專利名稱：一種新型夾芯復(fù)合板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種夾芯復(fù)合板及其制備方法。
背景技術(shù)：
夾芯復(fù)合板一般由上面板、下面板和處于上、下面板之間芯材至組成，其制備方法 一般是將上面板、下面板與芯材先膠粘在一起，然后熱壓成型，在上面板和下面板與芯材層 之間還存在膠層；或面層材料選用具有膠粘性且能加熱固化的材料，則可不使用膠層，利用 面板材料的殘余膠粘性，直接熱壓而成。樹脂基復(fù)合材料因其獨(dú)特的高強(qiáng)度、高模量、耐沖擊、耐腐蝕、可實(shí)現(xiàn)高阻燃等性 能，被認(rèn)為是作為夾芯復(fù)合面板的理想材料，但以傳統(tǒng)工藝制造的夾芯復(fù)合板同時也具有 很大的缺陷。一般是先以模壓、層壓、RTM、手糊等工藝成型復(fù)合材料面板，再與芯材材料采 用膠粘、熱壓成型工藝制備得到的夾芯復(fù)合板。由于芯材一般為蜂窩狀材料，耐壓性能不 高，但為了使芯材與板面之間粘接得牢固，則必須施加足夠的壓力，但如果壓力過又會破壞 芯材的結(jié)構(gòu)，因此，這種做法會導(dǎo)致上、下面板與芯材的結(jié)合處易因粘接效果不好而產(chǎn)生分 層的缺陷、使復(fù)合板的分產(chǎn)品的整體強(qiáng)度降低等缺點(diǎn)，同時，如需制備曲面復(fù)雜的部件時， 此二次成型工藝很難保證面板層與芯材層曲面實(shí)現(xiàn)良好配合。如面層采用如酚醛預(yù)浸料、環(huán)氧預(yù)浸料等可二次加熱固化的材料，雖然不用單獨(dú) 使用膠粘，但這些材料為了保證材料的強(qiáng)度，樹脂含量不能過高，而樹脂含量不高又會導(dǎo)致 粘接性較差；同時由于預(yù)浸材料在芯材上的親合性差，導(dǎo)致其與芯材的粘接面積小，也降低 了面層與芯材之間的粘接性，很難通過加熱加壓制得層間結(jié)構(gòu)很強(qiáng)的夾芯復(fù)合板；另外，這 些浸料由于物理性能的限制不能加入阻燃劑等添加劑，且面板預(yù)浸料材料成本較高，不適 于廣泛推廣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種無須使用膠層，界面粘接良好，且制備 工藝簡易，成本較低的新型夾芯復(fù)合板。本發(fā)明的另一個目的是提供制備這種新型夾芯復(fù)合板的方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種新型夾芯復(fù)合板，所述復(fù) 合板由上面板、下面板和處于上、下面板之間芯材層組成，所述上、下面板與芯材層的連接 是在0. 05-10MPa的壓力下，在80_170°C下直接固化粘接。所述上下面板的材料為片狀模塑料。所述片狀模塑料含有玻璃纖維增強(qiáng)材料或/和阻燃劑或/和低收縮添加劑或/和 潤濕分散劑或/和內(nèi)膠模劑或/和著色劑或/和色漿。所述片狀模塑料為預(yù)增稠后的不飽和聚酯樹脂基復(fù)合材料。所述芯材層為鋁蜂窩、玻璃鋼蜂窩、芳綸纖維紙蜂窩、熱塑性塑料蜂窩、聚氨酯泡 沫、酚醛泡沫、聚酰亞胺泡沫、發(fā)泡金屬、木質(zhì)板材、PVC木塑板、用無機(jī)填料及黏合劑壓制而成的板材。一種新型夾芯復(fù)合板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟第一步、制備模具制備模型腔體形狀符合產(chǎn)品形狀要求的具有熱穩(wěn)定性的模具， 所述模具為單體敞開式模具或分為上模具和下模具的敞開式對模模具；第二步、填充材料先將下面板材料放置于所述模具的模型腔體內(nèi)，再放置芯材 層材料，最后放置上面板材料，形成模具系統(tǒng)，所述模具系統(tǒng)為單體模具系統(tǒng)或?qū)δＤ＞呦?統(tǒng)，所述對模模具系統(tǒng)包括填充材料后蓋合的上模具；第三步、加壓成型通過加壓設(shè)備對所述對模模具系統(tǒng)加壓成型；或用氣封膜將 所述單體模具系統(tǒng)或?qū)δＤ＞呦到y(tǒng)包覆起來，形成氣封膜_模具系統(tǒng)，再對所述氣封膜_模 具系統(tǒng)吸真空，產(chǎn)生成型壓力，進(jìn)行負(fù)壓成型；或通過加壓設(shè)備對所述氣封膜-模具系統(tǒng)施 加成型壓力，加壓成型；所述成型壓力在0. 05-10MPa之間；第四步、加熱固化對所述模具系統(tǒng)或氣封膜_模具系統(tǒng)進(jìn)行加熱固化，固化溫度 為80-170°C之間，固化時間為l-60min ；第五步、去膜脫模固化后除去氣封膜后脫模。所述氣封膜為真空袋、塑料袋、密封膠條。所述第一步制備模具完成后還增加了給模具內(nèi)表面涂上脫模劑或鋪設(shè)隔離膜的工序。所述對模模具的下模具為硬質(zhì)模具，上模具為硬質(zhì)模具或軟質(zhì)模具。所述第五步去膜脫模完成后增加了對復(fù)合板進(jìn)行打磨、噴涂的后處理工序。與現(xiàn)在技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)為1、本發(fā)明采用將上、下面板與芯材層直接進(jìn)行低壓固化粘接，實(shí)現(xiàn)了界面的良好 粘接，復(fù)合板中不存在起連接作用的膠層，因此，克服了因上、下面板與芯材的結(jié)合處易因 粘接效果不好而產(chǎn)生分層的缺陷，從而有效提高復(fù)合板的下游產(chǎn)品的整體強(qiáng)度，同時，即使 制備曲面復(fù)雜的部件時，也能保證面板層與芯材層曲面的良好接合。2、本發(fā)明的上、下面板的材料選用片狀模塑料，尤其是選用了能在低壓下進(jìn)行熱 固化的片狀模塑料，而且這種材料具有極好的親合性，能有效增加其與芯層材料的接觸面 積，從而增強(qiáng)粘合性，其有益效果表現(xiàn)為第一、對于蜂窩類芯材，制品在加壓過程中，面層 片狀模塑料會滲入蜂窩格子之間，與蜂窩間壁具有良好的浸潤，且粘接面積較大，利用片狀 模塑料加熱固化后，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度較高的粘接；第二、對于發(fā)泡類表面粗糙多孔的芯材，加壓 加熱時片狀模塑料會滲入芯材空隙內(nèi)，利用片狀模塑料固化產(chǎn)生的粘接力實(shí)現(xiàn)較高強(qiáng)度的 粘接；第三、對于表面致密的平板類材料，可對芯材進(jìn)行表面處理，實(shí)現(xiàn)片狀模塑料加熱狀 態(tài)時對其的浸潤性，利用片狀模塑料固化產(chǎn)生的粘接力可實(shí)現(xiàn)良好粘接。3、面層材料選用片狀模塑料，可以加入玻璃纖維進(jìn)行增強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)面層較高的強(qiáng) 度；通過添加阻燃劑、阻燃填料可實(shí)現(xiàn)其高阻燃與低發(fā)煙性能；通過添加抗老化劑等功能 助劑可實(shí)現(xiàn)其抗老化等方面的功能性；或可通過添加潤濕分散劑、內(nèi)膠模劑、著色劑或色漿 等改善產(chǎn)品的其他性能。4、本夾芯復(fù)合材料采用低壓成型，不需大型加壓設(shè)備及耐壓模具，因此可以制造 尺寸超過壓機(jī)臺面尺寸的大型夾芯復(fù)合板制品；而且能夠制備耐壓性更小的輕型芯層材料 的產(chǎn)品；而且可以節(jié)約能源，降低成本。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明作更具體的描述本發(fā)明所述的新型夾芯復(fù)合板是由上面板、下面板和處于上、下面板之間芯材層 組成，上、下面板與芯材層的連接是在0. 05-10MPa的低壓下，80-170°C下直接固化粘接。所 述的片狀模塑料優(yōu)選低壓片狀模塑料，也稱低壓SMC (片狀模塑料)材料，它是一種預(yù)增稠 后的、含有玻璃纖維增強(qiáng)材料及諸如阻燃劑、低收縮添加劑、潤濕分散劑、內(nèi)膠模劑、著色劑 或色漿等功能性填料的、不飽和聚酯樹脂基復(fù)合材料半成品，具有加壓隨形、加熱固化的特 點(diǎn)。較之于普通片狀模塑料，其具有粘度較低，在較低壓力下即可成型的特點(diǎn)。芯材層本 發(fā)明所述夾芯復(fù)合板中起到減輕重量、提高彎曲剛度、隔熱、隔音等作用。芯材層的材料可 以選用鋁蜂窩、玻璃鋼蜂窩、Nomex(芳綸纖維紙)蜂窩、熱塑性塑料蜂窩等蜂窩材料，也可 選用如聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、聚酰亞胺泡沫、發(fā)泡金屬等發(fā)泡材料，也可選用如木質(zhì)板材、 PVC木塑板、以無機(jī)填料及黏合劑壓制而成的板材、以珍珠巖等膨脹材料與填料及黏合劑壓 制而成的板材等材料。本發(fā)明所述的新型夾芯復(fù)合板具體可按照如下步驟進(jìn)行制備1、制作模具模具可以是一個上敞口的單體模具，也可以是分為上模具、下模具兩 部分的敞開式對模模具，下模具為由硬質(zhì)材料做成的硬質(zhì)模具，上模具可以是采用硬質(zhì)材 料做成的硬質(zhì)模具，也可以是采用軟質(zhì)材料做成的軟質(zhì)模具，模具組合后其型腔形狀即為 產(chǎn)品形狀，模具要求具有良好的熱穩(wěn)定性。如產(chǎn)品為平板產(chǎn)品，可采用金屬板、玻璃板等板 材作為模具。這里所述的敞開式對模模具，其主要作用在于在較低壓力的情況下保證產(chǎn)品 的形狀及表面平整度，因此，模具應(yīng)具有壁薄、導(dǎo)熱好的特點(diǎn)。對于有一定曲面造型的制品， 下模可采用帶有加強(qiáng)筋或加強(qiáng)底座的曲面金屬薄板，上模采用對應(yīng)的單片曲面金屬薄板， 夾芯復(fù)合板鋪層體系則起到支撐上下模具空間的作用。由于在低壓下成型，下模具只需簡 單加強(qiáng)即可保證模具不變形，從而更易提高模具的熱傳導(dǎo)性，降低模具制造成本。然后再給準(zhǔn)備好的模具進(jìn)行涂膜或鋪膜，在上下模具型腔表面噴涂或刷涂脫模 劑，如模具為平板模具，也可用聚乙烯薄膜等隔離膜材料代替脫模劑。2、填充材料根據(jù)模具大小和產(chǎn)品的要求，將適量的層片狀模塑料放置于表面有 脫模劑或隔離膜的下模型腔表面作為產(chǎn)品下面板，放置芯材層材料，再放置若干層片狀模 塑料作為夾芯復(fù)合板上面板，形成一個模具系統(tǒng)，模具系統(tǒng)可分為單體模具系統(tǒng)或?qū)δＤ?具系統(tǒng)，當(dāng)然，對模模具系統(tǒng)填充材料后須蓋合表面有脫模劑或隔離膜的上模具，將其放置 于夾芯復(fù)合板上面板片狀模塑料上方。當(dāng)然，如果選用上敞口的單一模具，則無須再蓋合上 模具，而是直接進(jìn)行下一下操作。3、加壓成型用可進(jìn)行氣封的氣封膜，氣封膜可選用真空袋、塑料袋、密封膠條、真 空管等，優(yōu)選為真空袋，將上述填充好材料的模具系統(tǒng)包覆起來，然后通過加壓設(shè)備對所述 模具系統(tǒng)加壓成型；也可通過加壓設(shè)備對此氣封膜(真空袋)一模具系統(tǒng)加壓，輔助成型。 吸真空，形成負(fù)壓，壓力一般為0. 05-0. IMPa之間，這種加壓成型，是單純的采用真空袋加 壓系統(tǒng)，可提供最大0. IMPa的壓力。當(dāng)然，如果芯材層的耐壓能力強(qiáng)，也可采用利用重力或 壓力設(shè)備對真空袋系統(tǒng)再次加壓，從而得到更大的壓力，使壓力達(dá)到IOMPa左右，這樣可以 提高產(chǎn)品的光澤度，同時保證產(chǎn)品的平整度。當(dāng)然，也可以不使用氣封膜，直接用加壓設(shè)備對填充好材料并蓋合了上模具蓋的對模模具系統(tǒng)進(jìn)行加壓成型。同時應(yīng)該注意，所述的氣 封膜，比如真空袋、密封膠條、真空管等材料應(yīng)能滿足加熱要求。4、加熱固化將上述模具系統(tǒng)或真空袋-模具系統(tǒng)進(jìn)行加熱固化，加熱固化可 以采用如烘箱、烘房等加熱場所對真空袋-模具系統(tǒng)以空氣為介質(zhì)進(jìn)行加壓，也可以用加 熱板或加熱模具等加熱設(shè)備對真空袋_模具系統(tǒng)上下表面進(jìn)行加熱。所述加熱溫度為 80-170°C，具體的溫度應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品面層厚度及片狀模塑料固化要求而定。所述加熱時間 為l-60min，具體的時間根據(jù)產(chǎn)品面層厚度及片狀模塑料固化要求而定。所述加熱壓力為 0. 05MPa-10MPa，具體壓力根據(jù)夾芯材料種類而定。如芯材層材料為蜂窩材料等與面層接觸 面積較小的材料，應(yīng)采用較小的壓力，如芯材層材料為板材類與面層接觸面積較大的材料， 可采用較大的壓力。5、固化后除去真空袋，脫模，對復(fù)合板進(jìn)行打磨、噴涂等后處理。下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明做更進(jìn)一步有說明實(shí)施例1 上、下面板材料為2層片狀模塑料(單層厚度為2mm)，片狀模塑料中短切纖維含量 為20%，氫氧化鋁填料含量為60% ；芯材選用邊距為3mm、鋁箔厚度0. 05mm、蜂窩整體厚度 為20mm的鋁蜂窩；模具為兩片厚度為2mm的鋁板。隔離膜采用PE膜，加壓方式為真空袋加 壓、壓力為0. IMPa，加熱方式為烘箱熱氣氛加熱，加熱時間20min，烘箱溫度為120°C。經(jīng)測試上述夾芯復(fù)合板的性能為密度為12. 4kg/m2，平壓強(qiáng)度4. 2MPa,彎曲強(qiáng)度 37MPa，沖擊強(qiáng)度10KJ/m2，氧指數(shù)57. 1%。實(shí)施例2 上、下面板材料為1層片狀模塑料(單層厚度為2mm)，片狀模塑料中短切纖維含 量為20 %，氫氧化鋁填料含量為45 % ；芯材層材料選用邊距為6mm、格子厚度0. 2mm、蜂窩整 體厚度為20mm的Nomex蜂窩；模具為兩片厚度為2mm的鋁板。隔離膜采用PE膜，加壓方 式為真空袋加壓、壓力為0. IMPa，加熱方式為烘箱熱氣加熱，加熱時間30min，烘箱溫度為 120°C。經(jīng)測試上述夾芯復(fù)合板的性能為密度為7kg/m2，平壓強(qiáng)度3.2MPa，彎曲強(qiáng)度 3IMPa,沖擊強(qiáng)度8KJ/m2，氧指數(shù)42. 1 %。實(shí)施例3 上、下面板材料為2層片狀模塑料(單層厚度為2mm)，片狀模塑料中短切纖維含量 為20%，氫氧化鋁填料含量為45% ；芯材層材料選用厚度為20mm，密度為3kg/m2的聚酰亞 胺泡沫板；模具為兩片厚度為2mm的鋁板。隔離膜采用PE膜，加壓方式為層壓機(jī)輔助真空 袋加壓、壓力為2MPa，加熱方式為層壓機(jī)加熱板加熱，加熱時間6min，烘箱溫度為120°C。經(jīng)測試上述夾芯復(fù)合板的性能為密度為16. 5kg/m2，平壓強(qiáng)度15. 2MPa，彎曲強(qiáng)度 45MPa，沖擊強(qiáng)度15KJ/m2，氧指數(shù)43. 5%。實(shí)施例4 上、下面板材料為3層片狀模塑料(單層厚度為2mm)，片狀模塑料中短切纖維含量 為20%，氫氧化鋁填料含量為60% ；芯材層材料選用邊距為2mm、鋁箔厚度0. 05mm、蜂窩整 體厚度為20mm的鋁蜂窩；模具為兩片厚度為2mm的鋁板。隔離膜采用PE膜，加壓方式為真 空袋加壓、壓力為2MPa，加熱方式為烘箱熱氣加熱，加熱時間30min，烘箱溫度為80°C。
經(jīng)測試上述夾芯復(fù)合板的性能為密度為16. 4kg/m2，平壓強(qiáng)度7. 2MPa,彎曲強(qiáng)度 56MPa，沖擊強(qiáng)度16KJ/m2，氧指數(shù)57%。實(shí)施例5 上、下面板材料為1層片狀模塑料(單層厚度為2mm)，片狀模塑料中短切纖維含量 為20%，氫氧化鋁填料含量為45%;芯材選用邊距為3mm、格子厚度0. 2mm、蜂窩整體厚度為 20mm的Nomex蜂窩；模具為兩片厚度為2mm的鋁板。隔離膜采用PE膜，加壓方式為真空袋 加壓、壓力為IMPa，加熱方式為烘箱熱氣加熱，加熱時間50min，烘箱溫度為120°C。經(jīng)測試上述夾芯復(fù)合板的性能為密度為8kg/m2，平壓強(qiáng)度6. 2MPa,彎曲強(qiáng)度 45MPa,沖擊強(qiáng)度13KJ/m2，氧指數(shù)42%。實(shí)施例6 上、下面板材料為2層片狀模塑料(單層厚度為2mm)，片狀模塑料中短切纖維含量 為20%，氫氧化鋁填料含量為45% ；芯材選用厚度為20mm，面密度為4kg/m2的珍珠巖/無 機(jī)填料粘合模壓板；模具為兩片厚度為2mm的鋁板。隔離膜采用PE膜，加壓方式為層壓機(jī) 輔助真空袋加壓、壓力為6MPa，加熱方式為層壓機(jī)加熱板加熱，加熱時間3min，烘箱溫度為 170°C。經(jīng)測試上述夾芯復(fù)合板的性能為密度為16. 5kg/m2，平壓強(qiáng)度15. 2MPa，彎曲強(qiáng)度 45MPa，沖擊強(qiáng)度15KJ/m2，氧指數(shù)43. 5%。以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式

，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本 發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種新型夾芯復(fù)合板，所述復(fù)合板由上面板、下面板和處于上、下面板之間芯材層組成，其特征在于，所述上、下面板與芯材層的連接是在0.05-10MPa的壓力下，在80-170℃下直接固化粘接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型夾芯復(fù)合板，其特征在于，所述上下面板的材料為 片狀模塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型夾芯復(fù)合板，其特征在于，所述片狀模塑料含有玻 璃纖維增強(qiáng)材料或/和阻燃劑或/和低收縮添加劑或/和潤濕分散劑或/和內(nèi)膠模劑或/ 和著色劑或/和色漿。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型夾芯復(fù)合板，其特征在于，所述片狀模塑料為預(yù)增 稠后的不飽和聚酯樹脂基復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型夾芯復(fù)合板，其特征在于，所述芯材層為鋁蜂窩、玻 璃鋼蜂窩、芳綸纖維紙蜂窩、熱塑性塑料蜂窩、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、聚酰亞胺泡沫、發(fā)泡 金屬、木質(zhì)板材、PVC木塑板、用無機(jī)填料及黏合劑壓制而成的板材。
6.權(quán)利要求權(quán)1-5任一項所述的一種新型夾芯復(fù)合板的制備方法，其特征在于，包括 如下步驟第一步、制備模具制備模型腔體形狀符合產(chǎn)品形狀要求的具有熱穩(wěn)定性的模具，所述 模具為單體敞開式模具或分為上模具和下模具的敞開式對模模具；第二步、填充材料先將下面板材料放置于所述模具的模型腔體內(nèi)，再放置芯材層材 料，最后放置上面板材料，形成模具系統(tǒng)，所述模具系統(tǒng)為單體模具系統(tǒng)或?qū)δＤ＞呦到y(tǒng)， 所述對模模具系統(tǒng)包括填充材料后蓋合的上模具；第三步、加壓成型通過加壓設(shè)備對所述對模模具系統(tǒng)加壓成型；或用氣封膜將所述 單體模具系統(tǒng)或?qū)δＤ＞呦到y(tǒng)包覆起來，形成氣封膜_模具系統(tǒng)，再對所述氣封膜_模具系 統(tǒng)吸真空，產(chǎn)生成型壓力，進(jìn)行負(fù)壓成型；或通過加壓設(shè)備對所述氣封膜_模具系統(tǒng)施加成 型壓力，加壓成型；所述成型壓力在0. 05-10MPa之間；第四步、加熱固化對所述模具系統(tǒng)或氣封膜-模具系統(tǒng)進(jìn)行加熱固化，固化溫度為 80-170°C之間，固化時間為l-60min ；第五步、去膜脫模固化后除去氣封膜后脫模。
7.權(quán)利要求權(quán)6所述的一種新型夾芯復(fù)合板的制備方法，其特征在于，所述氣封膜為 真空袋、塑料袋、密封膠條。
8.權(quán)利要求權(quán)6所述的一種新型夾芯復(fù)合板的制備方法，其特征在于，所述第一步制 備模具完成后還增加了給模具內(nèi)表面涂上脫模劑或鋪設(shè)隔離膜的工序。
9.權(quán)利要求權(quán)6所述的一種新型夾芯復(fù)合板的制備方法，其特征在于，所述對模模具 的下模具為硬質(zhì)模具，上模具為硬質(zhì)模具或軟質(zhì)模具。
10.權(quán)利要求權(quán)9所述的一種新型夾芯復(fù)合板的制備方法，其特征在于，所述第五步去 膜脫模完成后增加了對復(fù)合板進(jìn)行打磨、噴涂的后處理工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種夾芯復(fù)合板及其制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種新型夾芯復(fù)合板，所述復(fù)合板由上面板、下面板和處于上、下面板之間芯材層組成，所述上、下面板與芯材層的連接是在0.05-10MPa的低壓下，80-170℃下直接固化粘接。本發(fā)明的制備方法，包括制備模具、填充材料、加壓成型、加熱固化、去膜脫模等步驟。本發(fā)明無須使用膠層，界面粘接良好，且制備工藝簡易，成本較低。
文檔編號B32B27/00GK101885249SQ20091008420
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者李春彥, 王大勇, 陳躍, 鹿子娟 申請人:北京中鐵長龍新型復(fù)合材料有限公司