縱向交替鋪網(wǎng)處理；
[0020](6)再經(jīng)過(guò)針刺機(jī)針刺成混合纖維氈；
[0021](7)最后，混合纖維氈經(jīng)過(guò)輥壓機(jī)熱壓成型得到復(fù)合板材。
[0022]所述的步驟(2)中纖維與氨綸復(fù)合氈的克重范圍是1000_1800g/cm2，厚度為100mm-200mmo
[0023]所述的步驟(3)中的開(kāi)松處理的次數(shù)為1-3次，優(yōu)選2次。
[0024]所述的步驟(6 )中得到的混合纖維氈克重范圍為1000-1800g/cm2，厚度為10mm-20mmo
[0025]所述的步驟(6)中的針刺次數(shù)為2-5次，優(yōu)選2次。
[0026]所述的步驟(7)中熱壓的溫度為190°C _230°C，優(yōu)選190°C _220°C。
[0027]—種上述纖維增強(qiáng)氨綸復(fù)合材料用作汽車頂棚板材或汽車門板材料的用途。
[0028]本發(fā)明的有益效果:
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，且纖維的含量高，制備的復(fù)合材料強(qiáng)度高，耐磨性好，抗沖擊性能優(yōu)良，是汽車頂棚和車門板的理想材料，更可用于高強(qiáng)度的殼類制品。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中纖維/氨綸復(fù)合板材的生產(chǎn)工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面根據(jù)附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。其中，下列實(shí)施例中的氨綸是由硬度為70D-75D、熔融指數(shù)為22-30g/10min的熱塑性聚氨酯紡絲形成的。
[0032]實(shí)施例1
[0033]玻璃纖維/氨綸復(fù)合材料的制備工藝流程如圖1所示:
[0034]( I)稱取質(zhì)量百分比為30%的玻璃纖維和70%的氨綸，并混合均勻，其中，玻璃纖維和氨纟侖長(zhǎng)為80mm ；
[0035](2)將上述纖維與氨綸的混合物交替鋪層；得到玻璃纖維與氨綸復(fù)合氈，其克重為IOOOg/cm2 ；
[0036](3)將鋪層好的氈先后分別送入兩個(gè)開(kāi)松機(jī)進(jìn)行兩次開(kāi)松；
[0037](4)開(kāi)松處理后的氈再經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理，得到蓬松的混合均勻的復(fù)合纖維；經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理后的纖維層中，兩種纖維呈單纖維狀態(tài)分布；
[0038](5)再將混合好的纖維送入鋪網(wǎng)機(jī)中，經(jīng)過(guò)橫向和縱向的多個(gè)鋪網(wǎng)機(jī)，將混合纖維鋪在傳動(dòng)的牽引裝置上，實(shí)現(xiàn)橫向和縱向兩個(gè)方向上的交替鋪網(wǎng)；[0039](6)鋪好后的混合纖維氈經(jīng)過(guò)輥壓壓實(shí)后進(jìn)入兩個(gè)連續(xù)的針刺機(jī)中實(shí)現(xiàn)兩次針刺，最后收卷得到混合好的混合纖維租，厚度在IOmm,其克重為1000g/cm2 ；
[0040](7)將混合纖維氈送至具有加熱裝置的輥壓機(jī)上，溫度為190°C，使得混合纖維氈中的氨綸軟化，再經(jīng)輥壓機(jī)冷壓定型成玻璃纖維復(fù)合板材。
[0041]實(shí)施例2
[0042]碳纖維/氨綸復(fù)合材料的制備工藝流程如圖1所示。
[0043]( I)稱取重量百分比為40%的碳纖維和60%的氨綸，并混合均勻，其中，碳纖維和氨會(huì)侖長(zhǎng)為60mm ；
[0044](2)將上述纖維與氨綸的混合物交替鋪層；得到碳纖維與氨綸復(fù)合氈，其克重為1400g/cm2 ；
[0045](3)將鋪層好的氈先后分別送入兩個(gè)開(kāi)松機(jī)進(jìn)行兩次開(kāi)松；
[0046](4)開(kāi)松處理后的氈再經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理，得到蓬松的混合均勻的復(fù)合纖維；經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理后的纖維層中，兩種纖維呈單纖維狀態(tài)分布；
[0047](5)再將混合好的纖維送入鋪網(wǎng)機(jī)中，經(jīng)過(guò)橫向和縱向的多個(gè)鋪網(wǎng)機(jī)，將混合纖維鋪在傳動(dòng)的牽引裝置上，實(shí)現(xiàn)橫向和縱向兩個(gè)方向上的交替鋪網(wǎng)；
[0048](6)鋪好后的混合纖維氈經(jīng)過(guò)輥壓壓實(shí)后進(jìn)入兩個(gè)連續(xù)的針刺機(jī)中實(shí)現(xiàn)兩次針刺，最后收卷得到混合好的混合纖維租，厚度在15mm,其克重為1400g/cm2 ；
[0049](7)將混合纖維氈送至具有加熱裝置的輥壓機(jī)上，溫度為200°C，使得混合纖維氈中的氨綸軟化，再經(jīng)輥壓機(jī)冷壓定型成碳纖維復(fù)合板材。
[0050]實(shí)施例3
[0051]玻璃纖維/氨綸復(fù)合材料的制備工藝流程如圖1所示。
[0052]( I)稱取重量百分比為50%的玻璃纖維和50%的氨綸，并混合均勻，其中，玻璃纖維和氨纟侖長(zhǎng)為70mm ；
[0053](2)將上述纖維與氨綸的混合物交替鋪層；得到玻璃纖維與氨綸復(fù)合氈；其克重為 1600g/cm2 ；
[0054](3)將鋪層好的氈先后分別送入兩個(gè)開(kāi)松機(jī)進(jìn)行兩次開(kāi)松；
[0055](4)開(kāi)松處理后的氈再經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理，得到蓬松的混合均勻的復(fù)合纖維；經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理后的纖維層中，兩種纖維呈單纖維狀態(tài)分布；
[0056](5)再將混合好的纖維送入鋪網(wǎng)機(jī)中，經(jīng)過(guò)橫向和縱向的多個(gè)鋪網(wǎng)機(jī)，將混合纖維鋪在傳動(dòng)的牽引裝置上，實(shí)現(xiàn)橫向和縱向兩個(gè)方向上的交替鋪網(wǎng)；
[0057](6)鋪好后的混合纖維氈經(jīng)過(guò)輥壓壓實(shí)后進(jìn)入兩個(gè)連續(xù)的針刺機(jī)中實(shí)現(xiàn)兩次針刺，最后收卷得到混合好的混合纖維租，厚度在18mm,其克重為1600g/cm2 ；
[0058](7)將混合纖維氈送至具有加熱裝置的輥壓機(jī)上，溫度為210°C，使得混合纖維氈中的氨綸軟化，再經(jīng)輥壓機(jī)冷壓定型成玻璃纖維復(fù)合板材。
[0059]實(shí)施例4
[0060]碳纖維/氨綸復(fù)合材料的制備工藝流程如圖1所示。
[0061 ] ( I)稱取重量百分比為60%的碳纖維和40%的氨綸，并混合均勻，其中，碳纖維和氨會(huì)侖長(zhǎng)為60mm ；
[0062](2)將上述纖維與氨綸的混合物交替鋪層；得到碳纖維與氨綸復(fù)合氈，其克重為1800g/cm2 ；
[0063](3)將鋪層好的氈先后分別送入兩個(gè)開(kāi)松機(jī)進(jìn)行兩次開(kāi)松；
[0064](4)開(kāi)松處理后的氈再經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理，得到蓬松的混合均勻的復(fù)合纖維；經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理后的纖維層中，兩種纖維呈單纖維狀態(tài)分布；
[0065](5)再將混合好的纖維送入鋪網(wǎng)機(jī)中，經(jīng)過(guò)橫向和縱向的多個(gè)鋪網(wǎng)機(jī)，將混合纖維鋪在傳動(dòng)的牽引裝置上，實(shí)現(xiàn)橫向和縱向兩個(gè)方向上的交替鋪網(wǎng)；
[0066](6)鋪好后的混合纖維氈經(jīng)過(guò)輥壓壓實(shí)后進(jìn)入兩個(gè)連續(xù)的針刺機(jī)中實(shí)現(xiàn)兩次針刺，最后收卷得到混合好的混合纖維租，厚度在20mm,其克重為1800g/cm2 ；
[0067](7)將混合纖維氈送至具有加熱裝置的輥壓機(jī)上，溫度為220°C，使得混合纖維氈中的氨綸軟化，再經(jīng)輥壓機(jī)冷壓定型成碳纖維復(fù)合板材。
[0068]以上實(shí)施例得到的復(fù)合板材強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)如下:
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:由包含以下質(zhì)量百分比的組分制成: 氨綸40?70%， 纖維30?60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的氨綸是由硬度為70D-75D、熔融指數(shù)為22-30g/10min的熱塑性聚氨酯紡絲形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的纖維為玻璃纖維或碳纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的氨綸的長(zhǎng)度為60mm-80mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的纖維的長(zhǎng)度為60mm-80mm。
6.一種權(quán)利要求1-5中任一所述的纖維增強(qiáng)氨綸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包含以下步驟: Cl)按權(quán)利要求1所述的配比，稱取重量百分比為30?60%的纖維和40?70%的氨綸，混合均勻； (2)將上述纖維與氨綸的混合物交替鋪層，得到纖維與氨綸復(fù)合氈； (3)將纖維與氨綸復(fù)合氈經(jīng)過(guò)開(kāi)松機(jī)進(jìn)行開(kāi)松處理； (4)開(kāi)松處理后的氈再通過(guò)梳理機(jī)進(jìn)行梳理，經(jīng)過(guò)梳理機(jī)梳理后的纖維層中兩種纖維呈單纖維狀態(tài)分布； (5 )接著，經(jīng)過(guò)鋪網(wǎng)機(jī)進(jìn)行橫向和縱向交替鋪網(wǎng)處理； (6)再經(jīng)過(guò)針刺機(jī)針刺成混合纖維氈； (7 )最后，混合纖維氈經(jīng)過(guò)輥壓機(jī)熱壓成型得到復(fù)合板材。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中纖維與氨綸復(fù)合氈的克重范圍是1000-1800g/cm2，厚度為100mm-200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)中的開(kāi)松處理的次數(shù)為1-3次，優(yōu)選2次。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(6)中得到的混合纖維氈克重范圍為 1000-1800g/cm2，厚度為 10mm-20mm ; 或所述的步驟(6)中的針刺次數(shù)為2-5次，優(yōu)選2次； 或所述的步驟(7)中熱壓的溫度為190°C -230°C，優(yōu)選190°C _220°C。
10.一種權(quán)利要求1-6中任一所述的纖維增強(qiáng)氨綸復(fù)合材料用作汽車頂棚板材或汽車門板材料的用途。
【文檔編號(hào)】D04H1/485GK103451853SQ201210175440
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】鄧麗莉 申請(qǐng)人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司