一种纤维增强热塑性复合材料用混纤纱及其制备方法与流程

文档序号:12585654阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种纤维增强热塑性复合材料用混纤纱,其特征在于,所述混纤纱由平行取向的增强纤维与无规取向的热塑性纳米纤维的混编纱组成,所述增强纤维的直径为1~30μm,所述热塑性纳米纤维的直径为10~1000nm,所述增强纤维和热塑性纳米纤维的质量比为1:9~9:1。

2.根据权利要求1所述的混纤纱,其特征在于,所述增强纤维为从玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维和硼纤维中选出的一种或几种纤维的组合纤维。

3.根据权利要求1所述的混纤纱,其特征在于,所述热塑性纳米纤维从聚醚酰亚胺纳米纤维、聚苯硫醚纳米纤维、聚乙烯纳米纤维、聚丙烯纳米纤维、聚酰胺纳米纤维、聚酯纳米纤维和聚丙烯腈纳米纤维中选出的一种或几种的组合。

4.根据权利要求2所述的混纤纱,其特征在于,所述增强纤维为按以下方法制备的碳纤维:

1)制备聚丙烯睛纺丝原液:以质量份95:3:2比计的AN丙烯腈∶MA丙烯酸甲酯∶IA衣康酸在60℃下聚合反应制备聚丙烯腈共聚物,再于40℃下负压脱除单体;

2)聚丙烯腈纤维的纺丝:步骤1)所得纺丝原液经过滤喷丝的原液细流在0℃下的凝固浴中冷却成型的凝胶丝条再用55℃水洗;

3)原丝牵伸:步骤2)所得水洗后的原丝相继在85℃、90℃和95℃下进行热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、蒸汽定型和干燥致密化,得PAN原丝;

4)制备PAN碳纤维:步骤3)所得PAN原丝预氧化后,再于500~800℃下碳化4-6min和1000~1500℃下碳化0.5-2min后上浆,烘干后得到成品PAN碳纤维;

5)表面处理:以碳酸氢铵溶液为电解液,对PAN碳纤维进行电化学氧化表面处理,卷曲得到PAN碳纤维成品。

5.根据权利要求3所述的混纤纱,其特征在于,所述热塑性纳米纤维为按以下方法制备的聚丙烯腈纳米纤维:

1)配制聚丙烯腈静电纺丝液:用二甲亚砜将丙烯腈:偶氮二异丁腈:1,4-二(2-咔唑-9-二硫代甲酸)异丁酸苯酯按2400~4800:0.5:2.5的摩尔比例混合于 60~80℃下聚合制得的均分子量为80000~90000g/mol的聚丙烯腈制成14~16%的静电纺丝聚丙烯腈溶液;

2)制备聚丙烯腈纳米纤维:静电纺丝电压为9~11KV,针头到接收屏的距离为11~13cm,注射速度为0.19~0.21mm/h。

6.根据权利要求1所述的混纤纱,其特征在于,所述增强纤维和热塑性纳米纤维的质量比为1:4~9:1。

7.一种权利要求1所述混纤纱的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:

(1)用导纱装置使纱架输送的增强纤维束平行排布;

(2)用所述混纱装置将热塑性纳米纤维与增强纤维束混编成混纤纱;

(3)利用纤维收卷装置收集所述混纤纱。

8.根据权利要求7所述混纤纱的制备方法,其特征在于,所述混纱装置为静电纺丝装置,所述混编采用静电纺丝方式。

9.根据权利要求8所述混纤纱的制备方法,其特征在于,所述混纤纱中热塑性纳米纤维与增强纤维的质量比通过纺丝时间和喷丝头数量进行控制。

10.根据权利要求1-9任一项所述的混纤纱用于制备连续长纤维增强热塑性复合材料的应用。

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