连续纤维增强热塑性复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料及其制备方法。通过选择合适的改性剂与甲基丙烯酸类单体、引发剂及其它各组分以合理的配比复配得到热塑性树脂组合物。将该树脂组合物涂布到连续纤维上进行常温预浸，再根据设定的层压工艺流程制备出连续纤维增强的热塑性复合材料。本发明的制备方法大部分工序都在常温条件下进行，节省了大量能源以及生产成本，且对连续纤维丝、连续纤维带，特别是连续纤维编织布的预浸效果好，制备得到的连续纤维增强热塑性复合材料的质量稳定，在超载失效时，以屈服变形为主，不会突然断裂，解决了连续纤维增强热固性复合材料的失效不安全性，且可被后续反复加工成型成不同形状的制品，提高了材料应用的适应性。
【专利说明】
连续纤维増强热塑性复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 连续纤维增强的复合材料分为连续纤维增强热塑性复合材料板以及连续纤维增 强热固性复合材料。
[0003] 连续纤维增强热塑性复合材料常采用高温预浸的方法进行制备。使用专用的挤出 机将热塑性的塑料在高温(如：230°C以上）、高压（如：50Bar以上）下熔化成液态树脂流，迅 速通过预浸模口预浸预热过的单向连续纤维(丝或带），随即冷却定型成为具有一定刚性的 连续纤维增强热塑性复合材料带。然后根据需要使用这种连续纤维增强热塑性复合材料带 堆叠、焊接成不同铺设角度和层数的胚料，最后在高温（如：约230°C或以上）的层压机上将 其层压成连续纤维增强热塑性复合材料板。该制备方法存在以下缺点：高温预浸的工艺条 件要求苛刻，控制成本高，而且预浸连续纤维编织布的效果差。该工艺很难将熔融树脂在短 时间内均匀地预浸透用于板材增强的连续纤维。温度过低（如:亚克力树脂低于220°C)，熔 融的树脂粘度高，不易浸透连续纤维;温度过高(如:亚克力树脂高于270°C)，熔融树脂的粘 度虽然变低，易于浸透连续纤维，但会造成树脂分解，降低复合板材的机械性能。故目前此 工艺多限于对单层单向连续纤维带的预浸生产，几乎无法应用于对多层叠加单向纤维带， 特别是连续纤维编织布的预浸。且该工艺的能耗大，需在高温高压的条件下短时间内对连 续纤维进行预浸透，必须消耗大量的能源。
[0004] 连续纤维增强热固性复合材料常采用中常温预浸的方法进行制备。使用涂布机将 调配好的热固性树脂在室温或者加温到低中温（如：约80°C)使其熔融，涂布到连续纤维 (丝、带或者编织布)随即冷却定型成具有一定柔性的连续纤维增强热固性复合材料带或者 编织布，然后根据需要用其堆叠成不同铺设角度和层数的胚料，最后在高中温(如：约140 °C)的层压机上层压成连续纤维增强热固性复合材料板。该方法制备得到连续纤维增强的 热固性复合材料板材的失效模式不安全，连续纤维增强的热固性复合材料板材具有较低的 柔韧性，当用其制造的产品在实际应用中超载失效时会突然断裂，不利于保护人身和设备 安全。且板材应用的适应性差，连续纤维增强的热固性复合材料板材不能像连续纤维增强 的热塑性复合材料板材那样可被后续反复加工成型成不同形状的制品。
【发明内容】
[0005] 基于此，本发明将常温预浸的制备方法应用于连续纤维增强热塑性复合材料的制 备，制备得到的连续纤维增强热塑性复合材料克服了中常温预浸的连续纤维增强的热固性 复合材料板材失效模式不安全以及板材应用的适应性差的问题，同时解决了高温预浸连续 纤维增强热塑性复合材料的制备过程高耗能的问题，简化了工艺控制。
[0006] 本发明的目的之一在于提供一种用于制备连续纤维增强热塑性复合材料的树脂 组合物。
[0007] 具体技术方案如下。
[0008] -种用于制备连续纤维增强热塑性复合材料的树脂组合物，以重量份计，包括以 下组分： 甲基丙烯酸类单体 100份 改性剂 5-15份
[0009]引发剂 1-3份 阻聚削 0.01-0.1份 填充剂 55-90份；
[0010] 所述甲基丙烯酸类单体选自甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯中的一种或两 种；
[0011] 所述改性剂选自甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、邻苯二甲酸酯和甲基丙 烯酸异冰片酯中的至少一种；
[0012] 所述引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯和叔丁基过氧化氢中 的至少一种；
[0013] 所述填充剂选自高岭土、钛白粉、碳酸钙、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙 烯酸正丁酯中的至少两种。
[0014] 在其中一些实施例中，所述改性剂为甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、邻苯 二甲酸酯和甲基丙烯酸异冰片酯的混合物。
[0015] 在其中一些实施例中，所述甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、邻苯二甲酸酯 和甲基丙烯酸异冰片酯的混合物中，以重量份计，各组分的配比为甲基丙烯酸羟丁酯4.5-5.5份、甲基丙烯酸羟乙酯2.5-3.5份、邻苯二甲酸酯2.5-3.5份、甲基丙烯酸异冰片酯1.5-2.5份。
[0016] 在其中一些实施例中，所述引发剂为过氧化苯甲酰和/或过氧化-2-乙基己酸叔丁 酯，所述阻聚剂为对苯二酚和/或叔丁基邻苯二酚。
[0017] 在其中一些实施例中，所述填充剂为高岭土、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲 基丙烯酸正丁酯的混合物;或钛白粉和聚甲基丙烯酸正丁酯的混合物;或钛白粉、聚甲基丙 烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸正丁酯的混合物。
[0018] 在其中一些实施例中，所述高岭土、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸 正丁酯的混合物中，以重量份计，各组分的配比为高岭土25-35份、聚碳酸酯4-6份、聚甲基 丙烯酸甲酯20-30份和聚甲基丙烯酸正丁酯4-6份。
[0019] 在其中一些实施例中，以重量份计，所述树脂组合物包括以下组分： 甲基丙烯酸类单体 100份 改4生剂 11-13 4分
[0020]引发剂 1.5-2.5 份 阻聚削 0.01-0.02份 填充剂 60-75份。
[0021 ]在其中一些实施例中，以重量份计，所述树脂组合物还包括工业颜料2-4份。
[0022] 在其中一些实施例中，所述工业颜料选自黑色云母和/或炭黑颜料。
[0023] 本发明的另一目的在于提供一种上述树脂组合物的应用。
[0024]具体技术方案如下：
[0025] 上述树脂组合物在制备连续纤维增强热塑性复合材料中的应用。
[0026] 本发明的另一目在于提供一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法。
[0027]具体技术方案如下：
[0028] -种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029] (1)树脂组合物的配制
[0030] 先将甲基丙烯酸类单体以及改性剂混合搅拌均匀，再分别均匀地加入上述树脂组 合物中的其它各组分，在温度为0-30°C条件下，密封搅拌直至各组分混合均匀且变成粘稠 状的糊状物；
[0031] (2)连续纤维的涂布
[0032]在温度为0_30°C、相对湿度小于40%的条件下，将步骤（1)配置好的树脂组合物均 匀地涂布于已干燥的连续纤维的上、下表面，再分别在上、下表面各衬一层离型膜，辊压加 工使树脂组合物渗透连续纤维的表面，得到涂布树脂组合物的连续纤维；
[0033] (3)连续纤维的预浸
[0034]将涂布树脂组合物的连续纤维置于预浸室内，在温度为0-30°C、相对湿度小于 40%的条件下，自然渗透预浸20-28小时，得到连续纤维预浸料；
[0035] (4)连续纤维预浸料的固化
[0036] 将连续纤维预浸料放入层压机中，加热、加压使连续纤维预浸料固化、定型，冷却 至室温，即得所述连续纤维增强的热塑性复合材料。
[0037] 在其中一些实施例中，步骤(4)所述将连续纤维预浸料放入层压机中，加热、加压 使连续纤维预浸料固化、定型的方法为：
[0038]将连续纤维预浸料放入步进式层压机的已升温到90_150°C的前加热侧上下模板 之间，合模加热，在180秒内逐渐加压到材料层压压力为0.1-5公斤每平方厘米并分段保压， 然后减压开模，得到热的已预固化的板料，再将热的已预固化的板料迅速转移到已开启的 后冷却侧上下模板之间，合模冷却到40-60°C，同时在180秒内快速加压到材料层压压力为 5-8公斤每平方厘米，最后减压开模，即得已固化和定型好的连续纤维增强的热塑性复合材 料板材;或
[0039]将连续纤维预浸料放入单层或者多层开档层压机的已加热至90_150°C的上、下俩 相邻模板之间，合模加热，在15分钟内逐渐加压到材料层压压力为0.1-5公斤每平方厘米并 分段保压;然后快速冷却至40-60°C，同时在15分钟内逐渐加压到材料层压压力为5-8公斤 每平方厘米并分段保压，最后减压开模，即得已固化和定型好的连续纤维增强的热塑性复 合材料板材;或
[0040] 将连续纤维预浸料从带式层压机的进料口放入，经过其前段、中段逐渐加温至90-150°C，同时逐步加压到材料层压压力为0.1-5公斤每平方厘米，使浸透到连续纤维表面的 树脂预固化后，平顺导入到后段，逐渐冷却至40-60°C，同时逐渐加压到材料层压压力为5-8 公斤每平方厘米，再从带式层压机的出口被导出，即得已固化和定型好的连续纤维增强的 热塑性复合材料板材。
[0041] 在其中一些实施例中，在连续纤维预浸料的固化前还包括以下步骤:将连续纤维 预浸料进行分切;或将分切过的连续纤维预浸料上、下表面的离型膜移去，按设定的纤维铺 设方向以及层数堆叠成胚料，并在其上、下表面各衬一层新的离型膜，得堆叠的连续纤维预 浸料。
[0042] 在其中一些实施例中，步骤(2)中所述连续纤维为连续纤维丝、连续纤维带或连续 纤维编织布。
[0043]在其中一些实施例中，步骤(2)中所述将树脂组合物均匀地涂布于已干燥的连续 纤维的上、下表面的厚度为
[0044] 在其中一些实施例中，步骤(1)-(3)中所述温度为18_28°C。
[0045] 本发明的另一目的在于提供一种连续纤维增强热塑性复合材料。
[0046] 具体技术方案如下：
[0047]根据上述制备方法制备得到的连续纤维增强热塑性复合材料。
[0048] 本发明的发明人通过大量实验研究得到本发明的树脂组合物，通过选择合适的改 性剂与甲基丙烯酸类单体、引发剂及其它各组分以合理的配比复配得到热塑性树脂组合 物，所得到的树脂组合物可以用来制备连续纤维增强热塑性复合材料，可以实现用常温预 浸的方法制备连续纤维增强热塑性复合材料，大大降低了生产能耗，简化了工艺控制。
[0049] 本发明的连续纤维增强热塑性复合材料及其常温预浸制备方法具有以下有益效 果：
[0050] 本发明的制备方法大部分工序都在常温条件下进行，节省了大量能源以及生产成 本，而且生产工艺易管控。
[0051] 本发明的制备方法对连续纤维丝、连续纤维带，特别是连续纤维编织布的预浸效 果好，制备得到的连续纤维增强热塑性复合材料的质量稳定。
[0052] 用本发明的制备方法制备得到的连续纤维增强热塑性复合材料在超载失效时，以 屈服变形为主，不会突然断裂，解决了连续纤维增强热固性复合材料的失效不安全性。 [0053]用本发明的制备方法制备得到的连续纤维增强热塑性复合材料可被后续反复加 工成型成不同形状的制品，提高了材料应用的适应性。
【附图说明】
[0054] 图1为实施例5的高温预浸连续纤维增强热塑性复合材料的截面图；
[0055] 图2为实施例5的常温预浸连续纤维增强热塑性复合材料的截面图；
[0056] 图3为实施例6的塑料弯曲性能测试的测试机结构图；
[0057]图4为实施例6的中常温预浸连续纤维增强热固性复合材料的压力-位移曲线； [0058]图5为实施例6的中常温预浸连续纤维增强热固性复合材料的中心被压区域的外 观图；
[0059] 图6为实施例6的常温预浸连续纤维增强热塑性复合材料的压力-位移曲线；
[0060] 图7为实施例6的常温预浸连续纤维增强热塑性复合材料中心被压区域的外观图。
【具体实施方式】
[0061] 以下结合具体实施例对本发明的连续纤维增强热塑性复合材料及其制备方法做 进一步的详细的说明。
[0062] 实施例1
[0063]本实施例的一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0064] (1)树脂组合物的配制
[0065] 树脂组合物的配方如下（以重量份计）： 甲基丙烯酸曱酯单体 100份 甲基丙烯酸幾丁酯 5份 甲基丙烯酸羟乙酯 3份 邻苯二甲酸酯 3份 曱基丙烯酸异冰片酯 .2份 过氧化苯甲酰 2份
[0066] 对苯二臉 0.02份 高岭土 3:0份 聚曱基丙烯酸甲酯 25份 聚曱基丙烯酸正丁酯 5份 聚碳酸酯 5份 黑色云母 3份
[0067]先将甲基丙烯酸类单体以及改性剂混合搅拌均匀，再分别均匀地加入其它各组 分，在温度为25°C条件下，密封搅拌直至各组分混合均匀且变成粘稠状的糊状物；
[0068] (2)连续纤维的涂布
[0069]在温度为25°C、相对湿度小于40%的条件下，在涂布机上将步骤（1)配置好的树脂 组合物均匀地涂布于已干燥的连续纤维编织布的上、下表面，厚度为0.5mm，再分别在上、下 表面各衬一层离型膜，辊压加工使树脂组合物渗透编织布的表面，得到涂布树脂组合物的 连续纤维；
[0070] (3)连续纤维的预浸
[0071]将涂布树脂组合物的连续纤维置于预浸室内，在温度为25°C、相对湿度小于40% 的条件下，自然渗透预浸24小时，得到连续纤维预浸料；
[0072] (4)连续纤维预浸料的分切或堆叠
[0073]将连续纤维预浸料分切，将分切过的连续纤维预浸料上、下表面的离型膜移去，按 设定的纤维铺设方向角度以及层数堆叠成胚料，并在其上、下表面各衬一层新的离型膜，得 堆叠的连续纤维预浸料；
[0074] (5)连续纤维预浸料的固化层压
[0075]将堆叠的连续纤维预浸料放入步进式层压机的已升温到120Γ的前加热侧上下模 板之间，合模加热，并在0-30秒，31-120秒，121-180秒每个时间段内分别升压并保持材料层 压压力为0.1公斤每平方厘米，1.0公斤每平方厘米，3.0公斤每平方厘米;然后减压开模，得 到热的已预固化的板料，再将热的已预固化的板料迅速转移到已开启的后冷却侧上下模板 之间，合模冷却到50°C，同时在180秒内快速加压到7公斤每平方厘米，最后减压开模，即得 已固化和定型好的连续纤维增强的热塑性复合材料板材，置于托盘上冷却至室温。
[0076] 实施例2
[0077] 本实施例的一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法，除树脂组合物的配方 与实施例1不同以外，其它均同实施例1。
[0078] 树脂组合物的配方如下（以重量份计）： 甲基丙烯酸甲酯单体 90份 甲基丙烯酸正丁酯单体 10份 甲基丙烯酸羟丁酯 8份
[0079] 曱基丙烯酸羟乙酯 3:价 甲基丙烯酸异冰片酯 2份 过氧化苯甲酰 1.5份 过氧化-2-乙基己酸抵丁酯 0.5份 叔丁基邻苯二酚 0,01# 钦白粉 35份
[0080] 聚甲基丙烯酸正丁酯 35份 炭黑颜料 3份
[0081 ] 实施例3
[0082] 本实施例的一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法，除树脂组合物的配方 与实施例1不同以外，其它均同实施例1。
[0083] 树脂组合物的配方如下（以重量份计）： 曱基丙稀'酸曱酿单体 80份 曱基丙烯酸正丁酯单体 20份 甲基丙烯酸羟丁酯 10份 曱基丙烯酸异冰片酯 1.5份 过氧化苯甲酰 1.5檢
[0084] 过氧化-2-乙基己酸叔丁酯 ：1份 叔丁基邻苯二酚 0.0丨份 钬白粉 35份 聚曱基丙烯酸正丁酯 30份 聚曱基丙烯酸曱酯 10份 黑色云母 3.份
[0085] 实施例4
[0086] 本实施例的一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0087] (1)树脂组合物的配制:树脂组合物的配方以及配制方法均同实施例1。
[0088] (2)连续纤维的涂布：同实施例1。
[0089] (3)连续纤维的预浸:同实施例1。
[0090] (4)连续纤维预浸料的分切或堆叠：同实施例1。
[0091] (5)连续纤维预浸料的固化层压
[0092]将连续纤维预浸料放入单层或者多层开档层压机的已加热至120Γ的上、下俩相 邻模板之间，合模加热，并在0-2分钟，2.1-10分钟，10.1-15分钟每个时间段内分别保持材 料层压压力为0.1公斤每平方厘米，1.0公斤每平方厘米，3.0公斤每平方厘米;然后逐渐冷 却至50°C，同时在0-2分钟，2.1-10分钟，10.1-15分钟每个时间段内分别升压并保持材料层 压压力为4.0公斤每平方厘米，6.0公斤每平方厘米，7.0公斤每平方厘米，最后减压开模，BP 得已固化和定型好的连续纤维增强的热塑性复合材料板材。
[0093]实施例5预浸效果对比分析
[0094] 对照组：以常规方法制备的高温预浸连续纤维(编织布)增强热塑性复合材料(材 料的组成(体积比）为:聚甲基丙烯酸甲酯:连续纤维(编织布）=38:62,是将聚甲基丙烯酸 甲酯以聚合物的形态在高温条件下对编织布进行高温预浸制备得到的）。
[0095] 实验组:实施例1制备的常温预浸连续纤维增强热塑性复合材料材料(材料的组成 (体积比）为:改性聚甲基丙烯酸甲酯:连续纤维(编织布）=36:64,其中改性聚甲基丙烯酸 甲酯是指使用实施例1的制备方法制备得到的连续纤维增强热塑性复合材料中，树脂组合 物最后聚合固化为的聚合物）。
[0096]通过在显微镜下观察对比对照组与实验组连续纤维增强热塑性复合材料的截面 差异，判断俩工艺的预浸效果。
[0097] 具体实验过程如下：
[0098] A)使用专用刀具和300毫米长的钢尺，分别从一片实验组以及对照组的连续纤维 增强热塑性复合材料中顺着0度纤维方向（涂布时的经线方向）截取一条长80毫米，宽25毫 米的试样。
[0099] B)逐步使用0#，20#，40#的砂纸将试样的长方向的一侧截面修磨平顺。
[0100] C)将试样片放在50x至500x倍的USB显微镜下，使其修磨过的截面对准显微镜镜 头，然后将其固定。
[0101] D)调整USB显微镜的焦距，使电脑屏幕上显示的截面清晰可见，点击拍摄按钮，捕 获截面图。
[0102] 实验结果：
[0103] 对照组的高温预浸连续纤维(编织布)增强热塑性复合材料的截面图如图1所示， 实验组的常温预浸连续纤维(编织布)增强热塑性复合材料的截面图如图2所示。对比在显 微镜下观察的两板材的截面细节，很清楚地发现，使用本发明的树脂组合物对连续纤维(编 织布)进行常温预浸的制备方法制备得到的连续纤维(编织布)增强的热塑性复合材料明显 比对照组的高温预浸工艺制备的连续纤维(编织布)增强的热塑性复合材料致密，即本发明 的制备方法对连续纤维(编织布)的预浸效果优于对照组的高温预浸工艺。
[0104] 实施例6失效模式对比分析
[0105] 对照组：以常规方法制备的中常温预浸连续纤维增强热固性复合材料(材料的组 成(体积比）为:环氧树脂:连续纤维(编织布）=42:58)。
[0106] 实验组:实施例1制备的常温预浸连续纤维增强热塑性复合材料(材料的组成(体 积比)为:改性聚甲基丙烯酸甲酯:连续纤维(编织布）=36:64,其中改性聚甲基丙烯酸甲酯 是指使用实施例1的制备方法制备得到的连续纤维增强热塑性复合材料中，树脂组合物最 后聚合固化为的聚合物）。
[0107]依据国标《塑料弯曲性能试验方法》(《GB/T 9341-2000》）中三点式弯曲试验的规 定，在万能材料试验机上对对照组的连续纤维增强热固性复合材料以及实验组的连续纤维 增强热塑性复合材料进行材料3点弯曲强度的测试，依据对其弯曲强度的变化趋势和对实 际试样的失效模式的观察，判断两类板材的失效模式差异。
[0108] 具体实验过程如下：
[0109] A)使用专用刀具和300毫米长的钢尺，分别从一片对照组的连续纤维增强热固性 复合材料以及实验组的连续纤维增强热塑性复合材料中顺着〇度纤维方向（涂布时的经线 方向）各截取3条长80毫米，宽(b)25.4毫米的试样，在每片试样的中心位置分别测量其厚度 3次，取平均值作为该试样的计算厚度(h)。
[0110] B)开启测试机(参见图3)，将测试机的顶部压头位置归零，下压速度设为每分钟5 毫米。将底支座夹具的跨距(L)调整为30毫米，并使顶部加压头在竖直方向上置于底支座跨 距的中间，横向方向上居中对齐。然后将一试样对称地摆放在底支座上。
[0111] C)手动慢慢下降顶部压头直至其刚好接触试样，保证此时的预压力约为0.4公斤 力，将顶部压头的位移归零。然后转自动模式，让顶部压头以每分钟5毫米的速度向下加压 试样直至其断裂，记录此时的最大压力(F);若试样在被下压10毫米的位移时仍未发生断 裂，记录此时的压力作为计算的最大压力(F)。同时保存(压力-位移)测试曲线图。
[0112] D)换上另一片试样，重复以上测试步骤B-C，记录相应的测试结果，直至完成全部 的试样测试
[0113] E)收集整理测试数据，按以下公式计算两种材料的弯曲强度。
[0114]材料弯曲强度 of = 3 X 9 · 8FL/2bh2 (Mpa)
[0115]式中：F-施加的压力（公斤力）；L一跨度(mm) ;b-试样宽度(mm) ;h-试样厚度 (mm) 〇
[0116] F)对比对照组的连续纤维增强热固性复合材料以及实验组的连续纤维增强热塑 性复合材料在失效产生时施加压力的变化趋势，推断两种材料在超载失效时的失效模式。
[0117] G)观察两种材料发生失效后的外观状况，验证两种材料在超载失效时的失效模 式。
[0118] 实验结果：
[0119] 对照组的中常温预浸连续纤维增强热固性复合材料的弯曲强度测试数据和结果 如表1所示，压力-位移曲线如图4所示，中心被压区域的外观图如图5所示。
[0120] 实验组的常温预浸连续纤维增强热塑性复合材料的弯曲强度测试数据和结果如 表2所示，压力-位移曲线如图6所示，中心被压区域的外观图如图7所示。
[0121] 表1对照组的连续纤维增强热固性复合材料弯曲强度测试数据和结果
[0122]
[0123]表2实验组的连续纤维增强热塑性复合材料的弯曲强度测试数据和结果
[0124]
[0125] 1、对比对照组与实验组的两种材料在3点折弯测试中测得的弯曲强度，本发明的 连续纤维增强热塑性复合材料板高于对照组的连续纤维增强热固性复合材料板。
[0126] 2、对比对照组与实验组的两种材料在3点折弯测试中的压力-位移曲线，连续纤维 增强的热固性复合材料板在超载失效时，压力呈现陡降趋势，可见板材此时产生了突然断 裂;而本发明制备的连续纤维增强的热塑性复合材料板在超载失效时，压力只是缓慢下行， 板材此时仅产生了屈服变形而并未断裂。
[0127] 3、对比对照组与实验组的两种材料试样在超载失效后，其中心被压区域的外观差 异-连续纤维增强的热固性复合材料板中心被压区域已断裂;而本发明制备的连续纤维增 强的热塑性复合材料板中心被压区域只有小小的压印，看不到断裂的痕迹，进一步说明了 本发明制备的连续纤维增强的热塑性复合材料的失效模式优于对照组的连续纤维增强的 热固性复合材料。
[0128] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0129] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种用于制备连续纤维增强热塑性复合材料的树脂组合物，其特征在于，W重量份 计，包括W下组分： 甲基两稀酸类单体 1獻)份 改性剂 5-15份 引发刮 1 -3餘 阻聚剂 化(H-O.l徐 填充剂 55-90份； 所述甲基丙締酸类单体选自甲基丙締酸甲醋和甲基丙締酸正下醋中的一种或两种； 所述改性剂选自甲基丙締酸径下醋、甲基丙締酸径乙醋、邻苯二甲酸醋和甲基丙締酸 异冰片醋中的至少一种； 所述引发剂选自过氧化苯甲酯、过氧化-2-乙基己酸叔下醋和叔下基过氧化氨中的至 少一种. 所述填充剂选自高岭±、铁白粉、碳酸巧、聚碳酸醋、聚甲基丙締酸甲醋、聚甲基丙締酸 正下醋中的至少两种。2. 根据权利要求1所述的用于制备连续纤维增强热塑性复合材料的树脂组合物，其特 征在于，所述改性剂为甲基丙締酸径下醋、甲基丙締酸径乙醋、邻苯二甲酸醋和甲基丙締酸 异冰片醋的混合物。3. 根据权利要求1所述的用于制备连续纤维增强热塑性复合材料的树脂组合物，其特 征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酯和/或过氧化-2-乙基己酸叔下醋，所述阻聚剂为对苯 二酪和/或叔下基邻苯二酪。4. 根据权利要求1所述的用于制备连续纤维增强热塑性复合材料的树脂组合物，其特 征在于，所述填充剂为高岭±、聚碳酸醋、聚甲基丙締酸甲醋和聚甲基丙締酸正下醋的混合 物;或铁白粉和聚甲基丙締酸正下醋的混合物;或铁白粉、聚甲基丙締酸甲醋和聚甲基丙締 酸正下醋的混合物。5. 根据权利要求1-4任一项所述的用于制备连续纤维增强热塑性复合材料的树脂组合 物，其特征在于，W重量份计，包括W下组分： 甲基巧婦酸类单体 100份 改性剂 11-13餘 引发剂 1.5-2.5份 晒聚别 0.01-0.02份 填充剂 撕-75紛。6. 权利要求1-5任一项所述的树脂组合物在制备连续纤维增强热塑性复合材料中的应 用。7. -种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，包括W下步骤： (1)树脂组合物的配制 所述树醋组合物由权利要求1-5任一项所述的组分组成；先将甲基丙締酸类单体W及 改性剂混合揽拌均匀，再分别均匀地加入其它各组分，在溫度为0-30°C条件下，密封揽拌直 至各组分混合均匀且变成粘稠状的糊状物； (2) 连续纤维的涂布 在溫度为0-30°C、相对湿度小于40%的条件下，将步骤（1)配置好的树脂组合物均匀地 涂布于已干燥的连续纤维的上、下表面，再分别在上、下表面各衬一层离型膜，漉压加工使 树脂组合物渗透连续纤维的表面，得到涂布树脂组合物的连续纤维； (3) 连续纤维的预浸 将涂布树脂组合物的连续纤维置于预浸室内，在溫度为0-30°C、相对湿度小于40%的 条件下，自然渗透预浸20-28小时，得到连续纤维预浸料； (4) 连续纤维预浸料的固化 将连续纤维预浸料放入层压机中，加热、加压使连续纤维预浸料固化、定型，冷却至室 溫，即得所述连续纤维增强的热塑性复合材料。8. 根据权利要求7所述的连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (4)所述将连续纤维预浸料放入层压机中，加热、加压使连续纤维预浸料固化、定型的方法 为： 将连续纤维预浸料放入步进式层压机的已升溫到90-15(TC的前加热侧上下模板之间， 合模加热，在180秒内逐渐加压到材料层压压力为0.1-5公斤每平方厘米并分段保压，然后 减压开模，得到热的已预固化的板料，再将热的已预固化的板料迅速转移到已开启的后冷 却侧上下模板之间，合模冷却到40-60°C，同时在180秒内快速加压到材料层压压力为5-8公 斤每平方厘米，最后减压开模，即得已固化和定型好的连续纤维增强的热塑性复合材料板 材;或 将连续纤维预浸料放入单层或者多层开档层压机的已加热至90-15(TC的上、下俩相邻 模板之间，合模加热，在15分钟内逐渐加压到材料层压压力为0.1-5公斤每平方厘米并分段 保压;然后快速冷却至40-60°C，同时在15分钟内逐渐加压到材料层压压力为5-8公斤每平 方厘米并分段保压，最后减压开模，即得已固化和定型好的连续纤维增强的热塑性复合材 料板材;或 将连续纤维预浸料从带式层压机的进料口放入，经过其前段、中段逐渐加溫至90-150 °C，同时逐步加压到材料层压压力为0.1-5公斤每平方厘米，使浸透到连续纤维表面的树脂 预固化后，平顺导入到后段，逐渐冷却至40-60°C，同时逐渐加压到材料层压压力为5-8公斤 每平方厘米，再从带式层压机的出口被导出，即得已固化和定型好的连续纤维增强的热塑 性复合材料板材。9. 根据权利要求7或8所述的连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于， 步骤(2)中所述连续纤维为连续纤维丝、连续纤维带或连续纤维编织布，所述将树脂组合物 均匀地涂布于已干燥的连续纤维的上、下表面的厚度为O.lmm-lmm。10. 根据权利要求7-9任一项所述的制备方法制备得到的连续纤维增强热塑性复合材 料。
【文档编号】C08L69/00GK106084606SQ201610375911
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】敖然
【申请人】敖然