一種輕質(zhì)低成本抗沖擊性層疊預(yù)浸料復(fù)合板材制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種輕質(zhì)低成本抗沖擊性預(yù)浸料復(fù)合板材，復(fù)合板是由預(yù)浸料上表皮、功能性芯材、預(yù)浸料下表皮復(fù)合的三明治結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)的短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂表皮光滑、粘結(jié)力強(qiáng)，本發(fā)明專利技術(shù)中的層壓預(yù)浸料復(fù)合板可作為任意材質(zhì)的表皮，具有明顯的增強(qiáng)效果；也可單獨(dú)作為板材使用，本發(fā)明專利技術(shù)中的層壓預(yù)浸料復(fù)合板工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投入低，工序少；相比熱固性纖維增強(qiáng)材料，層壓預(yù)浸料復(fù)合板具有熱塑性的特點(diǎn)，可多次模壓成型，粉碎后造粒回收利用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)低成本抗沖擊性預(yù)浸料復(fù)合板的層疊結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
目前，玻璃纖維增強(qiáng)材料從基體樹脂狀態(tài)分主要有兩類：玻璃纖維熱固性樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂。熱固性樹脂能給復(fù)合材料帶來優(yōu)異的抗沖擊性能，但是它成型效率低，耐候性差，使用周期短，并且不能二次使用，不利于材料的回收與循環(huán)利用。熱塑性樹脂能多次加熱成型，有利于材料的二次使用。玻璃纖維增強(qiáng)材料從纖維狀態(tài)分主要有兩類：連續(xù)長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)、短切長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)。單向長(zhǎng)纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料（日本特開昭60-36136號(hào)公報(bào)）是以帶狀(tape狀)長(zhǎng)玻璃纖維在一方向拉齊、使其中含浸樹脂而得到的預(yù)浸料。這種方式形成的預(yù)浸料在垂直于帶狀增強(qiáng)纖維束的方向能獲得很好的抗沖擊性能，而預(yù)浸料通過不同方向的疊加后能在不同方向都獲得優(yōu)異的抗沖擊性能。但是它的缺點(diǎn)是：纖維束整個(gè)截面方向上各個(gè)位置都良好地含浸熔融樹脂比較困難；單向預(yù)浸料片材只能獲得單方向優(yōu)異抗沖擊性能。縱橫交錯(cuò)的編織狀長(zhǎng)纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料是將經(jīng)緯編織的長(zhǎng)玻璃纖維通過樹脂浸漬而得到的預(yù)浸料，其具有高柔韌性，縱橫向的抗沖擊性能優(yōu)異。它的問題在于：原本直線的增強(qiáng)纖維對(duì)齊中易產(chǎn)生局部扭曲，即彎曲或“扭結(jié)”，這導(dǎo)致材料應(yīng)力集中和微裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，也容易降低其抗沖強(qiáng)度。短切長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料是短切玻璃纖維隨意地分散在樹脂中的預(yù)浸料，制備這種預(yù)浸料的設(shè)備要求低，克重范圍寬（克重≥200g/m2），預(yù)浸料各向同性，具有較好的抗沖擊性。但該預(yù)浸料無法獲得像連續(xù)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料那樣的增強(qiáng)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于改善以上不足，提供一種層疊預(yù)浸料復(fù)合板的復(fù)合材料，可以作為一種輕質(zhì)、低成本、具備優(yōu)異抗沖擊性能的增強(qiáng)材料或者表皮材料。本專利技術(shù)的具體技術(shù)方案如下：本專利技術(shù)公開了一種輕質(zhì)低成本抗沖擊性層疊預(yù)浸料復(fù)合板材，所述的復(fù)合板是由預(yù)浸料上表皮、功能性芯材、預(yù)浸料下表皮復(fù)合的三明治結(jié)構(gòu)。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的預(yù)浸料上表皮為短切長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料，玻璃纖維與熱塑性樹脂重量比為4:6～6:4，總克重≥200g/m2。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的預(yù)浸料下表皮為短切長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料，玻璃纖維與熱塑性樹脂重量比為4:6～6:4，總克重≥200g/m2。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的短切長(zhǎng)玻璃纖維的長(zhǎng)度為25～100mm，在熱塑性樹脂中呈網(wǎng)狀交叉結(jié)構(gòu)。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的熱塑性樹脂為改性聚丙烯，熔指為50～100g/10min。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的熱塑性樹脂狀態(tài)為粉料或膠膜狀。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的預(yù)浸料上下表皮為多層短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料的相互疊加。主要作用為增強(qiáng)表皮沖擊強(qiáng)度。預(yù)浸料上下表皮短切玻璃纖維的長(zhǎng)度、短切玻璃纖維與熱塑性樹脂的重量比、總克重都可以根據(jù)上表皮與下表皮的作用不同而不同。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的功能性芯材是短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸料、單向長(zhǎng)纖維預(yù)浸料、網(wǎng)格玻纖布、twintex預(yù)浸料、編織纖維預(yù)浸料的一種或者幾種的疊加。根據(jù)產(chǎn)品的作用不同可選擇不同類型的芯材：短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂片材、編織纖維預(yù)浸料與網(wǎng)格玻纖布作為芯材均能給板材提供縱橫向均勻的耐沖擊性能，網(wǎng)格玻纖布、編織纖維預(yù)浸料對(duì)沖擊能力的緩沖作用會(huì)更明顯；單向纖維預(yù)浸料作為芯材能給板材提供垂直于長(zhǎng)纖維方向優(yōu)異的耐沖擊性能，也可以將單向纖維預(yù)浸料以多角度方向疊加壓制，分別在不同方向提供優(yōu)異的耐沖擊性能。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的疊加是同方向或者異方向的疊加，疊加順序可以根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際性能需求。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本專利技術(shù)所述的疊加是垂直疊加。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本專利技術(shù)的有益效果如下：1、短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂表皮光滑、粘結(jié)力強(qiáng)，本專利技術(shù)中的層壓預(yù)浸料復(fù)合板可作為任意材質(zhì)的表皮，具有明顯的增強(qiáng)效果；也可單獨(dú)作為板材使用。2、相比傳統(tǒng)的預(yù)浸料增強(qiáng)層，本專利技術(shù)中的層壓預(yù)浸料復(fù)合板工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投入低，工序少；相比熱固性纖維增強(qiáng)材料，本專利技術(shù)中的層壓預(yù)浸料復(fù)合板具有熱塑性的特點(diǎn)，可多次模壓成型，粉碎后造粒回收利用。3、將不同結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂材料組合在一起形成“三明治”結(jié)構(gòu)，具有“皮-芯”效果，一方面滿足層壓預(yù)浸料復(fù)合板與其他材料的粘結(jié)，另一方面“皮”層成本較“芯”層低，“皮”層的短切玻璃纖維在熱塑性樹脂中呈交叉鋪網(wǎng)，具有均質(zhì)性，在達(dá)到同樣的沖擊強(qiáng)度下可降低總體成本。4、這種“三明治”結(jié)構(gòu)使層壓預(yù)浸料復(fù)合板的克重與結(jié)構(gòu)具有可控性，滿足不同產(chǎn)品所需的強(qiáng)度、重量要求。5、短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂表皮層賦予層壓預(yù)浸料很好的成型性，制品形狀飽滿。板材的成型過程中，在熱壓的作用下，短切玻璃纖維在高熔指的樹脂中具有很好的流動(dòng)性。而其他連續(xù)長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸料板材在成型過程中，由于長(zhǎng)纖維的限制，易出現(xiàn)玻纖勒痕和R角不飽滿問題。附圖說明圖1為層疊預(yù)浸料復(fù)合板結(jié)構(gòu)示意圖；1為上表皮；2為芯材；3為下表皮。圖2為不同材料成型后R角效果圖；圖中，1為實(shí)施例1的成型R角圖；2為對(duì)比例1的成型R角圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例及對(duì)比例對(duì)本專利技術(shù)予以進(jìn)一步說明。實(shí)施例1預(yù)浸料上表皮1為短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料，玻璃纖維與熱塑性樹脂重量比為4:6，克重為350g/m2。短切玻璃纖維的長(zhǎng)度為25mm，在熱塑性樹脂中呈網(wǎng)狀交叉結(jié)構(gòu)，熱塑性樹脂為改性聚丙烯膠膜，熔指為50g/10min，克重為105g/m2。預(yù)浸料下表皮3結(jié)構(gòu)與克重同預(yù)浸料下表皮3。芯材2為短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)及克重同預(yù)浸料上表皮1。把上面三層材料用復(fù)合機(jī)壓制在一起，形成1050g/m2的層壓預(yù)浸料復(fù)合板，可用于車內(nèi)飾材料地板、備胎蓋等材料的表皮，能起到增強(qiáng)的作用。將1050g/m2的層壓預(yù)浸料復(fù)合板與瓦楞紙芯板復(fù)合成備胎蓋蓋板材料，結(jié)構(gòu)為層壓預(yù)浸料/瓦楞紙芯板/層壓預(yù)浸料。下表為瓦楞紙復(fù)合板的力學(xué)數(shù)據(jù)。從上表數(shù)據(jù)可以看出，層壓預(yù)浸料復(fù)合板與瓦楞紙芯板復(fù)合成備胎蓋蓋板材料后，其性能數(shù)據(jù)可滿足備胎蓋材料要求。實(shí)施例2預(yù)浸料上表皮1為短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料，玻璃纖維與熱塑性樹脂重量比為6:4，克重為350g/m2。短切玻璃纖維的長(zhǎng)度為100mm，在熱塑性樹脂中呈網(wǎng)狀交叉結(jié)構(gòu)，熱塑性樹脂為改性聚丙烯膠膜，熔指為100g/10min，克重為70g/m2。預(yù)浸料下表皮3結(jié)構(gòu)與克重同預(yù)浸料下表皮3。芯材2為單向長(zhǎng)纖維預(yù)浸料，單張克重350g/m2。把上面三層材料用復(fù)合機(jī)壓制在一起，形成1050g/m2的層壓預(yù)浸料復(fù)合板。可用于貨車車廂材料聚丙烯蜂窩板的表皮，能起到增強(qiáng)的作用。實(shí)施例3實(shí)施例3的上下表皮3層材料與結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同的是芯層：芯材2為網(wǎng)格玻纖布，單張克重350g/m2。把上面三層材料用復(fù)合機(jī)壓制在一起，形成1050g/m2的層壓預(yù)浸料復(fù)合板。實(shí)施例4預(yù)浸料上表皮1為短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料，玻璃纖維與熱塑性樹脂重量比為6:4，克重為1050g/m2。預(yù)浸料下表皮3結(jié)構(gòu)與克重同預(yù)浸料下表皮3。芯材2為編織纖維預(yù)浸料，單張克重1700g/m2。把上面三層材料本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種輕質(zhì)低成本抗沖擊性層疊預(yù)浸料復(fù)合板材，其特征在于，所述的復(fù)合板是由預(yù)浸料上表皮(1)、功能性芯材(2)、預(yù)浸料下表皮(3)復(fù)合的三明治結(jié)構(gòu)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種輕質(zhì)低成本抗沖擊性層疊預(yù)浸料復(fù)合板材，其特征在于，所述的復(fù)合板是由預(yù)浸料上表皮(1)、功能性芯材(2)、預(yù)浸料下表皮(3)復(fù)合的三明治結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)低成本抗沖擊性層疊預(yù)浸料復(fù)合板材，其特征在于，所述的預(yù)浸料上表皮(1)為短切長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料，玻璃纖維與熱塑性樹脂重量比為4:6～6:4，總克重≥200g/m2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)低成本抗沖擊性層疊預(yù)浸料復(fù)合板材，其特征在于，所述的預(yù)浸料下表皮(3)為短切長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂的復(fù)合材料，玻璃纖維與熱塑性樹脂重量比為4:6～6:4，總克重≥200g/m2。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的輕質(zhì)低成本抗沖擊性層疊預(yù)浸料復(fù)合板材，其特征在于，所述的短切長(zhǎng)玻璃纖維的長(zhǎng)度為25～100mm，在熱塑性樹脂中呈網(wǎng)狀交叉結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輕質(zhì)低成本抗沖擊性層疊預(yù)浸料復(fù)合板材，其特征...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙濤，盧成勇，樓娣，朱艷妍，馬國維，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江華江科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33