[發(fā)明專利]一種易于熱成型的輕質(zhì)高抗沖高模量多層復(fù)合板材及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810220385.0
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108407421A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王春敏;孫亞峰;胡延?xùn)|;王永榮
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興領(lǐng)科材料技術(shù)有限公司
• 主分類號: B32B27/36
• 分類號: B32B27/36;B32B27/32;B32B27/06;B32B27/08;B32B27/20
• 代理公司: 杭州千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 張云波;吳輝輝

本發(fā)明涉及一種易于熱成型的輕質(zhì)高抗沖高模量纖維增強(qiáng)多層復(fù)合板材，包括復(fù)合板材本體；該復(fù)合板材本體由兩層或多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合層板材復(fù)合而成；本發(fā)明將輕質(zhì)抗沖的超高分子量聚乙烯層和高模量的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料相結(jié)合，并通過熱壓方式可制備大尺寸的板材產(chǎn)品；該復(fù)合材料板材兼具了超高分子量聚乙烯的高強(qiáng)高抗沖性能以及剛性纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的輕質(zhì)高模量的特性；同時由于采用的剛性纖維為短切或長纖維，在加熱加壓的條件下具有良好的成型性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種易于熱成型的輕質(zhì)高抗沖高模量纖維增強(qiáng)多層復(fù)合板材及其制備方法。

背景技術(shù)

纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合板材最初主要用于航空航天領(lǐng)域和特殊需要的工業(yè)品，近幾年開始在汽車、體育休閑、建筑等民用領(lǐng)域應(yīng)用。例如遮陽板、后行李隔板等汽車內(nèi)飾件，飛機(jī)內(nèi)飾、火車的外部車身覆蓋件、建筑裝飾、家具表面包覆層、特種包裝箱體外殼等。其特點為強(qiáng)度高、韌性好、環(huán)保可回收利用，在工業(yè)和民用領(lǐng)域有著較廣泛的應(yīng)用前景。

纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料板材的性能不僅與樹脂、增強(qiáng)纖維的性能，還與增強(qiáng)纖維的長度、增強(qiáng)方式、材料的成型工藝以及成型設(shè)備有關(guān)。

纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合板材根據(jù)材料中的最大纖維保留尺寸大小，可分為：(1)非連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，包括短切纖維增強(qiáng)塑料(SFT最大纖維保留尺寸0.2-0.6mm)；(2)長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFT最大纖維保留尺寸5-20mm)；(3)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(CFT，最大纖維保留尺寸>20mm)。

一般意義上來講，對于同種樹脂原材料，纖維的長度越長，復(fù)合材料板材的力學(xué)性能越優(yōu)異，但后期加工成型的難度也越大。纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的傳統(tǒng)成型工藝包含注塑、模壓及真空吸塑。這些工藝可以實現(xiàn)SFT材料非結(jié)構(gòu)件或半結(jié)構(gòu)部件的制造（如汽車工程塑料部件），而CFT是一種具有更高性能的輕量化新材料，但其成型工藝局限于熱壓成型和纏繞成型，一般用于管狀、棒狀及平面應(yīng)用中，在具有復(fù)雜幾何外形的部件中很難得以應(yīng)用。

在同樣的纖維長度條件下，隨著增強(qiáng)纖維（以玻纖或碳纖為例）的含量增強(qiáng)，熱塑性復(fù)合材料板材的強(qiáng)度和彎曲模量也隨之增加，但板材的韌性可能會有所下降，材料的密度會有所提高。而且隨著玻纖和碳纖含量的增加，在熱壓成型或吸塑成型中，板材的加工難度提高，曲面成型精度會大幅下降。這直接導(dǎo)致許多復(fù)雜幾何形狀的部件或者三維拉伸的部件難以用高纖維含量的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料板材制備。

因此，現(xiàn)有的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一般都只能側(cè)重于強(qiáng)調(diào)某個方面的性能，如CFT板材利用連續(xù)纖維增強(qiáng)，可以實現(xiàn)高強(qiáng)度高抗沖，但其成型性能很差。而短切纖維增強(qiáng)SFT板材具有良好的成型性能，但其力學(xué)性能有顯著不足。而LFT板材具有適宜的成型性能，但其密度相比沒有纖維填充的樹脂體系要高，且拉伸抗沖等性能相比CFT也有不小的差距。

針對以上問題，故，有必要對其進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種易于熱成型的輕質(zhì)高抗沖高模量纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合板材及其制備方法。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種易于熱成型的輕質(zhì)高抗沖高模量纖維增強(qiáng)多層復(fù)合板材，包括復(fù)合板材本體；該復(fù)合板材本體由兩層或多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合層板材復(fù)合而成。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述復(fù)合板材本體包括外層和內(nèi)層；外層和內(nèi)層通過加熱加壓復(fù)合制成板材。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述外層為纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料層，內(nèi)層為超高分子量聚乙烯纖維增強(qiáng)樹脂層。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，還設(shè)置有中間層，中間層位于外層和內(nèi)層之間，所述中間層為熱塑性膠粘薄膜層。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述熱塑性膠粘薄膜層為聚丙烯基、EVA基、乙烯基、或者熱塑性聚氨酯基材，其厚度為0.1mm～1mm。