[發(fā)明專利]一種多元纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制造方法

在審

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113085311A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史先鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 史先鋒
• 主分類號: B32B27/04
• 分類號: B32B27/04;B32B27/06;B32B37/06;B32B37/10;B32B7/12
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本發(fā)明提供一種多元纖維增強復(fù)合材料，包括至少一個A層，至少一個B層；A層為有機纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料；B層為中間熱塑性樹脂粘結(jié)層；C層為無機纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料，本發(fā)明的復(fù)合材料采用無機纖維增強熱塑樹脂材料可以起到骨架支撐作用，實現(xiàn)高強度、高模量、高剛度、耐蠕變；采用有機纖維增強熱塑性樹脂材料可以起到高強度、耐沖擊，耐低溫、耐腐蝕特性；本發(fā)明的多元復(fù)合材料實現(xiàn)了剛?cè)峒鎮(zhèn)洌蟠笸卣沽似鋺?yīng)用領(lǐng)域和使用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料制品技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多元纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料、其制造方法和制品。

背景技術(shù)

纖維增強復(fù)合材料(FRP)是由增強纖維材料，如玻璃纖維、碳纖維、玄武纖維、陶瓷纖維、芳綸纖維等，與基體材料經(jīng)過纏繞，模壓或拉擠等成型工藝而形成的復(fù)合材料。根據(jù)增強材料的不同，常見的纖維增強復(fù)合材料分為無機纖維增強復(fù)合材料，有機纖維增強復(fù)合材料。根據(jù)增強樹脂的不同又可分為纖維增強熱固性樹脂復(fù)合材料，纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料。

由于纖維增強復(fù)合材料具有如下特點：(1)比強度高，比模量大；(2)材料性能具有可設(shè)計性；(3)抗腐蝕性和耐久性能好；(4)熱膨脹系數(shù)與混凝土的相近。這些特點使得FRP材料能滿足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)向大跨、高聳、重載、輕質(zhì)高強以及在惡劣條件下工作發(fā)展的需要，同時也能滿足現(xiàn)代建筑施工工業(yè)化發(fā)展的要求，因此被越來越廣泛地應(yīng)用于各種軍民用航天、飛機、高鐵、建筑、橋梁、公路、海洋、水工結(jié)構(gòu)以及地下結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域中。

纖維增強復(fù)合材目前市場主要以無機纖維增強熱固性樹脂復(fù)合材料為主，熱固性樹脂和無機纖維界面相容性和浸透性，可以充分的包裹無機纖維單絲，達(dá)到較好的復(fù)合特性。但這種復(fù)合材料存在明顯弊端。1、無機纖維增強熱固性樹脂不能回收再利用，浪費資源，也污染環(huán)境；2、無機纖維增強熱固性樹脂成型效率低下；3、無機纖維增強熱固性樹脂在加工中會產(chǎn)生大量化學(xué)VOC；4、無機纖維增強熱固性樹耐沖擊性較差。雖然無機纖維增強熱塑性樹脂發(fā)展較為迅速，其克服了無機纖維增強熱固性樹脂一些弊端，由于無機纖維斷裂伸長率很低，使其耐沖擊性很差，在很多領(lǐng)域仍然不能滿足要求。無機纖維增強樹脂復(fù)合材料還有一個共同的弊端，其比重較大，不利于一些領(lǐng)域的使用。為此高分子有機纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料，最近開始了初步的發(fā)展。有機纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料具有1、高強度2、低密度，3、耐沖擊等優(yōu)良特性。怎么發(fā)揮纖維增強復(fù)合材料的綜合優(yōu)勢，規(guī)避其劣勢，解決更多的應(yīng)用難題，實現(xiàn)輕量化、高強度、耐沖擊、可回收的特性迫在眉睫。

專利200580013818.6是韓國專利，公開了其熱塑性復(fù)合片型材料、其制造方法及制造的制品的技術(shù)。該公開的發(fā)明是一種優(yōu)異的纖維增強熱塑性片，該熱塑性復(fù)合片包括熱塑性復(fù)合材料中心層和連續(xù)增強纖維浸注的預(yù)浸料層，該熱塑性復(fù)合材料中心包含包括40％重量的平均長度為1-30mm增強纖維和60％重量的包含無機填料的熱塑性樹脂。該連續(xù)增強纖維浸注的預(yù)浸料層被層壓在中心層上下表面至少一個表面上，該預(yù)浸料層包含5-56％重量的增強纖維和35-95％重量含有少量無機填料的熱塑性樹脂。然而該專利的增強纖維為短纖維，不是連續(xù)的長纖維，更不是編制成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的纖維布，同時沒有涉及有機纖維和無機纖維的各自特點以及互補作用，所帶來的復(fù)合材料性能的提升有限。

早期的中國專利201510992614.7公開了一種夾芯板，包括從上到下依次經(jīng)過熱壓融接的面層、芯層、底層。其中：所屬的面層和所述的底層均為單面覆淋膜的無紡布的纖維增強熱塑性板材，所述的單面單面覆淋膜的無紡布的纖維增強熱塑性板材為連續(xù)性纖維增強熱塑性預(yù)浸料、短纖維增強熱塑性預(yù)浸回料和單面覆淋無紡布經(jīng)熱壓而成。該專利著重強調(diào)了無機纖維的增強效果，對于無機纖維的長度，編制方式，都沒有詳細(xì)的描述，對于有機纖維的增強更沒有涉及，對于二者的混合使用更是沒有提及，不能解決輕量化、高強度、耐沖擊的特性。