本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域，屬于玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料范疇，具體是一種以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材及其制備工藝。

背景技術(shù)：

玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（GFRTP）是一種輕質(zhì)高強(qiáng)材料，具有高拉伸強(qiáng)度、高抗彎強(qiáng)度、高壓縮彈性模量、抗蠕變性能好、尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。該材料具有良好加工性能，成型周期短，生產(chǎn)效率高，邊腳廢料及廢舊產(chǎn)品可多次回收再利用，當(dāng)今世界GFRTP快速發(fā)展，目前在一些領(lǐng)域已開始取代熱固性復(fù)合材料（FRP）。

在GFRTP制品中，GF增強(qiáng)材料有二種形態(tài)，即連續(xù)纖維和非連續(xù)纖維。非連續(xù)纖維又分為長(zhǎng)纖維和短纖維。非連續(xù)纖維增強(qiáng)制品主要為注塑制品。這也是世界GFRTP大宗產(chǎn)品。而連續(xù)纖維增強(qiáng)制品大多為板材類。在GFRTP制品中增強(qiáng)材料GF長(zhǎng)度、L/D、數(shù)量和分布等狀態(tài)以及與塑料界面狀態(tài)等決定其性能高低。作為增強(qiáng)材料，要傳遞和承受應(yīng)力，增強(qiáng)纖維應(yīng)具有足夠長(zhǎng)度，亦即長(zhǎng)纖維增強(qiáng)較短纖維增強(qiáng)具有較高力學(xué)性能。當(dāng)然GFRTP注塑制品中不可能存在連續(xù)纖維，而GFRTP板材類大多以連續(xù)纖維增強(qiáng)材料為主，如法國(guó)圣戈班公司Twintex板材，而PPG公司GMT板材中纖維是以氈體狀為主體。這二大類GFRTP板材生產(chǎn)設(shè)備投入較大，生產(chǎn)工藝技術(shù)要求較高，生產(chǎn)成本較高，在國(guó)內(nèi)開發(fā)應(yīng)用受到局限，我國(guó)增強(qiáng)塑料板材類產(chǎn)品如GFP板材，采用GF布作增強(qiáng)材料，制作FRP板材的樹脂為液態(tài)，所以對(duì)組織結(jié)構(gòu)緊密的GF布浸漬尚好；GFRTP板材塑料熔融體為粘流態(tài)，粘度高，對(duì)GF布難以浸潤(rùn)、浸透，尤其GF布眾多經(jīng)緯交織點(diǎn)，更難以被浸潤(rùn)，可能形成眾多“白點(diǎn)”成為GFRTP板材應(yīng)力集中點(diǎn)和強(qiáng)度較弱點(diǎn)，也就是說采用GF布作增強(qiáng)材料生產(chǎn)的GFRTP板材，力學(xué)性能有限，尤其是使用非增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑生產(chǎn)的GF布，增強(qiáng)效果更差。

GFRTP板材類可作為終端產(chǎn)品使用，也可作為中間產(chǎn)品（如經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)裁切組合加工成不同應(yīng)用產(chǎn)品）。我國(guó)GFRTP板材應(yīng)用開發(fā)較少，這并非我國(guó)這方面市場(chǎng)欠缺，例如僅建筑模板來講，其市場(chǎng)用量非?？捎^，我國(guó)歷來大多采用木模板作建筑模板。我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，基礎(chǔ)投資十分龐大，需要大量建筑模板，但我國(guó)木材資源十分有限，必須尋找其它材質(zhì)代替木材制作建筑模板，例如近年來國(guó)內(nèi)開發(fā)的建筑塑料模板主要采用廢塑料回收造粒+純塑料+填充料——擠壓成型制備。采用這種工藝技術(shù)，生產(chǎn)的模板存在比重稍大，收縮率較大且不均勻，剛度較低，強(qiáng)度較低而易變形，使用次數(shù)少，所以其推廣應(yīng)用受阻。尋求一種性能好、壽命長(zhǎng)、性價(jià)比高的新型建筑塑料模板十分必要，而本發(fā)明是最佳選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：根據(jù)世界GFRTP發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)建設(shè)需求，本發(fā)明采取連續(xù)纖維和長(zhǎng)纖維復(fù)合增強(qiáng)工藝方法，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)材料作板材面層，采用LFT作板材夾芯層基材，從而制備高光潔度和硬度較好，高剛度、高抗彎強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定性良好、性價(jià)比高的GFRTP復(fù)合板材。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明，采用如下技術(shù)方案：

以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材，包括由連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（GFRTP）無緯帶編織物組成的薄片層和LFT夾芯層。

進(jìn)一步，所述薄片層、LFT夾芯層均至少設(shè)置為一層或多層薄片層和多層LFT夾芯層任意疊加。

進(jìn)一步，每?jī)蓚€(gè)所述薄片層之間設(shè)置有一個(gè)LFT夾芯層，薄片層至少設(shè)置有兩層。

進(jìn)一步，所述薄片層采用連續(xù)纖維無捻粗紗和熱塑性塑料制成。

進(jìn)一步，所述連續(xù)纖維無捻粗紗中的連續(xù)纖維為GF或其它有機(jī)、無機(jī)纖維中的一種或多種纖維混雜。

進(jìn)一步，所述熱塑性塑料為普通熱塑性塑料或工程塑料或高性能塑料。

如上所述的以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1，采用連續(xù)纖維無捻粗紗和熱塑性塑料經(jīng)擠拉成型制備成GFRTP無緯帶；

步驟S2，將步驟S1中的GFRTP無緯帶經(jīng)編織機(jī)制成無緯帶編織物，經(jīng)壓機(jī)加熱壓制成無緯帶編織物形態(tài)的GFRTP薄片；

步驟S3，采用擠拉成型工藝制備LFT料粒，LFT料粒的規(guī)格為直徑3—5mm，長(zhǎng)度為10—12mm，以重量為基準(zhǔn)，玻璃纖維的含量為30—70%。

步驟S4，采用步驟S2中制成的GFRTP薄片作面層，以步驟S3制成的LFT作夾芯層經(jīng)加熱、熱合、熱壓、冷卻定型加工工藝制備成復(fù)合板材。

進(jìn)一步，所述步驟S1中的連續(xù)纖維無捻粗紗是采用塑料基體相對(duì)應(yīng)的連續(xù)纖維紡織增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑生產(chǎn)的無捻粗紗，其單絲直徑11～15μm，紗支數(shù)200～600Tex，且連續(xù)纖維預(yù)熱100—130℃。

進(jìn)一步，所述步驟S1中制備的GFRTP無緯帶規(guī)格為厚δ=0.2～2mm，寬B=5～20mm，以重量為基準(zhǔn)，連續(xù)纖維的含量50—70%。

進(jìn)一步，所述GFRTP薄片和LFT采用同種塑料制成。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的玻璃纖維無緯帶充分被塑料浸潤(rùn)和包裹，帶中纖維排列整齊有序、等長(zhǎng)，具有很高的力學(xué)性能；另外，由于采用表面光滑、高力學(xué)性能GFRTP薄片材作板材表面層，這樣板材表面光潔度高、硬度高；采用LFT作夾芯層，這樣在板材芯層充滿10—12mm長(zhǎng)玻璃纖維，其又呈三維分布，薄片材與LFT使用同種塑料，所以制作的板材具有較高力學(xué)性能和較高性價(jià)比。

2、本發(fā)明的復(fù)合板材可實(shí)現(xiàn)多種不同結(jié)構(gòu)，如單表面層板材、雙表面層板材、多層薄片材疊加作表面層板材、多層夾芯板材，以達(dá)到不同規(guī)格、不同性能，滿足不同用戶的需求。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明的復(fù)合板材結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的兩面層復(fù)合板材截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的兩夾芯體復(fù)合板材截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的LFT料?？v剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的LFT料粒截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中所示：1—薄片層，2—夾芯層，3—玻璃纖維，4—塑料。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

如圖1至圖5所示，以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材，包括由連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（GFRTP）無緯帶編織物組成的薄片層1和LFT夾芯層2，所述薄片層1、LFT夾芯層2均至少設(shè)置為一層或多層薄片層1、LFT夾芯層2任意疊加。其中，所述薄片層1采用連續(xù)纖維無捻粗紗和熱塑性塑料制成，所述連續(xù)纖維為GF或其它有機(jī)、無機(jī)纖維中的一種或多種纖維混雜，所述熱塑性塑料為普通熱塑性塑料或工程塑料或高性能塑料。

其中，如本發(fā)明的兩面層復(fù)合板材結(jié)構(gòu)示意圖，薄片層設(shè)置為2個(gè)，2個(gè)薄片層分別設(shè)置在LFT夾芯層的兩表面。

其中，如本發(fā)明的兩夾芯體復(fù)合板材結(jié)構(gòu)示意圖，LFT夾芯層設(shè)置為2個(gè)，2個(gè)LFT夾芯層之間以及其表面均設(shè)置為薄片層。

如上所述的以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1，采用連續(xù)纖維無捻粗紗和熱塑性塑料經(jīng)擠拉成型制備成GFRTP無緯帶，其中，連續(xù)纖維無捻粗紗是采用塑料基體相對(duì)應(yīng)的連續(xù)纖維紡織增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑生產(chǎn)的無捻粗紗，經(jīng)烘干，含油量1.5—1.6%，含水量＜0.1%，其單絲直徑11～15μm，紗支數(shù)200～600Tex，制備無緯帶時(shí)，連續(xù)纖維預(yù)熱100—130℃，其制備的GFRTP無緯帶規(guī)格為厚δ=0.2～2mm，寬B=5～20mm，以重量為基準(zhǔn)，連續(xù)纖維的含量50—70%；這種無緯帶玻璃纖維充分為塑料浸潤(rùn)和包裹，帶中纖維排列整齊有序、等長(zhǎng)，具有很高力學(xué)性能；

其中，對(duì)于PP，增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑是將如下原料以重量百分比制成，成膜劑組分：聚氨酯乳液 10—12%，潤(rùn)滑劑 0.3—0.4%，偶聯(lián)劑KH-550 0.5—0.8%，輔助材料：3—5%，其余為H₂O。

步驟S2，將步驟S1中的GFRTP無緯帶經(jīng)編織機(jī)制成無緯帶編織物，經(jīng)壓機(jī)加熱壓制成無緯帶編織物形態(tài)的高力學(xué)性能GFRTP薄片，其中，對(duì)于PP，壓機(jī)的熱壓預(yù)熱溫度、模溫、模壓時(shí)間分別設(shè)置為T_預(yù)熱=180—200℃，T_壓=60—80℃，t=1—2min。

步驟S3，采用擠拉成型工藝制備LFT料粒（如圖3所示），對(duì)玻璃纖維3進(jìn)行張力控制為10—40 N/根和預(yù)熱100—130℃，制備玻璃纖維3與塑料4基體浸潤(rùn)良好、外觀質(zhì)量良好的LFT粒料，玻璃纖維長(zhǎng)度與粒料等長(zhǎng)；LFT料粒的規(guī)格為直徑3—5mm，長(zhǎng)度為10—12mm，以重量為基準(zhǔn)，玻璃纖維的含量為30—70%，所述GFRTP薄片和LFT采用同種塑料制成；

其中，對(duì)于PP，擠拉機(jī)的擠出機(jī)頭溫度設(shè)置為T_機(jī)頭=230—300℃，T_冷卻水=50℃，擠拉速度V=5—6 m/min。

步驟S4，采用步驟S2中制成的GFRTP薄片作面層，以步驟S3制成的LFT作夾芯層經(jīng)加熱、熱合、熱壓、冷卻定型加工工藝制備成復(fù)合板材，其中，對(duì)于PP,熱壓預(yù)熱溫度T_預(yù)熱=230—250℃，模溫T_模=80—100℃，模壓時(shí)間t=2—3min，板材厚度可為2～30mm等不同規(guī)格，由于采用表面光滑、高力學(xué)性能GFRTP薄片材作板材表面層或中間夾層，因而板材表面光潔、硬度高。采用LFT作夾芯層，這樣在板材芯層充滿10—12mm長(zhǎng)玻璃纖維，其又呈三維分布，薄片材與LFT使用同種塑料，所以制作的板材具有較高力學(xué)性能和較高性價(jià)比。

通過上述工藝技術(shù)的實(shí)施，制備出高力學(xué)性能、表面質(zhì)量良好、各種規(guī)格的復(fù)合GFRTP新型板材，可廣泛應(yīng)用于建筑塑料模板等領(lǐng)域。

以上內(nèi)容僅是對(duì)本發(fā)明此作簡(jiǎn)要說明，此屬領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)上述描述的具體實(shí)施此做的各種各樣修改補(bǔ)充，或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明結(jié)構(gòu)或不超過本發(fā)明權(quán)利要求書此定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。