[發明專利]一種泡沫成形法制備纖維增強復合材料的方法

有效

• 申請號: 201710098197.0
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106948210B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 王習文;侯邱鵬;李仁坤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D21H15/10
• 分類號: D21H15/10;D21H15/12;D21H21/14;D21F11/06;B31F1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于復合材料技術領域，公開了一種泡沫成形法制備纖維增強復合材料的方法。所述方法為：向發泡容器內注入發泡劑與纖維懸浮液混合，然后采用注氣、沖擊或機械攪拌的方式混合發泡，產生氣體體積含量在55％～80％之間的泡沫漿料，上網抄造成型，然后采用抽真空、噴淋水或接觸壓榨的方式使泡沫破裂消除，經過干燥后形成單層紙張，按一定的克重和厚度將多張單層紙張復合，進行熱壓或模壓成型，得到所述纖維增強復合材料。本發明采用泡沫替代水來承載纖維，使增強相纖維在復合材料中分布均勻，增強效果明顯。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種泡沫成形法制備纖維增強復合材料的方法。

背景技術

纖維增強復合材料是一種輕質、高強度的新型材料，具有耐腐蝕、力學性能優良的良好性能。隨著汽車、航天等領域輕量化的發展，各行業對纖維增強復合材料的需求越來越大、要求越來越高。復合材料成形過程在節水、節能、增加經濟效益、減少污染等方面的要求也在不斷提高，急需用其他流體替代水來分散、輸送纖維、形成紙頁的技術。

目前，纖維增強復合材料存在著增強纖維分布不均，成形方式能耗大等缺陷，這極大地影響了材料的生產和應用。

發明內容

為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種泡沫成形法制備纖維增強復合材料的方法。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的纖維增強復合材料。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種泡沫成形法制備纖維增強復合材料的方法，包括如下制備步驟：

向發泡容器內注入發泡劑與纖維懸浮液混合，然后采用注氣、沖擊或機械攪拌的方式混合發泡，產生氣體體積含量在55％～80％之間的泡沫漿料，上網抄造成型，然后采用抽真空、噴淋水或接觸壓榨的方式使泡沫破裂消除，經過干燥后形成單層紙張，按一定的克重和厚度將多張單層紙張復合，進行熱壓或模壓成型，得到所述纖維增強復合材料。

優選地，所述的發泡劑為聚乙烯醇表面活性劑、十二烷基硫酸鈉表面活性劑、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉表面活性劑、松香皂類表面活性劑、聚氧乙烯表面活性劑中的至少一種；所述聚乙烯醇表面活性劑的醇解度優選為70％～90％，黏度優選為40～48mPa·s；所述的十二烷基硫酸鈉表面活性劑的醇解度優選為90％～95％。

優選地，所述發泡劑的加入量為泡沫漿料質量的0.1％～10％。

所述的纖維懸浮液中包括增強相纖維和基體相纖維；所述增強相纖維優選玻璃纖維、碳纖維、植物纖維、納米纖維素纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、芳綸纖維中的至少一種；所述基體相纖維優選聚乙烯纖維、聚乙烯/聚丙烯雙熔點纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚對苯二甲基乙二醇酯纖維、聚氯乙烯纖維、聚乳酸纖維、聚對苯二甲酸丁二酯纖維中的至少一種；增強相纖維與基體相纖維的質量比為(1～5):(95～99)。

優選地，所述的注氣是指注入空氣、氮氣或二氧化碳氣體。

優選地，所述泡沫漿料的纖維總含量為0.01％～5wt.％，泡沫直徑為50～400μm。

優選地，所述抽真空的真空度的范圍為10^-5～10⁵Pa，更優選為10²～10⁵Pa；所述噴淋水的壓力為1.5×10⁵～3×10⁵Pa，更優選為1.8×10⁵～2.5×10⁵Pa；所述接觸壓榨的壓榨壓力為1×10⁵～2×10⁵Pa，更優選為1.3×10⁵～1.5×10⁵Pa。

優選地，所述的干燥是指干燥至紙張的干度為10％～80％，更優選干度為40％～50％。