[發(fā)明專(zhuān)利]一種輕質(zhì)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合板材及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810934847.5
• 申請(qǐng)日: 2018-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109263181B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春敏;孫亞峰;胡延?xùn)|
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 嘉興領(lǐng)科材料技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B32B17/02
• 分類(lèi)號(hào): B32B17/02;B32B17/10;B32B27/06;B32B27/08;B32B27/18;B32B27/20;B32B27/30;B32B27/36;B32B9/00;B32B9/04;B32B37/06;B32B37/10;B32B38/14
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 張?jiān)撇?吳輝輝

本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合板材，包括依次布設(shè)的外層、中間層、內(nèi)層和底層；外層、中間層、內(nèi)層和底層通過(guò)加熱加壓復(fù)合制成板材；所述外層為阻燃裝飾膜層；中間層為第一纖維增強(qiáng)熱塑性阻燃樹(shù)脂層；內(nèi)層為輕質(zhì)空心玻璃微球填充阻燃樹(shù)脂層；底層為第二纖維增強(qiáng)熱塑性阻燃樹(shù)脂層；本發(fā)明利用多層阻燃樹(shù)脂薄膜和各層間均勻分散的增強(qiáng)纖維通過(guò)熱壓方法制備纖維增強(qiáng)熱塑性阻燃樹(shù)脂層，纖維增強(qiáng)熱塑性層具有很高的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量，從而保證了三明治結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)剛度和抗刺穿能力。同時(shí)利用中空玻璃微球填充，進(jìn)一步降低了熱塑性復(fù)合材料的比密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輕質(zhì)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合板材及其制備方法。

背景技術(shù)

在民用航空、軌道交通及特種車(chē)輛等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)材料的性能往往具有很高的要求，這些性能包括力學(xué)性能、阻燃性能、耐候性能、耐化學(xué)性能及可成型性能等。以航空內(nèi)飾產(chǎn)品為例，在大型民用飛行器中，大量采用了先進(jìn)高分子材料來(lái)制造飛機(jī)座椅部件、桌板、扶手、舷窗、遮陽(yáng)板、側(cè)壁板、貨倉(cāng)地板乃至行李架板等。為滿(mǎn)足這些應(yīng)用需求，材料需要具有優(yōu)異的防火性能，如滿(mǎn)足FAA25.853部中的60秒垂直燃燒實(shí)驗(yàn)要求，以及低燃燒發(fā)煙及低煙霧毒性要求等。為節(jié)省燃油消耗，降低飛機(jī)運(yùn)營(yíng)成本，各大飛機(jī)內(nèi)飾制造商都對(duì)材料的輕量化提出了極高的要求，力求用重量最少的材料，實(shí)現(xiàn)最佳的力學(xué)設(shè)計(jì)方案。因此碳纖維復(fù)合材料、高強(qiáng)航空鋁合金、鈦合金等高模量材料在航空應(yīng)用中不斷得以推陳出新。但這些材料往往成本極為昂貴，加工工藝復(fù)雜。為滿(mǎn)足輕量化及部件裝配的需求，常需要大量的銑削拋磨噴涂等后加工，材料的實(shí)際利用率很低，所制備的部件更為昂貴。

近年來(lái)纖維增強(qiáng)片狀模塑料（SMC）材料在軌道交通及汽車(chē)等領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用，該材料主要原料由SMC專(zhuān)用紗、不飽和樹(shù)脂、低收縮添加劑，填料及各種助劑組成。在加熱及模壓條件下，不飽和樹(shù)脂體系受熱固化，與增強(qiáng)纖維協(xié)同作用形成高模量高強(qiáng)度的制品。 這種加工工藝可以制備較大尺寸、要求優(yōu)越電性能，耐腐蝕性能的部件，SMC制品質(zhì)輕、可以采用模壓大批量成型，其機(jī)械性能可以與部分金屬材料相媲美。纖維增強(qiáng)片狀模塑料本質(zhì)上還是一種熱固性塑料，最終制品不能回收利用，絕大部分目前只能作為固體廢棄物填埋。而且在成型過(guò)程中大量不飽和樹(shù)脂及助劑的使用，對(duì)環(huán)境及操作工人都帶來(lái)潛在的危害。因此工業(yè)界需要尋找一種更環(huán)保、更輕質(zhì)、更易于加工的材料解決方案。

長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合板材同樣具備優(yōu)異的力學(xué)性能。而熱塑性樹(shù)脂材料作為基材，更使得最終制品具有環(huán)?？苫厥盏膬?yōu)點(diǎn)。熱塑性復(fù)合板材的加工方法也相對(duì)多樣且成熟，由于其本身加熱條件下的可塑性，可以很便捷的利用熱壓、真空吸塑、Insert Molding嵌件包覆等塑料成型工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)大面積、薄壁乃至復(fù)雜形狀部件的精密成型，因而具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。目前在建筑及乘用車(chē)領(lǐng)域已經(jīng)有不同的聚乙烯基、聚丙烯基或尼龍基復(fù)合材料制造工藝及成功應(yīng)用案例。但在航空及軌道交通領(lǐng)域，如前所述及，材料的阻燃性能、耐化性能、耐候性能及力學(xué)性能要求要比建筑及乘用車(chē)往往要高出許多，目前的已知材料在綜合性能上不能滿(mǎn)足航空及軌道交通類(lèi)應(yīng)用的要求。而且航空及軌道交通領(lǐng)域?qū)Σ牧系妮p量化要求極高，要盡可能的提高材料的比強(qiáng)度，比剛度，并在滿(mǎn)足阻燃及力學(xué)等性能前提下減少重量。

針對(duì)以上問(wèn)題，故，有必要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種具有優(yōu)異的阻燃性、高模量、良好的裝飾性以及良好的減重效果，并且滿(mǎn)足航空及軌道交通、特種車(chē)輛使用要求的，還具有輕量化、易成型、環(huán)保可回收的輕質(zhì)纖維增強(qiáng)熱塑性復(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：一種輕質(zhì)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合板材，包括依次布設(shè)的外層、中間層、內(nèi)層和底層；外層、中間層、內(nèi)層和底層通過(guò)加熱加壓復(fù)合制成板材；所述外層為阻燃裝飾膜層；中間層為第一纖維增強(qiáng)熱塑性阻燃樹(shù)脂層；內(nèi)層為輕質(zhì)空心玻璃微球填充阻燃樹(shù)脂層；底層為第二纖維增強(qiáng)熱塑性阻燃樹(shù)脂層。