本发明专利技术涉及一种纤维复合材料，具体讲，涉及一种纤维/长碳链尼龙原位复合材料及制备方法。所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料的组成为：高性能纤维1～20wt％、长碳链尼龙盐80～99wt％；优选高性能纤维5～16wt％、长碳链尼龙盐84～95wt％；高性能纤维选自芳纶纤维、碳纤维或玻璃纤维中的至少一种。本发明专利技术的制备工艺简单，本发明专利技术制备得到的纤维/长碳链尼龙复合材料的强度和韧性与相同工艺制得的纯长碳链尼龙相比显著提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纤维复合材料，具体讲，涉及。
技术介绍
尼龙，即聚酰胺，是一种以酰胺基团为重复链结构的半晶型聚合物。一般而言具有较好的综合性能，同时价格也相对低廉。尼龙6和尼龙66是尼 龙产品的主要类型，但尼龙本身多样化的配方，使尼龙材料具备了满足各种特殊要求的能力。随着酰胺基团密度的下降，尼龙熔点逐渐降低，分子链由亲水转变为憎水，当酰胺键氮间的碳原子数大于十，即可称为长碳链尼龙。目前长碳链尼龙产品主要应用于非结构性管材，但由于其超越其他尼龙品种的低吸湿性和尺寸稳定性，拓宽其应用领域便显得尤为有价值。使用原位复合方法对长碳链尼龙进行高性能化改性是一种可行且重要的方法。尼龙复合材料的通常制备方法为熔融共混挤出、浇铸或采用预浸料技术，关于此类方法的研究和实施已较为普遍。如，国际专利W02009/050269(中国同类CN101874046)、中国申请CN101875779，分别使用玻璃纤维和膨胀石墨/碳纤维作为填充物，经挤出或注塑方法得到最终产物。美国专利US005837181A公开了一种以尼龙12为基体的可塑性复合材料。该复合材料以氨基月桂酸活化十二内酰胺和15%重量分数十二内酰胺混合单体与连续纤维带/片形成预浸料后热压成型得到。相较于上述两种方法，原位复合方法能够实现极佳的分散性，相界面也较模糊。更重要的是，原位复合方法能够利用现有铸造和加工工艺，实现制品的单件定制及特殊结构要求和连续化规模化生产。由二元胺和二元酸缩聚得到的尼龙，为保证缩合聚合的当量比，通常先制备尼龙盐，长碳链尼龙亦然。目前，对长碳链尼龙/纤维原位复合材料的研究尚未见报道，本专利技术提供了一种简单的方法，通过对长碳链尼龙和高性能纤维进行原位复合来提高长碳链尼龙的韧性和强度。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种纤维/长碳链尼龙原位复合材料。本专利技术的第二专利技术目的在于提供该复合材料的制备方法。为了完成本专利技术的目的，采用的技术方案为本专利技术涉及一种纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其组成为高性能纤维I 20wt%、长碳链尼龙盐80 99wt% ;优选高性能纤维5 16wt %、长碳链尼龙盐84 95wt % o本专利技术的第一优选技术方案为所述的长碳链尼龙盐选自尼龙1010盐、尼龙1012盐、尼龙1212盐、尼龙1313盐、尼龙610盐或尼龙612盐。本专利技术的第二优选技术方案为所述的高性能纤维选自芳纶纤维、碳纤维或玻璃纤维中的至少一种。本专利技术的第三优选技术方案为所述的高性能纤维以短纤维或纤维编织结构体中的其中一种形式与长碳链尼龙进行复合。本专利技术的第四优选技术方案为所述的短纤维长度为0. Imm 8mm，优选0. 5 5mm ;纤维直径0. 5 y m 25 y m,优选纤维直径为0. 5 y m 15 y m。本专利技术的第五优选技术方案为所述的纤维编织结构体的组织结构为平纹、斜纹、方平组织结构中的至少一种,织物的经、纬纱密度为10 180根/10cm，优选经、纬纱密度为15 160 根 /10cm。本专利技术的第六优选技术方案为所述的高性能纤维的短纤维与长碳链尼龙的原位复合材料可以通过原位聚合反应制备，或者直接通过反应性挤出成型方法制备。本专利技术的第七优选技术方案为所述的纤维结构体与长碳链尼龙进行复合时，所采用的反应器为管状、同心圆筒状或板状，制备得到的复合材料的形状为棒材、管材和板材。本专利技术还涉及该纤维/长碳链尼龙原位复合材料的制备方法，包括以下步骤(I)将高性能纤维的短纤维或者编织结构体首先进行表面处理，并干燥；(2)将二元酸和乙醇混合，滴加到二元胺的乙醇溶液中，边搅拌边添加；滴加完毕后，将混合溶液倒入冰水浴；收集悬浮物，干燥后得到长碳链尼龙盐；或将二元酸与二元胺分别溶于水中，混合后升温，降温收集结晶物，干燥后得到长碳链尼龙盐；(3)反应过程将长碳链尼龙盐、高性能纤维的短纤维按比例混合均匀，加入反应器，使用高纯氮加压，升温并保压；反应器压力为190 210KPa，温度为210 240°C，保压I 2小时；或者将长碳链尼龙盐加入已经铺置纤维编织结构体的反应器中，使用高纯氮加压、升温并保压；反应器压力为190 210KPa，温度为210 240°C，保压I 2小时；(4)调整高纯氮的流速，使反应容器内部处于流动氮气保护下，温度为250 270°C，时间I 2小时，缩聚反应结束后出料。本专利技术制备方法的第一优选技术方案为在步骤(I)中，所述的表面处理为浸泡于洗液中I 5小时，优选2 4小时；所述的干燥为在70 80°C条件下真空干燥；所述洗液选自丙酮，稀硝酸或乙醇。 本专利技术制备方法的第二优选技术方案为在步骤(2)中，所述的二元酸选自癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸，所述的二元胺选自己二胺、癸二胺、十二碳二元胺或十三碳二元胺。本专利技术制备方法的第三优选技术方案为在步骤(2)中，所述的乙醇的体积百分比浓度为98 % 100 %，优选99 % 100 %。本专利技术制备方法的第四优选技术方案为在步骤⑵中将二元酸和乙醇混合溶液加热至32 38°C，优选35°C;滴加到二元胺的乙醇溶液中，边搅拌边添加，滴加时间为10 20分钟；滴加完毕后，静置10 20分钟；或将二元酸与二元胺分别溶于水中，加热至50 60°C，优选55°C ;后将二元酸的水溶液与二元胺的水溶液在80°C下混合，保持20 30分钟，然后降温至8 12°C，静置I 2小时。本专利技术制备方法的第五优选技术方案为在步骤(4)中，所述的高纯氮的流速为240 270ml/min，优选 255 265ml/min。下面对本专利技术的技术方案做进一步的解释和说明。本专利技术涉及一种纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其组成为高性能纤维I 20wt%、长碳链尼龙盐80 99wt% ;优选高性能纤维5 16wt %、长碳链尼龙盐84 95wt%。其中，长碳链尼龙盐选自尼龙1010盐、尼龙1012盐、尼龙1212盐、尼龙1313、尼龙610或尼龙612盐。高性能纤维选自芳纶纤维、碳纤维或玻璃纤维的至少一种的短纤维或者其至少一种纤维的编织结构体。在纤维/长碳链尼龙原位复合材料的制备方法中，先对高性能纤维的短纤维或者编织结构体进行表面处理，即浸泡于洗液中3小时，并在80°C条件下真空下进行干燥。其中长碳链尼龙盐的制备方法包括乙醇法和水法。乙醇法为将二元酸和99. 9%的乙醇混合加热至35°C，滴加到二元胺的乙醇溶液中，边搅拌边添加，滴加时间为10 20分钟；滴加完毕后静置10 20分钟，再将混合溶液倒入冰水浴，收集悬浮物，并用乙醇清洗，干燥后得到长碳链尼龙盐；水法为将二元酸与二元胺分别溶于水中，加热至50 60°C，优选55°C ;后将二者在80°C下混合，在该温度下保持20 30分钟，降温至10°C，静置I小时，收集结晶物，用二次水清洗，干燥后得到长碳链尼龙盐。本专利技术的高性能纤维的短纤维与长碳链尼龙的原位复合材料可以通过原位聚合反应制备树脂，或者直接通过挤出成型、吹塑成型方法制得制品。其中，原位聚合的方法为将制备得到的长碳链尼龙盐、高性能纤维按比例混合均匀，加入反应器，使用高纯氮加压，升温并保压；或者将长碳链尼龙盐加入已经铺置高性能纤维编织结构体的反应器中，使用高纯氮加压、升温并保压；反应器压力为190 210KPa，温度设置为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其特征在于，所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料的组成为高性能纤维I 20wt%,长碳链尼龙盐80 99wt% ;优选高性能纤维5 16wt %,长碳链尼龙盐84 95wt %。2.根据权利要求I所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其特征在于，所述的长碳链尼龙盐选自尼龙1010盐、尼龙1012盐、尼龙1212盐、尼龙1313盐、尼龙610盐或尼龙612盐。3.根据权利要求I所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其特征在于，所述的高性能纤维选自芳纶纤维、碳纤维或玻璃纤维中的至少一种。4.根据权利要求I或3任一所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其特征在于，所述的高性能纤维以短纤维或纤维编织结构体中的其中一种形式与长碳链尼龙进行复合。5.根据权利要求4所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其特征在于，所述的短纤维长度为0. Imm 8mm,优选0. 5 5mm ;纤维直径0. 5 y m 25 y m,优选纤维直径为0. 5 y m 15 u m。6.根据权利要求4所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其特征在于，所述的纤维编织结构体的组织结构为平纹、斜纹、方平组织结构中的至少一种，织物的经、纬纱密度为10 180根/10cm，优选经、纬纱密度为15 160根/IOcm07.根据权利要求I所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其特征在于，所述的高性能纤维的短纤维与长碳链尼龙的原位复合材料可以通过原位聚合反应制备，或者直接通过反应性挤出成型方法制备。8.根据权利要求4所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料，其特征在于，所述的纤维结构体与长碳链尼龙进行复合时，所采用的反应器为管状、同心圆筒状或板状，制备得到的复合材料的形状为棒材、管材和板材。9.根据权利要求I所述的纤维/长碳链尼龙原位复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤 (1)将高性能纤维的短纤维或者编织结构体首先进行表面处理，并干燥； (2)将二元酸和乙醇混合，滴加到二元胺的乙醇溶液中，边搅拌边添加；滴加完毕后，将混合溶液倒入冰水浴；收集悬浮物，干燥后...
【专利技术属性】
技术研发人员：董侠，高昀鋆，邢倩，周勇，刘国明，赵莹，王笃金，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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