專利名稱：一種復(fù)合材料板、制備方法及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料板及其制備方法，具體涉及一種抗沖、耐磨的纖維增強(qiáng)材料 復(fù)合板，及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由于其高比強(qiáng)度和比剛度，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域。但是 此類復(fù)合材料對(duì)沖擊載荷比較敏感，在使用中最致命的損傷往往因沖擊引起。當(dāng)沖擊速度 很高時(shí)，復(fù)合材料層合板將被穿透；而在沖擊速度降低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同破壞形式，例如基體 開裂、纖維斷裂和分層。所以對(duì)增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)安全威脅最大的是沖擊損傷，沖擊損傷是 復(fù)合材料損傷的主要研究對(duì)象。
大部分復(fù)合材料的損傷不是一下造成的，往往是經(jīng)過多次低能量沖擊之后材料失 效。復(fù)合材料在使用過程中受到低能沖擊時(shí)，大部分情況并沒有明顯的目視損傷，但卻在層 合表面生成不可視的淺表面分層，從而形成潛在的危險(xiǎn)，內(nèi)部損傷的存在可造成復(fù)合材料 在剛度和強(qiáng)度上的極大損失。
道路運(yùn)輸用車量主要運(yùn)載礦石、煤塊、沙土及金屬材料等，車廂與貨物直接接觸， 在運(yùn)輸和裝卸過程中不間斷的經(jīng)受低速或高速?zèng)_擊，同時(shí)與貨物之間發(fā)生各種摩擦碰撞。 因此，要求車廂等部件需要足夠的強(qiáng)度、韌性及耐磨性。
鋼鐵等金屬材料雖然能滿足運(yùn)輸車輛的使用需求，但由于其密度大，使得運(yùn)輸車 輛自重較大，減少了其運(yùn)載貨物的能力。目前，運(yùn)輸車輛的輕量化需求被提上日程，使用復(fù) 合材料對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行減重也成為研究熱點(diǎn)，但是復(fù)合材料多集中于卡車牽引車部分的面 板、車身等外飾件。這是由于纖維復(fù)合材料自身韌性較差，難以經(jīng)受沖擊及摩擦所致。
針對(duì)復(fù)合材料板材或者耐磨高抗沖板材，申請(qǐng)?zhí)枮?00810013963. X的中國(guó)專利 報(bào)到了一種抗沖擊耐磨襯板該襯板包括聚氨酯板體，聚氨酯板體的表層熱硫化有多個(gè)氧 化鋁球，聚氨酯板體的底層通過加固網(wǎng)連接有鋼板，加固網(wǎng)與鋼板固定連接并且加固熱硫 化與聚氨酯板體內(nèi)；在鋼板上設(shè)置有背釘孔，背釘孔內(nèi)充盈有與聚氨酯板體一體的聚氨酯。 鋼板周邊設(shè)置有聚氨酯包覆，且聚氨酯板與鋼板連接牢固，具有高抗沖性合耐磨性，適用于 礦山、碼頭等運(yùn)輸倉斗和料斗等。該專利使用的耐磨襯板仍以鋼板為增強(qiáng)體，難以達(dá)到輕量 化目的。
申請(qǐng)?zhí)枮?00510029570的中國(guó)專利報(bào)道了一種使用纖維復(fù)合材料制造汽車覆蓋 件的方法，該汽車覆蓋件是由纖維增強(qiáng)外板、泡沫或蜂窩芯材以及纖維增強(qiáng)內(nèi)板三層膠接 而成，具有輕量化的效果，但是該復(fù)合材料板只能作為覆蓋件不能作為承力結(jié)構(gòu)件，且內(nèi)外 板與芯材采用膠接的形式，增加了制造環(huán)節(jié)，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。專利W02009/096676報(bào)到了 一種 使用復(fù)合材料通過同時(shí)固化形成的車身，車身使用夾心板整體成型，夾心板包括芯材、纖維 預(yù)浸料內(nèi)皮材料和外皮材料以及在芯材和外皮材料間的金屬板材，制造方法使用的是層壓 及熱壓罐法，該發(fā)明解決了帶有芯材的板材表面質(zhì)量缺陷問題，同時(shí)一定程度上增加了材 料的剛性和韌性，但仍僅能作為車身覆蓋件，不能作為承重件。
聚雙環(huán)戊二烯是一類具有優(yōu)異的機(jī)械性能的高分子材料，已被應(yīng)用于制造車 輛上的某種部件，其合成方法多是采用雙組份的反應(yīng)注塑成型法(RM)，如中國(guó)專利ZL 97106423. 7。目前尚未有關(guān)于含有聚雙環(huán)戊二烯層的纖維復(fù)合材料。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有纖維復(fù)合材料抗沖性能和耐磨性能較差，不適宜用于車輛載重或承 重部位，提供一種新型、輕質(zhì)、性能好的復(fù)合材料板材，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合材料 板。
所述復(fù)合材料板包括
一個(gè)夾芯層；
兩個(gè)蒙皮層,包覆在所述夾芯層的外表面；和
聚雙環(huán)戊二烯層，設(shè)置在至少一個(gè)所述蒙皮層的外表面。
所述聚雙環(huán)戊二烯通過富膠層粘接設(shè)置在至少一個(gè)所述蒙皮層的外表面。
所述復(fù)合材料板中，聚雙環(huán)戊二烯層主要用于抗沖擊和摩擦，因此，主要設(shè)置在與 外界接觸的一面，也可以整體包覆在蒙皮層之外，加強(qiáng)板材的抗沖擊與耐磨性能。所述聚雙 環(huán)戊二烯層的厚度可根據(jù)復(fù)合材料板的應(yīng)用領(lǐng)域以及需要的耐磨、耐沖擊性能來確定其厚 度，如在礦山、鐵路、公路運(yùn)輸重型車輛及貨斗上的載重或承重部件中，3-10_的聚雙環(huán)戊 二烯層即可實(shí)現(xiàn)所需的性能。
所述夾芯層為Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、鋁蜂窩、聚氨酯蜂窩、聚氯乙烯蜂窩、 聚丙烯蜂窩、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫或碳泡沫。所述夾芯層主要用于實(shí)現(xiàn)復(fù) 合材料板的剛度需求，通常厚度越大，剛度越大，具體的厚度要求也可根據(jù)復(fù)合材料板的應(yīng) 用領(lǐng)域以及剛度需求來確定，或根據(jù)現(xiàn)有夾心板材中的夾芯層厚度參考確定。
所述蒙皮層為包括樹脂基體和纖維增強(qiáng)層的纖維增強(qiáng)復(fù)合板，其中，纖維的含量 按重量為30% 80%。
用于蒙皮層的纖維增強(qiáng)復(fù)合板可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任一種，優(yōu)選所述樹脂基體 為環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、雙馬來酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、乙烯基樹脂或酚醛樹脂；所 述纖維增強(qiáng)層為3 10層纖維編織物，所述編織物選自纖維氈、機(jī)織纖維布、針織纖維布、 編織纖維布、縫織纖維布、斜紋布、平紋布、單向布中的一種或多種。
所述纖維編織物中的纖維為碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、凱夫拉纖 維中的一種或多種，在復(fù)合板結(jié)構(gòu)中具有需要承受較大應(yīng)力的部位，則該局部部位優(yōu)選采 用碳纖維或芳綸纖維，而用于制造承重部件的復(fù)合板，則可以全部采用碳纖維或芳綸纖維， 以增加板材承受應(yīng)力的能力。
所述富膠層設(shè)置在蒙皮層與聚雙環(huán)戊二烯層之間，是在形成蒙皮層時(shí)由基體樹脂 聚集而產(chǎn)生的一個(gè)過渡層，起到增加界面粘接強(qiáng)度，并對(duì)外部沖擊力提供緩沖的作用。富膠 層的厚度可以設(shè)置為O. 1-2_之間，或根據(jù)實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域不同，控制其厚度在復(fù)合板承受 外部沖擊的狀態(tài)下，聚雙環(huán)戊二烯層不發(fā)生脫落即可。富膠層的結(jié)構(gòu)可以為規(guī)則的層狀結(jié) 構(gòu)，也可以在層狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上一個(gè)或多個(gè)嵌入聚雙環(huán)戊二烯層的各種結(jié)構(gòu)，以增加 富膠層和聚雙環(huán)戊二烯層的接觸面積。
上述技術(shù)方案任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料板還包括加強(qiáng)筋，鋪設(shè)在所述夾芯層中、所述蒙皮層與聚雙環(huán)戊二烯層之間、或兩層蒙皮層之間并貫穿夾芯層；所述加強(qiáng)筋為纖維編 織物或纖維增強(qiáng)筋。
所述纖維增強(qiáng)筋為包括樹脂基體和纖維增強(qiáng)層的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料通過拉擠成 型工藝形成、截面為“工”型、“X”型、“口”型或“O”型的長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)；所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合 材料可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任一種，也可以采用與前述蒙皮層相同或類似的材質(zhì)。所述纖維 增強(qiáng)筋設(shè)置于夾芯層中，或設(shè)置于蒙皮層與聚雙環(huán)戊二烯層之間。
所述纖維編織物為二維編織物或三維編織物。
其中，所述二維編織物可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的纖維編織物，也可以與蒙皮層中相 同的纖維增強(qiáng)層相同，選自纖維氈、機(jī)織纖維布、針織纖維布、編織纖維布、縫織纖維布、斜 紋布、平紋布、單向布中的一種或多種；所述二維纖維編織物設(shè)置于夾芯層中。
所述三維編織物為截面為“工”型、“X”型或“口”型的長(zhǎng)條狀三維編織物；所述三 維編織物設(shè)置于夾芯層中，或設(shè)置于兩層蒙皮層之間，并貫穿夾芯層。
本發(fā)明還提供了上述復(fù)合材料板的制備方法，所述方法中，蒙皮層采用真空灌注 成型工藝，聚雙環(huán)戊二烯層采用反應(yīng)注射成型工藝。制造的順序可以是先制成的夾芯層和 蒙皮層的復(fù)合板制件鑲嵌于反應(yīng)注射模具內(nèi)，再通過反應(yīng)注射成型將聚雙環(huán)戊二烯包覆于 上述復(fù)合板外；制造的順序還可以是先采用反應(yīng)注射成型工藝制得聚雙環(huán)戊二烯層薄壁 殼層，然后再通過真空輔助樹脂傳遞模塑工藝將其復(fù)合于夾芯層和蒙皮層的復(fù)合板上。
具體說來，第一種方法包括以下步驟
(I)在真空輔助樹脂傳遞模塑的模具上平鋪一層纖維增強(qiáng)層，再依次鋪設(shè)夾芯層 和第二層纖維增強(qiáng)層，并將所述纖維增強(qiáng)層的周邊封閉；
(2)在纖維增強(qiáng)層上鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜，密封模具，在所述模具與真空膜的結(jié) 合處抽真空，至真空度達(dá)到O.1Mpa以下后，灌入樹脂充滿模具，樹脂浸潰所述纖維增強(qiáng)層 形成蒙皮層，并在所述蒙皮層外表面形成富膠層，加熱固化成型；
(3)將步驟(2)所得板材嵌入反應(yīng)注射成型模具中，然后在所述模具中注入聚雙 環(huán)戊二烯反應(yīng)原料，加熱固化即得。
第一種方法可以根據(jù)板材在模具中的嵌入方式不同得到單面的、雙面的或者是整 體包覆于板材的聚雙環(huán)戊二烯層，嵌入方式采用本領(lǐng)域常見技術(shù)或簡(jiǎn)單改型，如將步驟(2) 所得板材采用支架懸空置于模具中，則可得到蒙皮層整體被包覆的結(jié)構(gòu)。
第二種方法包括以下步驟
(I)在反應(yīng)注射成型模具中注入聚雙環(huán)戊二烯反應(yīng)原料，加熱固化成型聚雙環(huán)戊二烯殼層；
(2)將所述聚雙環(huán)戊二烯殼層放置于真空輔助樹脂傳遞模塑的模具中，并在其上 平鋪一層纖維增強(qiáng)層，再依次鋪設(shè)夾芯層和第二層纖維增強(qiáng)層，并將所述纖維增強(qiáng)層的周 邊封閉；
(3)在所述纖維增強(qiáng)層上鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜，密封模具，在所述模具與真空膜 的結(jié)合處抽真空，至真空度達(dá)到O.1Mpa以下后，灌入樹脂，樹脂浸潰所述纖維增強(qiáng)層形成 蒙皮層，并在所述蒙皮層外部與聚雙環(huán)戊二烯殼體之間形成富膠層，加熱固化成型即得。
第二種方法尤其適合制備單層聚雙環(huán)戊二烯層的復(fù)合材料，當(dāng)需要制備雙層聚雙 環(huán)戊二烯層時(shí)，所述方法還包括在所述纖維增強(qiáng)層上再鋪設(shè)一層聚雙環(huán)戊二烯殼層，并在殼層上開設(shè)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)流孔，然后在所述聚雙環(huán)戊二烯殼層上鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜， 灌注樹脂時(shí)，樹脂通過導(dǎo)流孔進(jìn)入纖維增強(qiáng)層。
所述加熱固化的溫度可以根據(jù)樹脂種類及現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行調(diào)整。
所述纖維增強(qiáng)層周邊封閉的方法為縫合、膠連、重疊或搭靠。
所述制備方法還包括設(shè)置加強(qiáng)筋，所述加強(qiáng)筋的位置為夾芯層中、蒙皮層與聚雙 環(huán)戊二烯層之間、或包覆所述夾芯層兩面的蒙皮層之間并貫穿夾芯層。
具體說來，當(dāng)加強(qiáng)筋為纖維增強(qiáng)管時(shí)，可以直接鋪設(shè)在夾芯層中或蒙皮層與聚雙 環(huán)戊二烯層之間，鋪設(shè)的方向可以為橫向、縱向或混合鋪設(shè)。當(dāng)加強(qiáng)筋為二維編織物時(shí)，可 直接鋪設(shè)在夾芯層中各種填充料之間。當(dāng)加強(qiáng)筋為三維編織物時(shí)，可直接鋪設(shè)在夾芯層中 間，還可以兩層蒙皮層之間并貫穿整個(gè)夾芯層，如“工”型的編織物，可將上下兩部分分別作 為纖維編織物鋪設(shè)于蒙皮層的編織物中，中間填充木料或泡沫后，形成一種連接在兩蒙皮 層之間并貫穿整個(gè)夾芯層的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還提供了前述技術(shù)方案所述的復(fù)合材料板在制造重型車輛載重或承重部 件中的用途。
所述重型車輛載重或承重部件為礦山、鐵路或公路運(yùn)輸?shù)闹匦涂ㄜ囓噹?br> 載重卡車在裝載過程中需要經(jīng)受一定的沖擊，尤其是自卸車等運(yùn)載大塊礦石的車 型。同時(shí)，貨物在運(yùn)輸和裝載的過程中會(huì)與車廂板發(fā)生摩擦，尤其是運(yùn)載大塊礦石的車輛， 對(duì)車廂板的耐磨性要求更高；再者，載重型卡車的載重量通常是幾十噸，由此對(duì)車廂板的剛 性也有嚴(yán)格的要求，否則，車廂板會(huì)發(fā)生較大變形，影響使用。本發(fā)明所述的復(fù)合材料板能 夠滿足以上所有的性能要求，見表1，因此，可以用于制造重型車輛的載重或承重部件。
本發(fā)明所述的復(fù)合材料板是一種承重力好、高抗沖耐磨的板材，尤其適合重型卡 車及其相關(guān)領(lǐng)域輕量化的需求，復(fù)合板在纖維增強(qiáng)材料外部增加了了聚雙環(huán)戊二烯層，解 決了常規(guī)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在受到?jīng)_擊載荷時(shí)易出現(xiàn)的分層失效以及耐磨性差的 問題。而且所述復(fù)合板的結(jié)構(gòu)可通過成型工藝一體成型，解決了復(fù)合材料間的連接問題，增 加了復(fù)合材料板材的整體剛度，使其可作為承力結(jié)構(gòu)部件。該復(fù)合材料板材可廣泛應(yīng)用于 礦山、鐵路、公路運(yùn)輸重型車輛及貨斗上的載重或承重部件中，其替代鋼材料部件的輕量化 效果可達(dá)50 %左右，甚至更高。本發(fā)明中的復(fù)合材料板材可以通過反應(yīng)注射成型工藝結(jié)合 真空輔助成型工藝實(shí)現(xiàn)，具有組合工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，固化溫度低，能耗小，污染小，成 本低等顯著特點(diǎn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是實(shí)施例1所述復(fù)合板的截面示意圖2是實(shí)施例2所述復(fù)合板的截面示意圖3是實(shí)施例3所述具有加強(qiáng)筋的復(fù)合板的截面示意圖4是實(shí)施例4所述具有加強(qiáng)筋的復(fù)合板的截面示意圖
圖5是實(shí)施例5所述具有加強(qiáng)筋的復(fù)合板的截面示意圖
圖中1、聚雙環(huán)戊二烯層；2、富膠層；3、蒙皮層；4、夾芯層；5、加強(qiáng)筋(編織物)； 6、加強(qiáng)筋(纖維增強(qiáng)方管)。具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
(I)將5層玻璃纖維平紋布以0/90°交叉鋪疊于VARTM的模具上，而后鋪設(shè)一層 30mm厚的Balsa木芯材形成夾芯層4 ;再次鋪設(shè)5層玻璃纖維平紋布，鋪設(shè)完畢后將織物 沿周邊縫合封閉。最后鋪設(shè)導(dǎo)流織物(如塑料薄膜導(dǎo)流布)和真空膜，密封模具與真空膜 的結(jié)合處，抽真空至真空度達(dá)到O.1Mpa后引入含有固化劑及添加劑的環(huán)氧樹脂JL-236混 合料(常熟佳發(fā)有限責(zé)任公司)，使環(huán)氧樹脂膠液完全浸潰纖維層形成蒙皮層3，最終充滿 模具內(nèi)部，并在蒙皮層外形成O. 5mm厚的富膠層2，控制蒙皮層的纖維含量為50%，加熱至 80°C固化成型。
(2)將步驟(I)中固化成型的夾層結(jié)構(gòu)板材放入聚雙環(huán)戊二烯注射模具中間，結(jié) 構(gòu)板的兩面與模腔兩面留有一定厚度的間隙。將聚雙環(huán)戊二烯(RIMTEC公司)反應(yīng)原料A、 反應(yīng)原料B組分按1:1的比例混合均勻，通過注射頭注射入聚雙環(huán)戊二烯殼體模具中，充 滿結(jié)構(gòu)板與模腔表面之間的間隙，控制模具溫度在80°C 85°C，固化形成3_厚的聚雙環(huán) 戊二烯層1，待固化完成后取出，得圖1所示結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料板。
實(shí)施例2
將聚雙環(huán)戊二烯反應(yīng)原料A、反應(yīng)原料B組分按1:1的比例混合均勻，通過注射 頭注射入聚雙環(huán)戊二烯殼體模具中，控制模具溫度在80°C 85°C，帶固化完成后取出聚雙 環(huán)戊二烯殼體1，殼體厚度為7mm，殼體內(nèi)壁上有凹陷的結(jié)構(gòu)，該凹陷結(jié)構(gòu)為多個(gè)均與分布 的類似槽狀的結(jié)構(gòu)。將殼體置于真空輔助樹脂傳遞模塑模具上；并將5層玻璃纖維平紋布 以0/90°交叉鋪疊于殼體上，而后鋪設(shè)一層30mm厚輕質(zhì)泡桐木芯材形成夾芯層4 ;再次鋪 設(shè)5層玻璃纖維平紋布，鋪設(shè)完畢后將織物沿周邊進(jìn)行膠連封閉。最后在玻璃纖維平紋布 上鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜，密封模具與真空膜的結(jié)合處，抽真空至真空度達(dá)到O.1Mpa后引 入含有固化劑及添加劑的環(huán)氧樹脂液體，使環(huán)氧樹脂膠液完全浸潰纖維布形成蒙皮層3，并 最終充滿模具內(nèi)部，并在聚雙環(huán)戊二烯層與蒙皮層之間形成O. 2mm厚的富膠層2，控制蒙皮 層纖維含量為50%，加熱至80°C固化成型，得圖2所示結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料板。
實(shí)施例3
(I)使用三維編織方式編織截面為“工”型的長(zhǎng)條狀碳纖維織物作為加強(qiáng)筋5，上 下的“一”字型橫向結(jié)構(gòu)分別由兩塊碳纖維平紋布構(gòu)成。
(2)將6層碳纖維平紋布以0/90°交叉鋪疊于RTM模具上，在鋪設(shè)加強(qiáng)筋的位置， 纖維增強(qiáng)層只鋪設(shè)最上兩層及最下層兩層碳纖維平紋布，隨后在加強(qiáng)筋位置放置“工”型加 強(qiáng)筋的碳纖維平紋布，并將其作為蒙皮層的一部分，而后在加強(qiáng)筋中間鋪設(shè)30_厚的泡桐 木芯材形成夾芯層4 ;再次鋪設(shè)6層碳纖維平紋布，并將“工”型加強(qiáng)梁的另一個(gè)橫向平面的 交疊碳纖維平紋布鋪設(shè)于上層蒙皮層內(nèi)，鋪設(shè)完畢后將兩層纖維增強(qiáng)層沿周邊縫合封閉。 最后鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜，密封模具與真空膜的結(jié)合處，抽真空至真空度達(dá)到O.1Mpa后 引入含有固化劑及添加劑的環(huán)氧樹脂液體，使環(huán)氧樹脂膠液完全浸潰增強(qiáng)纖維層形成蒙皮 層3，并最終充滿模具內(nèi)部，并在蒙皮層外形成一層富膠層2，控制蒙皮層纖維含量為50%， 加熱至80°C固化成型。
(3)將步驟(2)中固化成型的夾層結(jié)構(gòu)板材放入聚雙環(huán)戊二烯注射模具中間，結(jié)構(gòu)板的兩面與模腔兩面留有一定厚度的間隙。將聚雙環(huán)戊二烯反應(yīng)原料A、反應(yīng)原料B組分 按1:1的比例混合均勻，通過注射頭注射入聚雙環(huán)戊二烯殼體模具中，充滿結(jié)構(gòu)板與模腔 表面之間的間隙，控制模具溫度在80°C 85°C，固化形成聚雙環(huán)戊二烯層1，待固化完成后 取出，得圖3所示結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料板。
實(shí)施例4
(I)使用拉擠成型工藝制造具有“ 口 ”型截面的碳纖維復(fù)合材料加強(qiáng)方管6，方管 截面的邊長(zhǎng)為30mm，并裁切為需要的長(zhǎng)度；
(2)將5層玻璃纖維平紋布以及3層碳纖維平紋布以0/90°交叉鋪疊于模具上， 而后將一層聚氨酯泡沫以及碳纖維復(fù)合材料加強(qiáng)方管6交替鋪設(shè)于平紋布上方形成具有 加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的夾芯層4 ;再次鋪設(shè)5層玻璃纖維平紋布以及3層碳纖維平紋布，鋪設(shè)完畢后 將織物沿周邊搭靠封閉。最后鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜，密封模具與真空膜的結(jié)合處，抽真空 至真空度達(dá)到O.1Mpa后引入含有固化劑及添加劑的環(huán)氧樹脂液體形成蒙皮層3和O. 5mm 厚的富膠層2，控制蒙皮層纖維含量為80%，加熱至80°C固化成型。
(3)將步驟(2)中固化成型的夾層結(jié)構(gòu)板材放入聚雙環(huán)戊二烯注射模具中間，結(jié) 構(gòu)板的兩面與模腔兩面留有一定厚度的間隙。將聚雙環(huán)戊二烯反應(yīng)原料A、反應(yīng)原料B組分 按1:1的比例混合均勻，通過注射頭注射入聚雙環(huán)戊二烯殼體模具中，充滿結(jié)構(gòu)板與模腔 表面之間的間隙，控制模具溫度在80°C 85°C，固化形成9mm厚的聚雙環(huán)戊二烯層1，待固 化完成后取出，既得圖4所示結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料板。
實(shí)施例5
按照實(shí)施例4的制作方法，改變加強(qiáng)筋與纖維增強(qiáng)層的鋪放順序，既得圖5所示結(jié) 構(gòu)的復(fù)合材料板。
對(duì)比例I
將5層玻璃纖維平紋布以0/90°交叉鋪疊于模具上，而后鋪設(shè)一層30mm厚的 Balsa木芯材；再次鋪設(shè)5層玻璃纖維平紋布，鋪設(shè)完畢后將織物沿周邊縫合、膠連、重疊或 搭靠進(jìn)行封閉。最后鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜，密封模具與真空膜的結(jié)合處，抽真空至真空度 達(dá)到O.1Mpa后引入含有固化劑及添加劑的環(huán)氧樹脂液體，控制蒙皮層纖維含量為80%，加 熱至80°C固化成型。
實(shí)施例1、2、3、4與比較例I耐磨、抗沖擊及剛度性能比較見表1:
表I耐磨、抗沖擊及剛度性能比較結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料板，其特征在于，包括 一個(gè)夾芯層； 兩個(gè)蒙皮層，包覆在所述夾芯層的外表面；和 聚雙環(huán)戊二烯層，設(shè)置在至少一個(gè)所述蒙皮層的外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板，其特征在于，所述聚雙環(huán)戊二烯通過富膠層粘接在至少一個(gè)所述蒙皮層的外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料板，其特征在于，所述夾芯層為Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、鋁蜂窩、聚氨酯蜂窩、聚氯乙烯蜂窩、聚丙烯蜂窩、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、碳泡沫中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料板，其特征在于，所述蒙皮層為包括樹脂基體和纖維增強(qiáng)層的纖維增強(qiáng)復(fù)合板，其中纖維的含量按重量為30% 80% ;所述樹脂基體為環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、雙馬來酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、乙烯基樹脂或酚醛樹脂；所述增強(qiáng)纖維層為3 10層纖維編織物，所述編織物選自纖維氈、機(jī)織纖維布、針織纖維布、編織纖維布、縫織纖維布、斜紋布、平紋布、單向布中的一種或多種；所述纖維編織物中的纖維為碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、凱夫拉纖維中的一種或多種，優(yōu)選碳纖維或芳綸纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料板，其特征在于，所述復(fù)合材料板還包括加強(qiáng)筋，鋪設(shè)在所述夾芯層中、所述蒙皮層與聚雙環(huán)戊二烯層之間、或兩層蒙皮層之間并貫穿夾芯層；所述加強(qiáng)筋為纖維編織物或纖維增強(qiáng)筋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料板，其特征在于，所述纖維增強(qiáng)筋為包括樹脂基體和纖維增強(qiáng)層的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料通過拉擠成型工藝形成、截面為“工”型、“X”型、“ 口”型或“0”型的長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)；所述纖維增強(qiáng)筋設(shè)置于夾芯層中，或設(shè)置于蒙皮層與聚雙環(huán)戊二烯層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料板，其特征在于，所述纖維編織物為二維編織物或三維編織物；所述二維編織物選自纖維氈、機(jī)織纖維布、針織纖維布、編織纖維布、縫織纖維布、斜紋布、平紋布、單向布中的一種或多種；所述二維纖維編織物設(shè)置于夾芯層中；所述三維編織物為截面為“工”型、“X”型或“口”型的長(zhǎng)條狀三維編織物；所述三維編織物設(shè)置于夾芯層中，或設(shè)置于兩層蒙皮層之間，并貫穿夾芯層。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述復(fù)合材料板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)在真空輔助樹脂傳遞模塑的模具上平鋪一層纖維增強(qiáng)層，再依次鋪設(shè)夾芯層和第二層纖維增強(qiáng)層，并將所述纖維增強(qiáng)層的周邊封閉； (2)在纖維增強(qiáng)層上鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜，密封模具，在所述模具與真空膜的結(jié)合處抽真空，至真空度達(dá)到0.1Mpa以下后，灌入樹脂充滿模具，樹脂浸潰所述纖維增強(qiáng)層形成蒙皮層，并在所述蒙皮層外表面形成富膠層，加熱固化成型； (3)將步驟(2)所得板材嵌入反應(yīng)注射成型模具中，然后在所述模具中注入聚雙環(huán)戊二烯反應(yīng)原料，加熱固化即得。
9.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述復(fù)合材料板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (I)在反應(yīng)注射成型模具中注入聚雙環(huán)戊二烯反應(yīng)原料，加熱固化成型聚雙環(huán)戊二烯殼層;(2)將所述聚雙環(huán)戊二烯殼層放置于真空輔助樹脂傳遞模塑的模具中，并在其上平鋪一層纖維增強(qiáng)層，再依次鋪設(shè)夾芯層和第二層纖維增強(qiáng)層，并將所述纖維增強(qiáng)層的周邊封閉； (3)在所述纖維增強(qiáng)層上鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜，密封模具，在所述模具與真空膜的結(jié)合處抽真空，至真空度達(dá)到0.1Mpa以下后，灌入樹脂，樹脂浸潰所述纖維增強(qiáng)層形成蒙皮層，并在所述蒙皮層外部與聚雙環(huán)戊二烯殼體之間形成富膠層，加熱固化成型即得。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)還包括在所述纖維增強(qiáng)層上再鋪設(shè)一層聚雙環(huán)戊二烯殼層，并在殼層上開設(shè)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)流孔，然后在所述聚雙環(huán)戊二烯殼層上鋪設(shè)導(dǎo)流織物和真空膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述纖維增強(qiáng)層周邊封閉的方法為縫合、膠連、重疊或搭靠。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-10任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括設(shè)置加強(qiáng)筋，所述加強(qiáng)筋的鋪設(shè)在夾芯層中、蒙皮層與聚雙環(huán)戊二烯層之間、或兩層蒙皮層之間并貫穿夾芯層。
13.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料板在制造重型車輛載重或承重部件中的用途。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用途，其特征在于，所述重型車輛載重或承重部件為礦山、鐵路或公路運(yùn)輸?shù)闹匦涂ㄜ囓噹?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料板，包括一個(gè)夾芯層；兩個(gè)蒙皮層，包覆在所述夾芯層的外表面；和聚雙環(huán)戊二烯層，設(shè)置在至少一個(gè)所述蒙皮層的外表面。本發(fā)明還涉及了所述復(fù)合材料板的制備方法及用途。本發(fā)明所述的復(fù)合材料板在纖維增強(qiáng)材料外部包覆了聚雙環(huán)戊二烯層，解決了常規(guī)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在受到?jīng)_擊載荷時(shí)易出現(xiàn)的分層失效以及耐磨性差的問題。該復(fù)合材料板材可廣泛應(yīng)用于礦山、鐵路、公路運(yùn)輸重型車輛及貨斗上的載重或承重部件中。本發(fā)明中的復(fù)合材料板材可以通過反應(yīng)注射成型工藝結(jié)合真空輔助成型工藝實(shí)現(xiàn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B32B27/32GK103009728SQ2011102890
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者孟秀青, 田宇黎, 高磊, 汪文虎 申請(qǐng)人:藍(lán)星環(huán)境工程有限公司