连续长纤维增强热塑性复合板材的制作方法

1.本实用新型涉及一种连续长纤维增强热塑性复合板材及其制备方法、应用。


背景技术：

2.连续长纤维增强热塑性复合材料(cfrt)是以连续纤维作为增强材料，以热塑性树脂为基体，通过特殊工艺制造的复合材料。相对于短玻纤增强热塑性复合材料(sfrt)，cfrt在性能上较为优越，力学性能较佳、可回收利用、质量轻和成本低，是近十年来备受关注的高分子复合材料之一。目前cfrt(例如连续长纤维增强热塑性复合板材)主要应用于汽车、风电叶片、电子、家电、通讯、机械、化工、军工、体育器材、医疗器械等领域，特别是在汽车零配件专用塑料市场上的应用发展潜力十分巨大，发展较为迅猛，应用广泛，种类繁多，其中长玻纤增强聚丙烯(pp/lgf)复合材料最为常见。但长玻纤增强聚丙烯强度较低，复合材料二次成型较困难且不可回收利用。连续长纤维增强聚酰胺复合材料强度高，但由于聚酰胺本身含有一定量极性基团的酰胺键，易和水分子形成氢键结构，导致大分子链间相互作用的氢键密度势必会减少，从而导致材料的强度降低。因此，亟需制备一种能够同时具备力学性能高、吸水性低的连续长纤维增强热塑性复合材料。
3.连续纤维增强热塑性预浸带是用来制备连续纤维增强热塑性复合材料的中间体。其制备工艺主要有熔融浸渍法、溶液浸渍法和混纤法。
4.目前制备热塑性复合材料的工艺包括注塑成型、热模压成型、拉挤成型等工艺。其中，注塑成型工艺因具备稳定性高、可自动化和效率高等优点，是目前制备热塑性复合材料最为重要的成型工艺，也是目前应用最为广泛的成型工艺，但是该方法玻纤保留长度较短。而热模压成型工艺具有结构简单、热稳定性好和制品外形多样化等优点，是制备热塑性复合材料较常用的成型工艺之一。拉挤成型工艺是借助外力牵引下纤维粗纱经过浸渍、固化和切料等工序来制备连续长纤维增强热塑性复合材料(cfrt)的成型工艺，成型后的材料截面固定且实现材料连续生产。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中连续长纤维增强热塑性复合材料难以同时具备良好的力学性能和低吸水性的缺陷，提供一种连续长纤维增强热塑性复合板材及其制备方法、应用。本实用新型提供的连续长纤维增强热塑性复合板材具有良好的力学性能和低吸水性，且制备方法工艺简单、成本低。
6.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
7.一种连续长纤维增强热塑性复合板材，其包括m层预浸带a和n层预浸带b，且外层为所述预浸带a；其中，m≥2，n≥1，且m和n为整数；
8.所述预浸带a为连续长纤维增强长碳链聚酰胺树脂单向预浸带，其包括连续长纤维和长碳链聚酰胺树脂；
9.所述预浸带b为连续长纤维增强短碳链聚酰胺树脂单向预浸带，其包括连续长纤
维和短碳链聚酰胺树脂。
10.本实用新型中，所述m与n的数值之和可为3-100，例如4-66或20-66。
11.本实用新型中，所述n可为1-98，例如4、6、8或10。
12.本实用新型中，较佳地，所述连续长纤维增强热塑性复合板材包括m1a-[n1b-m2a-n2b]-m3a，其中，m＝m1+m2+m3，m1≥1，m2≥0，m3≥1；n＝n1+n2，n1≥0，n2≥0，且n1、n2不同时为0；m1、m2、m3、n1和n2均为整数。其中，
“‑”
表示预浸带相邻，例如“a-b”表示一层预浸带a与一层预浸带b相邻。
[0013]
其中，例如，所述m1、m2、m3、n1和n2的数值分别为1、0、1、3和3，即所述连续长纤维增强热塑性复合板材包括a-[6b]-a。
[0014]
或者，例如，所述m1、m2、m3、n1和n2的数值分别为2、0、2、2和2，即所述连续长纤维增强热塑性复合板材包括2a-[4b]-a。
[0015]
或者，例如，所述m1、m2、m3、n1和n2的数值分别为1、0、1、4和4，即所述连续长纤维增强热塑性复合板材包括a-[8b]-a。
[0016]
或者，例如，所述m1、m2、m3、n1和n2的数值分别为2、0、2、3和3，即所述连续长纤维增强热塑性复合板材包括2a-[6b]-2a。
[0017]
本实用新型中，较佳地，所述预浸带b各自独立地选自相同或不同的连续长纤维增强短碳链聚酰胺树脂单向预浸带，所述预浸带a各自独立地选自相同或不同的连续长纤维增强长碳链聚酰胺树脂单向预浸带。
[0018]
本实用新型中，所述预浸带a的厚度较佳地为0.15-0.5mm，进而为0.21-0.33mm，例如0.23mm，0.27mm，0.28mm，0.31mm，0.32mm或0.33mm。
[0019]
本实用新型中，所述预浸带b的厚度较佳地为0.15-0.5mm，进而为0.21-0.33mm，例如0.24mm，0.31mm，0.32mm或0.33mm。
[0020]
本实用新型中，所述连续长纤维增强热塑性复合板材的总厚度较佳地为＞0.5mm，例如10mm，厚度可根据具体产品进行模压复合。
[0021]
本实用新型中，所述连续长纤维增强热塑性复合板材中各层之间的铺层方式可为平行铺层或交叉铺层。所述平行铺层是指各层之间铺叠方向相同；所述交叉铺层是指各层之间呈一定角度交叉铺叠。
[0022]
所述交叉铺层的交叉方式可为0
°‑
90
°
交叉，例如45
°
交叉、90
°
交叉。
[0023]
本实用新型中，所述长碳链聚酰胺树脂一般是指二元胺(主要指戊二胺)与两个羧基之间的亚甲基的碳原子数为10或10以上的二元酸聚合得到的聚酰胺。所述短碳链聚酰胺树脂一般是指二元胺(主要指戊二胺)与两个羧基之间的亚甲基的碳原子数小于10的二元酸聚合得到的聚酰胺。
[0024]
本实用新型中，所述短碳链聚酰胺树脂可为本领域常规市售可得的短碳链聚酰胺树脂，较佳地购自凯赛(金乡)生物材料有限公司。
[0025]
本实用新型中，所述短碳链聚酰胺树脂较佳地为短碳链生物基聚酰胺树脂。
[0026]
其中，生物基聚酰胺树脂一般是指以可再生资源如玉米、蓖麻等为原料，通过微生物法制备二元胺，再与二元酸聚合而得到的聚酰胺树脂。较佳地，二元酸也通过微生物法制备获得。
[0027]
本实用新型中，所述短碳链聚酰胺树脂较佳地为聚酰胺56，简称pa56。
[0028]
其中，所述pa56较佳地具有如下特点：
[0029]
相对粘度为1.9-2.7，例如2.29；
[0030]
端氨基含量42-60mmol/kg，例如55mmol/kg；
[0031]
熔点252-255℃，例如253℃；
[0032]
原料单体为戊二胺和己二酸，生物基含量43％-46％。
[0033]
本实用新型中，所述长碳链聚酰胺树脂可为本领域常规市售可得的长碳链聚酰胺树脂，较佳地购自凯赛(金乡)生物材料有限公司。
[0034]
本实用新型中，所述长碳链聚酰胺树脂较佳地为长碳链生物基聚酰胺树脂。
[0035]
本实用新型中，所述长碳链聚酰胺树脂较佳地选自pa510、pa511、pa512、pa513、pa514、pa515、pa516、pa517和pa518中的一种或多种。
[0036]
其中，所述长碳链聚酰胺树脂较佳地具有如下特点：
[0037]
相对粘度1.8-2.7，优选为2.1-2.6，例如2.25、2.32、2.38、2.46或2.51；
[0038]
端氨基含量42-60mmol/kg；
[0039]
熔点170℃-320℃，优选180-230℃，例如191、197、210或217℃；
[0040]
生物基含量在29％-100％，例如29.6、32.3、33.8或45％。
[0041]
本实用新型中，所述相对粘度通过乌氏粘度计浓硫酸法测定。生物基含量通过碳14测定，例如通过生物基含量检测标准方法astm d6866检测获得。
[0042]
本实用新型中，所述连续长纤维一般是指纤维保留长度的理论值和制品一致，即纤维保留长度＝制品的长度。
[0043]
本实用新型中，所述连续长纤维可为本领域常规市售可得的连续长纤维。
[0044]
本实用新型中，所述连续长纤维的种类可为本领域常规，例如碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维。
[0045]
较佳地，所述连续长纤维为连续长玻纤，单丝直径可为8-15μm，较佳地为8-10μm。所述连续长玻纤的线密度可为1000-3600tex，较佳地为1200tex、2400tex。所述连续长玻纤例如为购自欧文斯科宁(oc)的规格为1200tex的连续长玻纤或购自巨石的规格为2400tex的连续长玻纤。
[0046]
较佳地，所述连续长纤维为连续长碳纤。所述连续长碳纤较佳地为聚丙烯腈类碳纤维。所述连续长碳纤的单丝数量可为20000-30000根，较佳地为12000根(12k)、24000根(24k)。所述连续长碳纤的单丝直径可为5-10μm，较佳地为6-8μm。所述连续长碳纤例如为规格为24k的东丽t700、或者规格为12k或24k的光威复材连续长碳纤700s。
[0047]
本实用新型中，在所述预浸带a中，所述连续长纤维的质量百分比较佳地为40-80wt％，更佳地为60-70wt％，例如50.1wt％、60.5wt％、62.1wt％、62.8wt％或51.3wt％，所述质量百分比是指所述连续长纤维的质量占所述预浸带a的质量。
[0048]
本实用新型中，所述预浸带b中的所述连续长纤维的质量百分比较佳地为40-80％，更佳地为60-70％，例如50.4wt％或61.3wt％，所述质量百分比是指所述连续长纤维的质量占所述预浸带b的质量。
[0049]
本实用新型中，较佳地，所述预浸带a的含水量低于2000ppm，更佳地低于1200ppm，例如100-1200ppm，或者500-1000ppm。
[0050]
本实用新型中，较佳地，所述预浸带b的含水量低于2000ppm，更佳地低于1200ppm，
例如100-1200ppm，或者500-1000ppm。
[0051]
本实用新型中，较佳地，所述短碳链聚酰胺树脂为pa56，所述长碳链聚酰胺树脂为pa510、pa511、pa512、pa513、pa514、pa515和pa516中的任意一种或多种。
[0052]
本实用新型中，较佳地，所述预浸带a包括连续长玻纤和长碳链聚酰胺树脂，所述长碳链聚酰胺树脂为pa510、pa511、pa512、pa513、pa514、pa515和pa516中的任意一种或多种，更佳地所述预浸带a为连续长玻纤增强长碳链聚酰胺热塑性单向预浸带。
[0053]
本实用新型中，较佳地，所述预浸带a包括连续长碳纤和长碳链聚酰胺树脂，所述长碳链聚酰胺树脂为pa510、pa511、pa512、pa513、pa514、pa515和pa516中的任意一种或多种，更佳地所述预浸带a为连续长碳纤增强长碳链聚酰胺热塑性单向预浸带。
[0054]
本实用新型中，较佳地，所述预浸带b包括连续长玻纤和pa56，更佳地所述预浸带b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
[0055]
本实用新型中，较佳地，所述预浸带b包括连续长碳纤和pa56，更佳地所述预浸带b为连续长碳纤增强pa56单向预浸带。
[0056]
在本实用新型的一个较佳实施方案中，所述连续长纤维增强热塑性复合板材中，所述预浸带a为连续长玻纤增强长碳链单向预浸带，所述预浸带b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
[0057]
例如：所述连续长纤维增强热塑性复合板材中，所述预浸带a为连续长玻纤增强pa513单向预浸带，所述预浸带b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
[0058]
例如：所述连续长纤维增强热塑性复合板材中，所述预浸带a为连续长玻纤增强pa510单向预浸带，所述预浸带b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
[0059]
例如：所述连续长纤维增强热塑性复合板材中，所述预浸带a为连续长玻纤增强pa512单向预浸带，所述预浸带b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
[0060]
例如：所述连续长纤维增强热塑性复合板材中，所述预浸带a为连续长玻纤增强pa515单向预浸带，所述预浸带b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
[0061]
在本实用新型的一个较佳实施方案中，所述连续长纤维增强热塑性复合板材中，所述预浸带a为连续长碳纤增强长碳链单向预浸带，所述预浸带b为连续长碳纤增强pa56单向预浸带。
[0062]
例如：所述连续长纤维增强热塑性复合板材中，所述预浸带a为连续长碳纤增强pa510单向预浸带，所述预浸带b为连续长碳纤增强pa56单向预浸带。
[0063]
本实用新型前述连续长纤维增强热塑性复合板材的制备方法，其包括如下步骤：将所述预浸带b与所述预浸带a进行铺层，模压成型，获得复合板材。
[0064]
本实用新型中，所述铺层的方式可为本领域常规的铺层方式，例如交叉铺层或平行铺层。
[0065]
其中，所述交叉铺层的角度可为0
°
与90
°
交叉或45
°
交叉。
[0066]
本实用新型中，在所述铺层之前，较佳地还包括将预浸带进行干燥的步骤。通过干燥降低材料的含水量可以防止模压过程中产生过多的气泡。
[0067]
其中，所述干燥的操作可为本领域常规的干燥操作，例如真空干燥。
[0068]
所述干燥的温度较佳地为85-120℃，例如105℃。
[0069]
所述干燥的时间较佳地为4-25h，进而为15-24h，例如15h，20h或24h。
[0070]
本实用新型中，所述模压成型所使用的设备可为本领域常规用于模压的设备，例如模压机，所述模压机可为双钢带模压复合机。
[0071]
本实用新型中，所述模压成型的温度较佳地为比所述短碳链聚酰胺树脂的熔点高5-10℃，较佳地为190-310℃，更佳地为250-310℃，例如260℃或278℃。
[0072]
本实用新型中，所述模压成型的压力较佳地为1-5mpa，例如2-3mpa。
[0073]
本实用新型中，所述模压成型的方式可为本领域常规的模压成型方式，例如连续模压成型或直接模压成型。
[0074]
其中，当所述模压成型的方式为连续模压成型时，可按照本领域常规包括连续自动铺层的步骤。
[0075]
其中，当所述模压成型的方式为直接模压成型时，所述直接模压成型可按照本领域常规包括预热、排气、保压、冷却的步骤。
[0076]
所述预热的时间较佳地为3-8min，例如5min。
[0077]
所述排气的次数较佳地为3-6次，例如3次。
[0078]
所述保压的时间较佳地为5-10min，例如8min。
[0079]
所述冷却的降温速率较佳地为5-20℃/min，例如15℃/min。所述冷却后的温度较佳地为室温。本实用新型中，所述室温一般是指20
±
5℃。
[0080]
本实用新型中，所述预浸带a和所述预浸带b较佳地为由熔融浸渍法制备得到。
[0081]
其中，所述熔融浸渍法可为本领域常规的熔融浸渍法。
[0082]
较佳地，所述熔融浸渍法包括如下步骤：
[0083]
s1、将聚酰胺树脂组合物挤出，熔体进入浸渍模头；其中，所述聚酰胺树脂组合物包括所述长碳链聚酰胺树脂或所述短碳链聚酰胺树脂；
[0084]
s2、将所述连续长纤维导入所述浸渍模头，所述熔体和所述连续长纤维发生浸渍；
[0085]
s3、将浸渍后的连续长纤维进行模压、冷却，牵引和卷绕，制得所述预浸带a或所述预浸带b。
[0086]
其中，通过调节所述挤出的速度和所述卷绕的速度，控制所述连续长纤维占预浸带的质量百分比。
[0087]
其中，较佳地，所述聚酰胺树脂组合物还包括添加剂。
[0088]
所述添加剂较佳地包括抗氧化剂、润滑剂、相容剂和偶联剂中的一种或多种。
[0089]
所述抗氧化剂较佳地选自抗氧化剂168、抗氧化剂1098、抗氧化剂1010和抗氧化剂s9228中的一种或多种。其中，所述润滑剂较佳地包括waxc和waxe。其中，所述相容剂可选自pp-g-mah、poe-g-mah、poe-g-gma和epdm-g-mah中的一种或多种。其中，所述偶联剂可选自偶联剂kh550、偶联剂kh560和偶联剂kh570中的一种或多种。
[0090]
其中，更佳地，所述聚酰胺树脂组合物包括如下重量份数计的组分：所述长碳链聚酰胺树脂或所述短碳链聚酰胺树脂81.8-99.8份、抗氧化剂0.2-1.6份、润滑剂0-0.8份、相容剂0-15份和偶联剂0-0.8份。
[0091]
在某些实施方案中，所述聚酰胺树脂组合物包括以下重量份数的组分：所述长碳链聚酰胺树脂90-95份、抗氧化剂0.4-0.6份、润滑剂0.3-0.5份、相容剂4-8份和偶联剂0.4-0.5份。
[0092]
例如：所述聚酰胺树脂组合物包括以下重量份数的组分：所述长碳链聚酰胺树脂：
94.5份，抗氧化剂1098：0.3份，抗氧化剂168：0.3份，内润滑剂waxe：0.2份，外润滑剂waxc：0.2份，相容剂poe-g-mah：4份，偶联剂kh550：0.5份。
[0093]
在某些实施方案中，所述聚酰胺树脂组合物包括以下重量份数的组分：所述短碳链聚酰胺树脂90.5-93份、抗氧化剂1098 0.2-0.4份、抗氧化剂1680.2-0.4份、内润滑剂waxe 0.2-0.3份、外润滑剂waxc 0.2-0.3份、相容剂6-8份和硅烷类偶联剂0.3-0.6份。
[0094]
例如：所述聚酰胺树脂组合物原料包括以下重量份数的组分：pa56：90.5份，抗氧化剂1098：0.4份，抗氧化剂168：0.4份，内润滑剂waxe：0.2份，外润滑剂waxc：0.2份，相容剂poe-g-mah：8份，偶联剂kh560：0.3份。
[0095]
再例如：所述聚酰胺树脂组合物原料包括以下重量份数的组分：pa56：90.5份，抗氧化剂1098：0.3份，抗氧化剂168：0.3份，内润滑剂waxe：0.2份，外润滑剂waxc：0.2份，相容剂poe-g-mah：8份，偶联剂kh560：0.5份。
[0096]
其中，步骤s1中，在将所述聚酰胺树脂组合物挤出之前，较佳地还包括如下步骤：将所述聚酰胺树脂组合物进行混合。所述混合可为搅拌混合；所述搅拌混合的设备可为高速搅拌机。
[0097]
其中，步骤s1中，所述挤出可采用本领域常规的双螺杆挤出机或者单螺杆挤出机进行，较佳地为双螺杆挤出机。其中，所述双螺杆挤出机的长径比较佳地为1:36。
[0098]
步骤s1中，所述挤出的温度可为170-340℃。
[0099]
当采用双螺杆挤出机时，所述双螺杆挤出机采用八区加热模式，较佳地，一区至八区(喂料至机头)温度依次为195-260℃、255-305℃、255-325℃、255-325℃、255-325℃、255-325℃、255-325℃、255-325℃。
[0100]
在一些具体的实施方式中，一区至八区(喂料至机头)温度依次为240℃、290℃、300℃、300℃、300℃、300℃、300℃、300℃。
[0101]
在一些具体的实施方式中，一区至八区(喂料至机头)温度依次为210℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、280℃。
[0102]
其中，步骤s1中，以螺杆转速表示，所述挤出的速度为200-600rpm/min，例如400rpm/min。
[0103]
其中，步骤s1中，在所述挤出后较佳地还包括过滤的步骤。所述过滤可采用本领域常规的熔体过滤器进行。较佳地，当采用双螺杆挤出机时，所述熔体过滤器的温度在双螺杆挤出机的八区温度上下0-15℃范围内。
[0104]
其中，步骤s1中，所述浸渍模头可采用本领域常规的模头。所述浸渍模头的幅宽较佳地为100-650mm。
[0105]
其中，所述浸渍模头的温度可为240-335℃，例如295或300℃。较佳地，当采用双螺杆挤出机时，所述浸渍模头的温度在双螺杆挤出机的八区温度上下0-15℃范围内。
[0106]
其中，步骤s2中，所述导入较佳地包括以下过程：所述连续长纤维经过张力控制器从纱架上退绕下来，经过分纱框，进入展纱系统，使每根丝束充分展开，接着进入烘纱装置进行预热，然后进入浸渍模头，使连续长纤维与熔体发生浸渍。其中，所述烘纱装置的温度较佳地为70-400℃。
[0107]
步骤s3中，所述模压、冷却可采用本领域常规的压辊机进行，较佳地为四辊机。所述四辊机的内循环水的温度可为60-90℃。所述牵引可采用本领域常规的牵引装置进行，在
牵引装置中进行进一步冷却和切边。所述牵引的牵引速度可为5-15m/min。所述卷绕可采用本领域常规的卷绕装置进行，较佳地为自动收卷机。
[0108]
本实用新型的前述连续长纤维增强热塑性复合板材可应用于在塑料制品中。其中，所述塑料制品较佳地包括汽车零配件中的塑料制品。
[0109]
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型将连续长纤维增强聚酰胺预浸带作为模压的夹层，充分利用生物基聚酰胺的性能特点，聚酰胺作为树脂基体将性能优异的连续长纤维彼此连接在一起，制备得到低吸水、力学性能优异、外观平整、性能可靠、实用的连续长纤维增强热塑性复合板材。
[0110]
本实用新型的制备方法采用模压复合工艺，工艺简单、耗时短、生产效率高、成本低。本实用新型还可通过熔融浸渍法制备单向预浸带，使每根单丝都能被树脂浸渍到，浸渍均匀效果好；制备出厚度在0.15-0.5mm厚的单向预浸带可以进行模压，也可以进行缠绕，可为生产设计提供更多的自由度。另外，本实用新型还可通过调整预浸带不同摆放方向改变复合板中的长纤维的朝向，提高复合板材对于不同方向力的抗冲击力，调整预浸带的层数也可以调整复合板的厚度，以适用于不同的应用。
附图说明
[0111]
图1是实施例2中制得的连续长纤维增强热塑性复合板材2a-[4b]-2a的结构示意图。
[0112]
图2是实施例4中制得的连续长纤维增强热塑性复合板材a-[6b]-a的结构示意图。
[0113]
附图标记：
[0114]
1-2a，a为连续长玻纤增强pa513单向预浸带；
[0115]
2-4b，b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带；
[0116]
3-a，a为连续长玻纤增强pa512单向预浸带；
[0117]
4-6b，b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
具体实施方式
[0118]
下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
[0119]
以下实施例中，各原料购买来源如下：生物基聚酰胺树脂pa56，pa510，pa512，pa513以及pa515，购自凯赛(金乡)生物材料有限公司。pa6购自广州新会美达锦纶股份有限公司。连续长玻纤购自欧文斯科宁(oc)，规格为1200tex。连续碳纤维购自东丽集团t700，规格为24k。
[0120]
其中，各聚酰胺树脂的特性如下：
[0121]
pa56的相对粘度为2.29、端氨基含量为55mmol/kg、熔点为253℃、生物基含量45％；
[0122]
pa510的相对粘度为2.51、端氨基含量为54mmol/kg、熔点为217℃、生物基含量100％；
[0123]
pa512的相对粘度为2.32、端氨基含量为56mmol/kg、熔点为210℃、生物基含量33.8％；
g-mah：8份，偶联剂kh560：0.5份。将上述组分加入高速搅拌机中混合，得到聚酰胺56树脂组合物；
[0145]
双螺杆挤出机为八区加热模式，一区至八区(喂料至机头)温度依次为240℃、290℃、300℃、300℃、300℃、300℃、300℃、300℃；
[0146]
螺杆转速为400r/min；双螺杆挤出机的长径比为1:36；
[0147]
熔体过滤器的温度为300℃；模头温度为300℃。
[0148]
2、将连续长碳纤维经过张力控制器，从纱架上退绕下来，经过分纱框，进入展纱系统，使每根丝束充分展开，然后进入烘纱装置进行预热，烘纱装置设置温度为250℃，然后进入浸渍模头，在浸渍模头中连续长碳纤维与熔体发生浸渍；
[0149]
3、将浸渍后的连续长碳纤维经过四辊机进行模压和冷却定型，其中，四辊机内循环水的温度设置为80℃；
[0150]
然后进入牵引装置进行进一步冷却和切边，牵引速度为8m/min；
[0151]
最后进入自动收卷机中卷绕成卷，卷绕速度为8m/min。
[0152]
制备过程中，控制双螺杆挤出机的螺杆转速和自动收卷机的卷绕速度，保证连续长碳纤维和聚酰胺56树脂组合物的重量分数比为65：35，获得连续长碳纤增强pa56单向预浸带。
[0153]
4、预浸带处理：将步骤3获得的预浸带放置于105℃真空干燥箱中真空干燥15h，降低预浸带含水量至500ppm。
[0154]
制备例3连续长玻纤增强长碳链生物基聚酰胺单向预浸带的制备：
[0155]
所述长碳链生物基聚酰胺包括pa513、pa510、pa512或pa515。
[0156]
1、利用双螺杆挤出机对长碳链生物基聚酰胺树脂组合物进行挤出，挤出的熔体经过熔体过滤器的过滤，进入浸渍模头；其中：
[0157]
长碳链生物基聚酰胺组合物原料的重量份数包括以下组分：长碳链生物基聚酰胺：94.5份，抗氧化剂1098：0.3份，抗氧化剂168：0.3份，内润滑剂waxe：0.2份，外润滑剂waxc：0.2份，相容剂poe-g-mah：4份，偶联剂kh550：0.5份。将上述组分加入高速搅拌机中混合，得到长碳链生物基聚酰胺组合物；
[0158]
双螺杆挤出机为八区加热模式，一区至八区(喂料至机头)温度依次为210℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、280℃；
[0159]
螺杆转速为400r/min；双螺杆挤出机的长径比为1:36；
[0160]
熔体过滤器的温度为290℃；模头温度为295℃。
[0161]
2、将连续长玻纤经过张力控制器，从纱架上退绕下来，经过分纱框，进入展纱系统，使每根丝束充分展开，然后进入烘纱装置进行预热，烘纱装置设置温度为85℃，然后进入浸渍模头，在浸渍模头中连续长玻纤与熔体发生浸渍；
[0162]
3、将浸渍后的连续长玻纤经过四辊机进行模压和冷却定型，其中，四辊机内循环水的温度设置为80℃；
[0163]
然后进入牵引装置进行进一步冷却和切边，牵引速度为8m/min；
[0164]
最后进入自动收卷机中卷绕成卷，卷绕速度为8m/min。
[0165]
制备过程中，控制双螺杆挤出机的螺杆转速和自动收卷机的卷绕速度，保证连续长玻纤和长碳链生物基聚酰胺树脂组合物的重量分数比为65：35，获得连续长玻纤增强长
碳链生物基聚酰胺单向预浸带。
[0166]
4、预浸带处理：将步骤3获得的预浸带放置于105℃真空干燥箱中真空干燥15h，降低预浸带含水量至500ppm。
[0167]
制备例4连续长碳纤维增强生物基长碳链聚酰胺单向预浸带的制备：
[0168]
所述长碳链生物基聚酰胺包括pa513、pa510、pa512或pa515。
[0169]
1、利用双螺杆挤出机对长碳链生物基聚酰胺树脂组合物进行挤出，挤出的熔体经过熔体过滤器的过滤，进入浸渍模头；其中：
[0170]
所述长碳链生物基聚酰胺树脂组合物原料的重量份数包括以下组分：长碳链生物基聚酰胺：94.5份，抗氧化剂1098：0.3份，抗氧化剂168：0.3份，内润滑剂waxe：0.2份，外润滑剂waxc：0.2份，相容剂poe-g-mah：4份，偶联剂kh560：0.5份。将上述组分加入高速搅拌机中混合，得到长碳链生物基聚酰胺树脂组合物；
[0171]
双螺杆挤出机为八区加热模式，一区至八区(喂料至机头)温度依次为210℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃、280℃；
[0172]
螺杆转速为400r/min；双螺杆挤出机的长径比为1:36；
[0173]
熔体过滤器的温度为290℃；模头温度为295℃。
[0174]
2、将连续长碳纤维经过张力控制器，从纱架上退绕下来，经过分纱框，进入展纱系统，使每根丝束充分展开，然后进入烘纱装置进行预热，烘纱装置设置温度为250℃，然后进入浸渍模头，在浸渍模头中连续长碳纤维与熔体发生浸渍；
[0175]
3、将浸渍后的连续长碳纤维经过四辊机进行模压和冷却定型，其中，四辊机内循环水的温度设置为80℃；
[0176]
然后进入牵引装置进行进一步冷却和切边，牵引速度为8m/min；
[0177]
最后进入自动收卷机中卷绕成卷，卷绕速度为8m/min。
[0178]
制备过程中，控制双螺杆挤出机的螺杆转速和自动收卷机的卷绕速度，保证连续长碳纤维和长碳链生物基聚酰胺树脂组合物的重量分数比为65：35，获得连续长碳纤增强长碳链生物基聚酰胺单向预浸带。
[0179]
4、预浸带处理：将步骤3获得的预浸带放置于105℃真空干燥箱中真空干燥15h，降低预浸带含水量至500ppm。
[0180]
实施例1
[0181]
预浸带a：连续长玻纤增强pa513单向预浸带，制备方法如制备例3，厚度为0.28mm，纤维含量为60.5wt％
[0182]
预浸带b：连续长玻纤增强pa56单向预浸带，制备方法如制备例1，厚度为0.32mm，纤维含量为61.3wt％
[0183]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0184]
模压机温度设置为260℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺6层，上下再分别相对于相邻预浸带b以90
°
交叉各铺一层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.31mm的连续长纤维增强热塑性复合板材a-[6b]-a。
[0185]
实施例2
[0186]
预浸带a：连续长玻纤增强pa513单向预浸带，制备方法如制备例3，厚度为0.28mm，纤维含量为60.5wt％
[0187]
预浸带b：连续长玻纤增强pa56单向预浸带，制备方法如制备例1，厚度为0.32mm，纤维含量为61.3wt％
[0188]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0189]
模压机温度设置为260℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺4层，上下再分别各以0
°
和90
°
交叉铺两层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.28mm的连续长纤维增强热塑性复合板材2a-[4b]-2a，其结构示意图参见图1，图1中的1表示2a，a为连续长玻纤增强pa513单向预浸带，图1中的2表示4b，b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
[0190]
实施例3
[0191]
预浸带a：连续长玻纤增强pa510单向预浸带，制备方法如制备例3，厚度为0.31mm，纤维含量为62.8wt％；
[0192]
预浸带b：连续长玻纤增强pa56单向预浸带，制备方法如制备例1，厚度为0.32mm，纤维含量为61.3wt％；
[0193]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0194]
模压机温度设置为260℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺4层，上下再分别各以0
°
和90
°
交叉铺两层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.39mm的连续长纤维增强热塑性复合板材2a-[4b]-2a。
[0195]
实施例4
[0196]
预浸带a：连续长玻纤增强pa512单向预浸带，制备方法如制备3，厚度为0.28mm，纤维含量为62.1wt％；
[0197]
预浸带b：连续长玻纤增强pa56单向预浸带，制备方法如制备例1，厚度为0.32mm，纤维含量为61.3wt％；
[0198]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0199]
模压机温度设置为260℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺6层，上下再分别相对于相邻预浸带b以90
°
交叉铺一层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.31mm的连续长纤维增强热塑性复合板材a-[6b]-a，其结构示意图参见图2，图2中的3表示a，a为连续长玻纤增强pa512单向预浸带，图2中的4表示6b，b为连续长玻纤增强pa56单向预浸带。
[0200]
实施例5
[0201]
预浸带a：连续长玻纤增强pa515单向预浸带，制备方法如制备例3，厚度为0.27mm，纤维含量为62.8wt％；
[0202]
预浸带b：连续长玻纤增强pa56单向预浸带，制备方法如制备例1，厚度为0.32mm，纤维含量为61.3wt％；
[0203]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0204]
模压机温度设置为260℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺6层，上下再分别相对于相邻预浸带b以90
°
交叉各铺一层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.26mm的连续长纤维增强热塑性复合板材a-[6b]-a。
[0205]
实施例6
[0206]
预浸带a：连续长碳纤增强pa513单向预浸带，制备方法如制备例4，厚度为0.21mm，纤维含量为51.3wt％；
[0207]
预浸带b：连续长碳纤增强pa56单向预浸带，制备方法如制备例2，厚度为0.24mm，纤维含量为50.4wt％；
[0208]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0209]
模压机温度设置为260℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺8层，上下再分别相对于相邻预浸带b以90
°
交叉铺一层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.23mm的连续长纤维增强热塑性复合板材a-[8b]-a。
[0210]
实施例7
[0211]
预浸带a：连续长碳纤维增强pa513单向预浸带，制备方法如制备例4，厚度为0.21mm，纤维含量为51.3wt％；
[0212]
预浸带b：连续长碳纤增强pa56单向预浸带，制备方法如制备例2，厚度为0.24mm，纤维含量为50.4wt％；
[0213]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0214]
模压机温度设置为260℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺6层，上下再分别各以0
°
和90
°
交叉铺两层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.25mm的连续长纤维增强热塑性复合板材2a-[6b]-2a。
[0215]
实施例8
[0216]
预浸带a：连续长碳纤增强pa510单向预浸带，制备方法如制备例4，厚度为0.23mm，纤维含量为50.1wt％；
[0217]
预浸带b：连续长碳纤增强pa56单向预浸带，制备方法如制备例2，厚度为0.24mm，纤维含量为50.4wt％；
[0218]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0219]
模压机温度设置为260℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺8层，上下再分别相对于相邻预浸带b以90
°
交叉铺一层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.39mm的连续长纤维增强热塑性复合板材a-[8b]-a。
[0220]
对比例1
[0221]
预浸带：连续长玻纤增强pa6单向预浸带，工艺制备方法参考制备例3(仅将树脂组合物的原料长碳链生物基聚酰胺替换为pa6)，厚度为0.31mm，纤维含量为61.8wt％；
[0222]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置预浸带，进行模压成型，具体地：
[0223]
模压机温度设置为228℃，将上述预浸带以0
°
和90
°
交叉铺8层，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.24mm的连续长纤维增强热塑性复合板材。
[0224]
对比例2
[0225]
预浸带：连续长碳纤增强pa6单向预浸带，工艺制备方法参考制备例4(仅将树脂组合物的原料长碳链生物基聚酰胺替换为pa6)，厚度为0.23mm，纤维含量为50.9wt％
[0226]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置预浸带，进行模压成型，具体地：
[0227]
模压机温度设置为228℃，将上述预浸带以0
°
和90
°
交叉铺10层，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.12mm的连续长纤维增强热塑性复合板材。
[0228]
对比例3
[0229]
预浸带a：连续长玻纤增强pa513单向预浸带，制备方法如制备例3，厚度为0.28mm，纤维含量为60.5wt％
[0230]
预浸带：连续长玻纤增强pa6单向预浸带，工艺制备方法参考制备例3(仅将树脂组合物的原料长碳链生物基聚酰胺替换为pa6)，厚度为0.31mm，纤维含量为61.8wt％
[0231]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0232]
模压机温度设置为228℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺6层，上下再分别相对于相邻预浸带b以90
°
交叉铺一层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.31mm的连续长纤维增强热塑性复合板材1a-[6b]-1a。
[0233]
对比例4
[0234]
预浸带a：连续长碳纤增强pa513单向预浸带，制备方法如制备例4，厚度为0.21mm，纤维含量为51.3wt％；
[0235]
预浸带b：连续长碳纤增强pa6单向预浸带，工艺制备方法参考制备例4(仅将树脂组合物的原料长碳链生物基聚酰胺替换为pa6)，厚度为0.23mm，纤维含量为50.9wt％；
[0236]
将预浸带裁剪成模板的大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的预浸带，进行模压成型，具体地：
[0237]
模压机温度设置为228℃，将预浸带b以0
°
和90
°
交叉铺8层，上下再分别相对于相邻预浸带b以90
°
交叉铺一层预浸带a，模压机压力控制在3mpa，先预热5min，排气3次，保压8min，然后移至冷却层以15℃/min的降温速率冷却，制备出厚度为2.23mm的连续长纤维增强热塑性复合板材a-[8b]-a。
[0238]
对以上实施例1-8和对比例1-4制得的样品分别进行弯曲实验、hdt实验、吸水率的
测试。测试方法如下，测试结果见下表1。
[0239]
(1)弯曲实验：根据iso 14125标准要求切割出样品尺寸为80mm长、10mm宽、2mm厚的样条，用于弯曲实验。
[0240]
(2)热变型温度(hdt)实验：测试参照国标gb/t 1634.2-2004，先制备出试样尺寸为120mm长、10mm宽、2mm厚的样条，施加的弯曲应力为1.8mpa用于hdt实验。
[0241]
(3)吸水率测试：相同工艺制备出2mm厚的复合板材，测试参照标准astm-d570-2005，先制备出60mm长、60mm宽、2mm厚的吸水板，并根据塑料吸水率的测试方法，测试时间是24h。
[0242]
表1实施例1-8和对比例1-4制备的复合板材的性能测试结果
[0243][0244]
由表1可知：
[0245]
通过比较实施例1-5与对比例1和3可以发现：连续长玻纤增强生物基聚酰胺复合板材的强度和模量，比连续长玻纤增强pa6复合板材的对应性能有明显的提升，耐热性能也显著优于连续长玻纤增强pa6复合板材，吸水性能比连续长玻纤增强pa6复合板材低；
[0246]
通过比较实施例6-8与对比例1和3可以发现：连续长碳纤增强生物基聚酰胺复合板材的强度和模量，比连续长碳纤增强pa6复合板材的对应性能有明显的提升，耐热性能也显著优于连续碳纤维增强pa6复合板材，吸水性能比连续碳纤维增强pa6复合板材低。
[0247]
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。