一种纤维增强尼龙复合材料板材的制备方法

本发明属于复合材料板材的制备方法，具体涉及一种纤维增强尼龙复合材料板材的制备方法。

背景技术：

1、复合尼龙板按生产工艺不同分为挤出和浇铸两种，其中浇注成型制备纤维增强尼龙板材可实现纤维在模具中的连续性，由此可制备高性能的复合材料。如，发明cn113696583a2021公开了一种连续纤维增强mc尼龙板材、制备方法及制备系统，采用mc尼龙作为树脂基材，连续纤维铺层作为增强骨架，首先铺设底膜，然后在底膜上铺设连续纤维铺层并对其进行预热，再采用mc尼龙预聚体对连续纤维铺层进行浸渍，最后对浸渍的mc尼龙预聚体进行加热固化，制备得到连续纤维增强mc尼龙板材产品。专利cn101525433a2009公开了一种纤维增强改性反应注射模压尼龙板材及其制备工艺，以己内酰胺单体为基本原料，加催化剂、助催化剂、辅助抗氧剂、稳定剂、表面处理剂等，经反应注射(rim)机注射到预置纤维的高温模腔内，热压成型制得增强反应注射模压尼龙板材。但是，目前浇注成型工艺的主要问题是尼龙单体在模具内的流场均匀性难以保障，特别是纤维含量高时，不容易渗透纤维，由此导致复合材料的孔隙率高。电磁振动台是一种利用电磁力产生振动的设备，其基本原理是利用电磁感应定律和牛顿第二定律来实现当。一个导线在磁场中运动时，根据电磁感应定律，导线两端会产生感应电动势，这个感应电动势的大小与导线在磁场中的运动速度成正比。如果这个感应电动势与一个电阻器连接，那么在磁场中运动时就会产生电流，这个电流又会产生一个与原来运动方向相反的力，这个力会使导线产生振动。通过电磁振动，调节振动频率可实现己内酰胺单体在模具内的充分流动和渗透，提高纤维的浸渍度；同时，在反应过程，引入电磁振动，也能调节复合材料的结晶度，进而提高复合材料的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决尼龙单体流场均匀性难以保障、纤维渗透困难的问题，而提出的一种纤维增强尼龙复合材料板材的制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种纤维增强尼龙复合材料板材的制备方法，包括如下步骤：

4、1)将模具放置电磁振动台上，并固定；

5、2)将纤维布按照含量要求铺放到模具中，并进行预热，模具预热温度为120-130℃，预热时间30min，纤维含量为30-50％；

6、3)将己内酰胺单体、氢氧化钠、异氰酸酯按照配比关系投放入注胶机中，并进行加热，抽真空，得到混合料；

7、4)将混合料通过模具注胶口注入到模具中，模具按照设定的工艺温度进行加热，同时电磁振动台按设定的振动频率进行振动，实现混合料的充分流动；

8、5)注胶完成后，调节电磁振动台的频率和时间，实现纤维的充分浸渍；

9、6)待反应完成后，脱模，即可得到纤维增强尼龙复合材料板材。

10、所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤3)中，己内酰胺单体、己内酰胺钠、异氰酸酯的摩尔比为100：2：1.0-2.0，注胶机加热温度为100℃，待己内酰胺单体安全熔融后抽真空，真空度为-0.98mpa，抽真空时间30-45min；然后加热温度提升至130℃，使己内酰胺单体与氢氧化钠反应充分反应后；待己内酰胺单体与氢氧化钠反应充分反应后，停止抽真空，待用。

11、作为上述技术方案的进一步描述：

12、所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤4)中，电磁振动台的频率范围为0-10khz，模具长宽尺寸为200×200mm，厚度10mm。

13、作为上述技术方案的进一步描述：

14、所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤4)中，电磁振动台的频率模式为先高频后低频循环式振动，一直持续到注胶完成。

15、作为上述技术方案的进一步描述：

16、所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤4)中，设置的模具工艺温度为150-180℃。

17、作为上述技术方案的进一步描述：

18、所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤5)中，注胶完成后，电磁振动台的频率模式为低频振动，振动时间5-10min。

19、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

20、本发明中，通过电磁振动，调节振动频率可实现己内酰胺单体在模具内的充分流动和渗透，提高纤维的浸渍度，降低产品的孔隙率。

21、本发明中，在反应过程，引入电磁振动，调节复合材料的结晶度，进而提高复合材料的性能。

技术特征：

1.一种纤维增强尼龙复合材料板材的制备方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤4)中，电磁振动台的频率范围为0-10khz，模具长宽尺寸为200×200mm，厚度10mm。

3.根据权利要求1-2所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤3)中，己内酰胺单体、己内酰胺钠、异氰酸酯的摩尔比为100：2：1.0-2.0，注胶机加热温度为100℃，待己内酰胺单体安全熔融后抽真空，真空度为-0.98mpa，抽真空时间30-45min；然后加热温度提升至130℃，使己内酰胺单体与氢氧化钠反应充分反应后；待己内酰胺单体与氢氧化钠反应充分反应后，停止抽真空，待用。

4.根据权利要求1-3所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤4)中，电磁振动台的频率模式为先高频后低频循环式振动，高频的频率为6-10khz，低频的频率为3-5hz，循环时间为2s，一直持续到注胶完成。

5.根据权利要求1-4所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤4)中，设置的模具工艺温度为150-180℃。

6.根据权利要求1-5所述一种制备纤维增强尼龙复合材料板材的加工方法，其特征在于，步骤5)中，注胶完成后，电磁振动台的频率模式为低频振动，低频的频率为1-2hz，振动时间5-10min。

技术总结
本发明公开了一种纤维增强尼龙复合材料板材的制备方法，属于复合材料板材制备领域，包括如下步骤：将模具放置电磁振动台上，并固定；将纤维布按照含量要求铺放到模具中，并进行预热，模具预热温度为120‑130℃，预热时间30min，纤维含量为30‑50％；将己内酰胺单体、氢氧化钠、异氰酸酯按照配比关系投放入注胶机中，并进行加热，抽真空，得到混合料；注胶完成后，调节电磁振动台的频率和时间，实现纤维的充分浸渍；待反应完成后，脱模，即可得到纤维增强尼龙复合材料板材。通过电磁振动，调节振动频率可实现己内酰胺单体在模具内的充分流动和渗透，提高纤维的浸渍度，降低产品的孔隙率，在反应过程引入电磁振动，进而提高复合材料的性能。

技术研发人员：吴珈辛,蒋金云,蔡建臣,朱浩宇,卢奕辰,卢奕伶
受保护的技术使用者：衢州学院
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7