一種復合材料板、制備方法及用途技術

本發明專利技術涉及一種復合材料板，包括：一個夾芯層；兩個蒙皮層，包覆在所述夾芯層的外表面；和聚雙環戊二烯層，設置在至少一個所述蒙皮層的外表面。本發明專利技術還涉及了所述復合材料板的制備方法及用途。本發明專利技術所述的復合材料板在纖維增強材料外部包覆了聚雙環戊二烯層，解決了常規纖維增強樹脂基復合材料在受到沖擊載荷時易出現的分層失效以及耐磨性差的問題。該復合材料板材可廣泛應用于礦山、鐵路、公路運輸重型車輛及貨斗上的載重或承重部件中。本發明專利技術中的復合材料板材可以通過反應注射成型工藝結合真空輔助成型工藝實現，適用于工業化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復合材料板及其制備方法，具體涉及一種抗沖、耐磨的纖維增強材料 復合板，及其制備方法和用途。
技術介紹
纖維增強復合材料由于其高比強度和比剛度，已經被廣泛應用于工程領域。但是 此類復合材料對沖擊載荷比較敏感，在使用中最致命的損傷往往因沖擊引起。當沖擊速度 很高時，復合材料層合板將被穿透；而在沖擊速度降低時，會產生不同破壞形式，例如基體 開裂、纖維斷裂和分層。所以對增強復合材料結構安全威脅最大的是沖擊損傷，沖擊損傷是 復合材料損傷的主要研究對象。大部分復合材料的損傷不是一下造成的，往往是經過多次低能量沖擊之后材料失 效。復合材料在使用過程中受到低能沖擊時，大部分情況并沒有明顯的目視損傷，但卻在層 合表面生成不可視的淺表面分層，從而形成潛在的危險，內部損傷的存在可造成復合材料 在剛度和強度上的極大損失。道路運輸用車量主要運載礦石、煤塊、沙土及金屬材料等，車廂與貨物直接接觸， 在運輸和裝卸過程中不間斷的經受低速或高速沖擊，同時與貨物之間發生各種摩擦碰撞。 因此，要求車廂等部件需要足夠的強度、韌性及耐磨性。鋼鐵等金屬材料雖然能滿足運輸車輛的使用需求，但由于其密度大，使得運輸車 輛自重較大，減少了其運載貨物的能力。目前，運輸車輛的輕量化需求被提上日程，使用復 合材料對運輸車輛進行減重也成為研究熱點，但是復合材料多集中于卡車牽引車部分的面 板、車身等外飾件。這是由于纖維復合材料自身韌性較差，難以經受沖擊及摩擦所致。針對復合材料板材或者耐磨高抗沖板材，申請號為200810013963. X的中國專利 報到了一種抗沖擊耐磨襯板該襯板包括聚氨酯板體，聚氨酯板體的表層熱硫化有多個氧 化鋁球，聚氨酯板體的底層通過加固網連接有鋼板，加固網與鋼板固定連接并且加固熱硫 化與聚氨酯板體內；在鋼板上設置有背釘孔，背釘孔內充盈有與聚氨酯板體一體的聚氨酯。 鋼板周邊設置有聚氨酯包覆，且聚氨酯板與鋼板連接牢固，具有高抗沖性合耐磨性，適用于 礦山、碼頭等運輸倉斗和料斗等。該專利使用的耐磨襯板仍以鋼板為增強體，難以達到輕量 化目的。申請號為200510029570的中國專利報道了一種使用纖維復合材料制造汽車覆蓋 件的方法，該汽車覆蓋件是由纖維增強外板、泡沫或蜂窩芯材以及纖維增強內板三層膠接 而成，具有輕量化的效果，但是該復合材料板只能作為覆蓋件不能作為承力結構件，且內外 板與芯材采用膠接的形式，增加了制造環節，生產周期長。專利W02009/096676報到了 一種 使用復合材料通過同時固化形成的車身，車身使用夾心板整體成型，夾心板包括芯材、纖維 預浸料內皮材料和外皮材料以及在芯材和外皮材料間的金屬板材，制造方法使用的是層壓 及熱壓罐法，該專利技術解決了帶有芯材的板材表面質量缺陷問題，同時一定程度上增加了材 料的剛性和韌性，但仍僅能作為車身覆蓋件，不能作為承重件。聚雙環戊二烯是一類具有優異的機械性能的高分子材料，已被應用于制造車 輛上的某種部件，其合成方法多是采用雙組份的反應注塑成型法(RM)，如中國專利ZL 97106423. 7。目前尚未有關于含有聚雙環戊二烯層的纖維復合材料。
技術實現思路
為了克服現有纖維復合材料抗沖性能和耐磨性能較差，不適宜用于車輛載重或承 重部位，提供一種新型、輕質、性能好的復合材料板材，本專利技術的目的是提供一種復合材料 板。所述復合材料板包括一個夾芯層；兩個蒙皮層,包覆在所述夾芯層的外表面；和聚雙環戊二烯層，設置在至少一個所述蒙皮層的外表面。所述聚雙環戊二烯通過富膠層粘接設置在至少一個所述蒙皮層的外表面。所述復合材料板中，聚雙環戊二烯層主要用于抗沖擊和摩擦，因此，主要設置在與 外界接觸的一面，也可以整體包覆在蒙皮層之外，加強板材的抗沖擊與耐磨性能。所述聚雙 環戊二烯層的厚度可根據復合材料板的應用領域以及需要的耐磨、耐沖擊性能來確定其厚 度，如在礦山、鐵路、公路運輸重型車輛及貨斗上的載重或承重部件中，3-10_的聚雙環戊 二烯層即可實現所需的性能。所述夾芯層為Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、鋁蜂窩、聚氨酯蜂窩、聚氯乙烯蜂窩、 聚丙烯蜂窩、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫或碳泡沫。所述夾芯層主要用于實現復 合材料板的剛度需求，通常厚度越大，剛度越大，具體的厚度要求也可根據復合材料板的應 用領域以及剛度需求來確定，或根據現有夾心板材中的夾芯層厚度參考確定。所述蒙皮層為包括樹脂基體和纖維增強層的纖維增強復合板，其中，纖維的含量 按重量為30% 80%。用于蒙皮層的纖維增強復合板可采用現有技術中的任一種，優選所述樹脂基體 為環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、雙馬來酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、乙烯基樹脂或酚醛樹脂；所 述纖維增強層為3 10層纖維編織物，所述編織物選自纖維氈、機織纖維布、針織纖維布、 編織纖維布、縫織纖維布、斜紋布、平紋布、單向布中的一種或多種。所述纖維編織物中的纖維為碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、凱夫拉纖 維中的一種或多種，在復合板結構中具有需要承受較大應力的部位，則該局部部位優選采 用碳纖維或芳綸纖維，而用于制造承重部件的復合板，則可以全部采用碳纖維或芳綸纖維， 以增加板材承受應力的能力。所述富膠層設置在蒙皮層與聚雙環戊二烯層之間，是在形成蒙皮層時由基體樹脂 聚集而產生的一個過渡層，起到增加界面粘接強度，并對外部沖擊力提供緩沖的作用。富膠 層的厚度可以設置為O. 1-2_之間，或根據實際應用領域不同，控制其厚度在復合板承受 外部沖擊的狀態下，聚雙環戊二烯層不發生脫落即可。富膠層的結構可以為規則的層狀結 構，也可以在層狀結構的基礎上加上一個或多個嵌入聚雙環戊二烯層的各種結構，以增加 富膠層和聚雙環戊二烯層的接觸面積。上述技術方案任一項所述的復合材料板還包括加強筋，鋪設在所述夾芯層中、所述蒙皮層與聚雙環戊二烯層之間、或兩層蒙皮層之間并貫穿夾芯層；所述加強筋為纖維編 織物或纖維增強筋。所述纖維增強筋為包括樹脂基體和纖維增強層的纖維增強復合材料通過拉擠成 型工藝形成、截面為“工”型、“X”型、“口”型或“O”型的長條狀結構；所述的纖維增強復合 材料可采用現有技術中的任一種，也可以采用與前述蒙皮層相同或類似的材質。所述纖維 增強筋設置于夾芯層中，或設置于蒙皮層與聚雙環戊二烯層之間。所述纖維編織物為二維編織物或三維編織物。其中，所述二維編織物可以采用現有技術中的纖維編織物，也可以與蒙皮層中相 同的纖維增強層相同，選自纖維氈、機織纖維布、針織纖維布、編織纖維布、縫織纖維布、斜 紋布、平紋布、單向布中的一種或多種；所述二維纖維編織物設置于夾芯層中。所述三維編織物為截面為“工”型、“X”型或“口”型的長條狀三維編織物；所述三 維編織物設置于夾芯層中，或設置于兩層蒙皮層之間，并貫穿夾芯層。本專利技術還提供了上述復合材料板的制備方法，所述方法中，蒙皮層采用真空灌注 成型工藝，聚雙環戊二烯層采用反應注射成型工藝。制造的順序可以是先制成的夾芯層和 蒙皮層的復合板制件鑲嵌于反應注射模具內，再通過反應注射成型將聚雙環戊二烯包覆于 上述復合板外；制造的順序還可以是先采用反應注射成型工藝制得聚雙環戊二烯層薄壁 殼層，然后再通過真空輔助樹脂傳遞模塑工藝將其復合于夾芯層和蒙皮層的復合板上。具體說來，第一種方法包括以下步驟(I)在真空本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合材料板，其特征在于，包括：一個夾芯層；兩個蒙皮層，包覆在所述夾芯層的外表面；和聚雙環戊二烯層，設置在至少一個所述蒙皮層的外表面。

【技術特征摘要】
1.一種復合材料板，其特征在于，包括 一個夾芯層； 兩個蒙皮層，包覆在所述夾芯層的外表面；和 聚雙環戊二烯層，設置在至少一個所述蒙皮層的外表面。2.根據權利要求1所述的復合材料板，其特征在于，所述聚雙環戊二烯通過富膠層粘接在至少一個所述蒙皮層的外表面。3.根據權利要求2所述的復合材料板，其特征在于，所述夾芯層為Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、鋁蜂窩、聚氨酯蜂窩、聚氯乙烯蜂窩、聚丙烯蜂窩、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、碳泡沫中的一種或多種。4.根據權利要求2所述的復合材料板，其特征在于，所述蒙皮層為包括樹脂基體和纖維增強層的纖維增強復合板，其中纖維的含量按重量為30% 80% ;所述樹脂基體為環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、雙馬來酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、乙烯基樹脂或酚醛樹脂；所述增強纖維層為3 10層纖維編織物，所述編織物選自纖維氈、機織纖維布、針織纖維布、編織纖維布、縫織纖維布、斜紋布、平紋布、單向布中的一種或多種；所述纖維編織物中的纖維為碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、凱夫拉纖維中的一種或多種，優選碳纖維或芳綸纖維。5.根據權利要求1-4任一項所述的復合材料板，其特征在于，所述復合材料板還包括加強筋，鋪設在所述夾芯層中、所述蒙皮層與聚雙環戊二烯層之間、或兩層蒙皮層之間并貫穿夾芯層；所述加強筋為纖維編織物或纖維增強筋。6.根據權利要求5所述的復合材料板，其特征在于，所述纖維增強筋為包括樹脂基體和纖維增強層的纖維增強復合材料通過拉擠成型工藝形成、截面為“工”型、“X”型、“ 口”型或“0”型的長條狀結構；所述纖維增強筋設置于夾芯層中，或設置于蒙皮層與聚雙環戊二烯層之間。7.根據權利要求5所述的復合材料板，其特征在于，所述纖維編織物為二維編織物或三維編織物；所述二維編織物選自纖維氈、機織纖維布、針織纖維布、編織纖維布、縫織纖維布、斜紋布、平紋布、單向布中的一種或多種；所述二維纖維編織物設置于夾芯層中；所述三維編織物為截面為“工”型、“X”型或“口”型的長條狀三維編織物；所述三維編織物設置于夾芯層中，或設置于兩層蒙皮層之間，并貫穿夾芯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孟秀青，田宇黎，高磊，汪文虎，
申請(專利權)人：藍星環境工程有限公司，
類型：發明
國別省市：