本發(fā)明涉及一種增強復(fù)合材料，具體為一種纖維增強復(fù)合材料，屬于復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

1、纖維增強復(fù)合材料是由增強纖維材料，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等，與基體材料經(jīng)過纏繞，模壓或拉擠等成型工藝而形成的復(fù)合材料。根據(jù)增強材料的不同，常見的纖維增強復(fù)合材料分為玻璃纖維增強復(fù)合材料(gfrp)，碳纖維增強復(fù)合材料(cfrp)以及芳綸纖維增強復(fù)合材料(afrp)。

2、中國專利號cn110713611b提供一種纖維增強復(fù)合材料的層間改性方法及纖維增強復(fù)合材料，該方法包括：s1.將二元納米復(fù)合增強相漿料與基體樹脂混合，得到第一混合料；二元納米復(fù)合增強相漿料含有氧化石墨烯、氧化炭黑和有機溶劑；相對于1重量份的氧化石墨烯，氧化炭黑的用量為0.1～0.5重量份；s2.除去第一混合料中的有機溶劑，并與固化劑混合，得到第二混合料；s3.將第二混合料涂覆在至少兩層纖維增強復(fù)合材料子層板的表面，然后將至少兩層纖維增強復(fù)合材料子層板疊層并進(jìn)行熱壓固化，得到層間改性的纖維增強復(fù)合材料。該方法將氧化石墨烯和氧化炭黑進(jìn)行合理組合得到二元納米復(fù)合增強相，二者互相協(xié)同增效，可以使纖維增強復(fù)合材料的層間斷裂韌性得到有效改善。

3、然而，上述中案例雖然可以使纖維增強復(fù)合材料的層間斷裂韌性得到有效改善，但是復(fù)合絲制法因為由于熔體的極高粘度導(dǎo)致生產(chǎn)時需要極高的壓力，溫度和較長的浸漬時間，其工藝并無法更好的浸漬纖維，導(dǎo)致纖維增強復(fù)合材料的質(zhì)量相對較差。

4、有鑒于此特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種纖維增強復(fù)合材料。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的，一種纖維增強復(fù)合材料，包括未經(jīng)加工處理的纖維絲原料和熱塑性高分子聚合物原料，所述纖維絲為碳纖維，玻璃纖維，凱夫拉纖維，uhmwpe纖維，玄武巖纖維，竹纖維，麻纖維，金屬纖維的一種或多種，所述熱塑性高分子聚合物包括但不限于：聚乳酸(pla)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet/petg)，聚乙烯(pe)，聚丙烯(pp)，丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)，聚碳酸酯(pc)，聚酰胺(pa)，聚苯硫醚(pps)，聚醚醚酮(peek)一種或多種混合，所述纖維絲制備成連續(xù)不斷并纏繞儲存等纖維絲或束，所述纖維絲具有連續(xù)性，所述纖維增強復(fù)合材料制造時進(jìn)行連續(xù)纖維制作步驟、紗線預(yù)處理、展紗、基體熱塑樹脂導(dǎo)入、基體樹脂改性擠出、浸漬、冷卻、檢測和收卷步驟。

3、進(jìn)一步地，所述碳纖維，玻璃纖維，芳綸纖維，滌綸纖維，玄武巖纖維，金屬纖維，竹纖維，亞麻纖維一種或多種未經(jīng)表面處理的連續(xù)纖維束，纖維束是一根或者多跟纖維束也可以是單跟纖維絲。

4、進(jìn)一步地，所述纖維絲每束現(xiàn)為中包含不同數(shù)量的纖維，如1根、100根、1000根，纖維絲的直徑在5微米-0.2毫米。

5、進(jìn)一步地，所述浸漬流程將主體分為三步，初步浸潤，冷卻，外層再次包覆，這一流程可以使制品最終截面均勻穩(wěn)定。

6、進(jìn)一步地，所述纖維上的張力通過控制本環(huán)節(jié)從而進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的范圍是纖維拉伸強度的0％到100％。

7、進(jìn)一步地，所述纖維預(yù)處理步驟分為兩步，第一步：確保被使用纖維的清潔；第二步：預(yù)處理，針對纖維種類，浸漬的熱塑性樹脂種類的不同，預(yù)處理可以分為兩個不同方案，化學(xué)預(yù)處理與物理預(yù)處理。

8、進(jìn)一步地，所物理預(yù)處理方式為在線等離子處理與高能量電流輻射，此種方式的優(yōu)勢為無污染，起效快，對纖維表面損傷程度低，使得纖維可以在預(yù)處理后快速投入下一生產(chǎn)步驟，所述化學(xué)預(yù)處理采用濕化學(xué)氧化法，利用化學(xué)溶劑對纖維表面進(jìn)行改性，此種方法操作簡便，需要注意的是對化學(xué)溶劑的管控以及浸漬后的干燥會需要消耗更多的時間。

9、進(jìn)一步地，所述原材料-基體熱塑樹脂導(dǎo)入需要用樹脂，所述樹脂在導(dǎo)入料桶內(nèi)時可以按需要添加色母以及相容劑等，色母的添加比例為質(zhì)量比5％以下。

10、進(jìn)一步地，所述浸漬使用的熱塑性高分子聚合物，熔融溫度在150攝氏度到450攝氏度之間的熱塑性樹脂以及其混煉物，合金等。

11、進(jìn)一步地，所述浸漬的速度為1-30米每分鐘，浸漬模具的出口口徑是0.2mm-3mm，連續(xù)纖維在復(fù)合絲中的體積比可以是20％-50％之間，復(fù)合絲的截面為近似圓形，直徑為0.2mm-3mm。

12、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：(1)本發(fā)明采用的樹脂在導(dǎo)入料桶內(nèi)時可以按需要添加色母以及相容劑等，色母的添加比例為質(zhì)量比5％以下，部分高溫樹脂材料如peek、pi等不可以添加普通熱塑性材料的通用色母，相容劑等小料用以增加熱塑性樹脂與將要浸漬的纖維的結(jié)合性，提高纖維增強復(fù)合材料的質(zhì)量，連續(xù)纖維增強的熱塑性樹脂浸漬的用于熔融沉積工藝使用的線材；(2)本方案中采用的物理預(yù)處理方式為在線等離子處理與高能量電流輻射，此種方式的優(yōu)勢為無污染，起效快，對纖維表面損傷程度低，使得纖維可以在預(yù)處理后快速投入下一生產(chǎn)步驟；(3)本發(fā)明中其浸漬流程非常具有創(chuàng)意性的將主體分為三步，初步浸潤，冷卻，外層再次包覆。這一流程可以使制品最終截面均勻穩(wěn)定，有利于使用此產(chǎn)品的后工序的生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種纖維增強復(fù)合材料，包括未經(jīng)加工處理的纖維絲原料和熱塑性高分子聚合物原料，其特征在于：所述纖維絲為碳纖維，玻璃纖維，凱夫拉纖維，uhmwpe纖維，玄武巖纖維，竹纖維，麻纖維，金屬纖維的一種或多種，所述熱塑性高分子聚合物包括但不限于：聚乳酸(pla)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet/petg)，聚乙烯(pe)，聚丙烯(pp)，丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)，聚碳酸酯(pc)，聚酰胺(pa)，聚苯硫醚(pps)，聚醚醚酮(peek)一種或多種混合，所述纖維絲制備成連續(xù)不斷并纏繞儲存等纖維絲或束，所述纖維絲具有連續(xù)性，所述纖維增強復(fù)合材料制造時進(jìn)行連續(xù)纖維制作步驟、紗線預(yù)處理、展紗、基體熱塑樹脂導(dǎo)入、基體樹脂改性擠出、浸漬、冷卻、檢測和收卷步驟。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所述碳纖維，玻璃纖維，芳綸纖維，滌綸纖維，玄武巖纖維，金屬纖維，竹纖維，亞麻纖維一種或多種未經(jīng)表面處理的連續(xù)纖維束，纖維束是一根或者多跟纖維束也可以是單跟纖維絲。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所述纖維絲每束現(xiàn)為中包含不同數(shù)量的纖維，如1根、100根、1000根，纖維絲的直徑在5微米-0.2毫米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所述浸漬流程將主體分為三步，初步浸潤，冷卻，外層再次包覆，這一流程可以使制品最終截面均勻穩(wěn)定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所述纖維上的張力通過控制本環(huán)節(jié)從而進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的范圍是纖維拉伸強度的0％到100％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所述纖維預(yù)處理步驟分為兩步，第一步：確保被使用纖維的清潔；第二步：預(yù)處理，針對纖維種類，浸漬的熱塑性樹脂種類的不同，預(yù)處理可以分為兩個不同方案，化學(xué)預(yù)處理與物理預(yù)處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所物理預(yù)處理方式為在線等離子處理與高能量電流輻射，此種方式的優(yōu)勢為無污染，起效快，對纖維表面損傷程度低，使得纖維可以在預(yù)處理后快速投入下一生產(chǎn)步驟，所述化學(xué)預(yù)處理采用濕化學(xué)氧化法，利用化學(xué)溶劑對纖維表面進(jìn)行改性，此種方法操作簡便，需要注意的是對化學(xué)溶劑的管控以及浸漬后的干燥會需要消耗更多的時間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所述原材料-基體熱塑樹脂導(dǎo)入需要用樹脂，所述樹脂在導(dǎo)入料桶內(nèi)時可以按需要添加色母以及相容劑等，色母的添加比例為質(zhì)量比5％以下。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所述浸漬使用的熱塑性高分子聚合物，熔融溫度在150攝氏度到450攝氏度之間的熱塑性樹脂以及其混煉物，合金等。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強復(fù)合材料，其特征在于：所述浸漬的速度為1-30米每分鐘，浸漬模具的出口口徑是0.2mm-3mm，連續(xù)纖維在復(fù)合絲中的體積比可以是20％-50％之間，復(fù)合絲的截面為近似圓形，直徑為0.2mm-3mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種增強復(fù)合材料，具體的說是一種纖維增強復(fù)合材料，包括未經(jīng)加工處理的纖維絲原料和熱塑性高分子聚合物原料，纖維絲為碳纖維，玻璃纖維，凱夫拉纖維，UHMWPE纖維，玄武巖纖維，竹纖維，麻纖維，金屬纖維的一種或多種，熱塑性高分子聚合物包括但不限于：聚乳酸(PLA)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET/PETG)，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)，聚苯硫醚(PPS)，聚醚醚酮(PEEK)一種或多種混合。本發(fā)明相容劑等小料用以增加熱塑性樹脂與將要浸漬的纖維的結(jié)合性，提高纖維增強復(fù)合材料的質(zhì)量，連續(xù)纖維增強的熱塑性樹脂浸漬的用于熔融沉積工藝使用的線材。

技術(shù)研發(fā)人員：田然,周姍姍,徐洪亮,趙銳
受保護的技術(shù)使用者：青島海鐵復(fù)合材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9