一種纖維增強熱塑性樹脂板材的制作方法
【專利摘要】一種纖維增強熱塑性樹脂板材，當面層為單層或多層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片時，板芯為單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片，而當面層為單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片時，板芯則是連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片，從而避免了單純使用連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片出現(xiàn)的板材成型難度大、彎曲性能低、易分層的問題，同時，也避免了單純使用短纖維增強熱塑性樹脂片出現(xiàn)的板材拉伸性能等力學性能差、受熱易變形、易出現(xiàn)板材翹曲的問題。該種材質(zhì)結(jié)構(gòu)的板材，由于層與層之間的結(jié)合界面可相互滲透，因此，能緊密的交叉結(jié)合在一起，有效保證了板材的力學性能優(yōu)良。
【專利說明】
一種纖維増強熱塑性樹脂板材
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及汽車用材料領(lǐng)域，特別涉及一種纖維增強熱塑性樹脂板材。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，復合板材在生活中應用越來越廣泛，現(xiàn)有的復合板材，包括板芯及覆在板芯 上下表面的面層，其板芯常常選擇膠合板、木塑板、刨花板等等，其面層材質(zhì)為連續(xù)纖維增 強熱塑性樹脂材料或者短纖維增強熱塑性樹脂材料，通過熱壓將板芯與面層復合為一體， 由于連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂材料的成型難度大，且制成的板材彎曲性能低，常常出現(xiàn)分 層現(xiàn)象，而短纖維增強熱塑性樹脂材料制成的板材拉伸性能等力學性能差，熱穩(wěn)定性低，易 于出現(xiàn)板材翹曲等問題，因此，當板材的面層單純使用上述兩種材料中的一種時，板材整體 力學性能都比較低，使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在提供一種力學性能高、不會分層且熱穩(wěn)定性好的纖維增強熱塑性樹脂 板材，延長板材的使用壽命。
[0004] 本發(fā)明所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，包括板芯，板芯上下表面復合有面 層，所述面層由單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片熱復合形成，所述板芯由單層或多層 連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片熱復合形成，或者所述面層由單層或多層連續(xù)纖維增強熱 塑性樹脂預浸片熱復合形成，所述板芯由單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片熱復合形 成。
[0005] 本發(fā)明所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，當面層為單層或多層連續(xù)纖維增強 熱塑性樹脂預浸片時，板芯為單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片，而當面層為單層或多 層短纖維增強熱塑性樹脂片時，板芯則是連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片，從而避免了單 純使用連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片出現(xiàn)的板材成型難度大、彎曲性能低、易分層的問 題，同時，也避免了單純使用短纖維增強熱塑性樹脂片出現(xiàn)的板材拉伸性能等力學性能差、 受熱易變形、易出現(xiàn)板材翹曲的問題。該種材質(zhì)結(jié)構(gòu)的板材，由于層與層之間的結(jié)合界面可 相互滲透，因此，能緊密的交叉結(jié)合在一起，有效保證了板材的力學性能優(yōu)良，而由于結(jié)合 了連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片與短纖維增強熱塑性樹脂片的優(yōu)勢，有效保證了該板材 具有優(yōu)良的力學性能及熱穩(wěn)定性，受熱不易變形，而由于各片層間結(jié)合緊密、密度小，因此， 彎曲性能高，不會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，大幅延長了板材的使用壽命。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0007] -種纖維增強熱塑性樹脂板材，包括板芯，板芯上下表面復合有面層，面層的厚度 范圍為0.1mm~20mm，板芯的厚度范圍為0.1mm~20mm，所述面層由單層或多層短纖維增強熱 塑性樹脂片熱復合形成，所述板芯由單層或多層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片熱復合形 成，或者所述面層由單層或多層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片熱復合形成，所述板芯由 單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片熱復合形成;復合形成面層的短纖維增強熱塑性樹脂 片或連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的層數(shù)優(yōu)選2層到5層，復合形成板芯的短纖維增強熱 塑性樹脂片或連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的層數(shù)優(yōu)選2層到5層;所述短纖維增強熱塑 性樹脂片由長度不一致的短纖維以任意比例混合后和樹脂基體復合形成，或短纖維增強熱 塑性樹脂片由長度一致的短纖維和樹脂基體復合形成，所述短纖維長度〇.lmm<L<150mm; 所述連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片由連續(xù)纖維和樹脂基體復合形成，所述連續(xù)纖維增強 熱塑性樹脂預浸片的鋪層方向為0°<9<90°;基于短纖維增強熱塑性樹脂片的總重量，短 纖維的重量百分比為5wt%~95wt%，樹脂基體的重量百分比為5wt%~95wt% ;基于連續(xù)纖維增 強熱塑性樹脂預浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為5wt%~95wt%，樹脂基體的重量百 分比為5wt%~95wt%;所述樹脂基體中還添加有助劑，所述助劑為偶聯(lián)劑、相容劑、抗氧劑、潤 滑劑、色母填料中的一種或多種組合;所述短纖維或連續(xù)纖維均選自玻璃纖維、碳纖維、硼 纖維或玄武巖纖維中的一種或多種組合;所述樹脂基體可以是任意一種熱塑性樹脂或多種 熱塑性樹脂以任意比混合，如選自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚 碳酸酯、聚苯醚、聚砜、ABS、PET、聚醚酰亞胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚酰亞胺中的一種或多種 以任意比混合等。
[0008]制備方法：（1)面層制備:將單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片鋪設形成面層， 或?qū)螌踊蚨鄬舆B續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片按角度鋪設形成面層；（2)板芯制備:將單 層或多層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片按角度鋪設形成板芯，或?qū)螌踊蚨鄬佣汤w維增 強熱塑性樹脂片鋪設形成板芯；（3)板材的制備:將短纖維增強熱塑性樹脂片鋪設形成的面 層、連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片鋪設形成的板芯復合形成板材;或?qū)⑦B續(xù)纖維增強熱 塑性樹脂預浸片鋪設形成的面層、短纖維增強熱塑性樹脂片鋪設形成的板芯熱復合形成板 材;面層、板芯熱復合形成板材的熱壓溫度為180°0250°C，熱壓壓力為O.IMPa~5MPa，所述 面層和板芯由上至下按面層一板芯一面層的順序依次鋪設。
[0009]下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明，以下實施例為本發(fā)明較佳的實施方 式，但本發(fā)明的實施方式并不受下述實施例的限制。
[0010] 實施例1 本實施例中，板芯由單層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片形成，板芯厚度為〇.3mm，基 于連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為70wt%，樹脂基體的 重量百分比為30wt%，所述連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的鋪層方向0=0°;面層由五層短 纖維增強熱塑性樹脂片復合形成，面層厚度為15mm，基于短纖維增強熱塑性樹脂片的總重 量，短纖維的重量百分比為30wt%，樹脂基體的重量百分比為70wt%;面層中短纖維的長度不 一致，由長度為0.1mm、30mm、50mm、75mm、100mm、120mm以及150mm的短纖維以任意比例混合 形成;所述短纖維或連續(xù)纖維均選用玻璃纖維;所述樹脂基體均選用聚丙烯，由上述制備方 法制成板材，經(jīng)測試，其力學性能如表1所示。
[0011] 實施例2 本實施例中，板芯由兩層短纖維增強熱塑性樹脂片形成，板芯厚度為2mm，基于短纖維 增強熱塑性樹脂片的總重量，短纖維的重量百分比為65wt%，樹脂基體的重量百分比為 35wt%;板芯中短纖維的長度一致，均為50mm;面層由四層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片 復合形成，面層厚度為12_，基于連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的總重量，連續(xù)纖維的重 量百分比為40wt%，樹脂基體的重量百分比為60wt%，所述連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片 的鋪層方向0°/30°/45°/90° ;其余內(nèi)容與實施例一相同。
[0012] 實施例3 本實施例中，板芯由四層短纖維增強熱塑性樹脂片形成，板芯厚度為l〇mm，基于短纖維 增強熱塑性樹脂片的總重量，短纖維的重量百分比為45wt%，樹脂基體的重量百分比為 55wt%;面層由兩層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片復合形成，面層厚度為3mm，基于連續(xù)纖 維增強熱塑性樹脂預浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為55wt%，樹脂基體的重量百分 比為45wt%，所述連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的鋪層方向0°/90°;板芯中短纖維的長度 不一致，由長度為0.1mm、30mm、50mm、75mm、100mm、120mm以及150mm的短纖維以任意比例混 合形成，其余內(nèi)容與實施例一相同。
[0013] 實施例4 本實施例中，板芯由五層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片形成，板芯厚度為15mm，基于 連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為40wt%，樹脂基體的重 量百分比為60wt%，所述連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的鋪層方向0°/30°/45°/60°/90° ; 面層由一層短纖維增強熱塑性樹脂片復合形成，面層厚度為〇.6_，基于短纖維增強熱塑性 樹脂片的總重量，短纖維的重量百分比為70wt%，樹脂基體的重量百分比為30wt%;面層中短 纖維的長度不一致，由長度為0.1mm、30mm、50mm、75mm、100mm、120mm以及150mm的短纖維以 任意比例混合形成，其余內(nèi)容與實施例1相同。
[0014] 實施例5 本實施例中，板芯由三層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片形成，板芯厚度為6mm，基于 連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為45wt%，樹脂基體的重 量百分比為55wt%，所述連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的鋪層方向0°/45°/90°;面層由三 層短纖維增強熱塑性樹脂片復合形成，面層厚度為8mm，基于短纖維增強熱塑性樹脂片的總 重量，短纖維的重量百分比為 60wt%，樹脂基體的重量百分比為4〇wt%;面層中短纖維的長度 不一致，由長度為0.1mm、30mm、50mm、75mm、100mm、120mm以及150mm的短纖維以任意比例混 合形成，其余內(nèi)容與實施例1相同。
[0015] 實施例6 本實施例中，板芯由三層短纖維增強熱塑性樹脂片形成，板芯厚度為6mm，基于短纖維 增強熱塑性樹脂片的總重量，短纖維的重量百分比為55wt%，樹脂基體的重量百分比為 45wt%;面層由三層連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片復合形成，面層厚度為8mm，基于連續(xù)纖 維增強熱塑性樹脂預浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為55wt%，樹脂基體的重量百分 比為45wt%，所述連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的鋪層方向0°/90°/45°;板芯中短纖維的 長度不一致，由長度為0. lmm、30mm、50mm、75mm、100mm、120mm以及150mm的短纖維以任意比 例混合形成，其余內(nèi)容與實施例一相同。
[0016] 對比例卜3 對比例1-3分別與實施例1-3相對應，對比例1-3中，板材由板芯及覆在板芯上下表面的 面層形成，其中，對比例1中板芯采用膠合板，對比例2中板芯采用木塑板，對比例3中板芯采 用刨花板，對比例1-3中面層為連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片復合形成，其余內(nèi)容與對應 實施例中一致，制得的板材的力學性能參照表1。
[0017] 對比例4-6 對比例4-6分別與實施例4-6相對應，對比例4-6中，板材由板芯及覆在板芯上下表面的 面層形成，其中，對比例4中板芯為膠合板，對比例5中板芯為木塑板，對比例6中板芯為刨花 板，對比例4-6中面層為短纖維增強熱塑性樹脂片復合形成，其余內(nèi)容與對應實施例中一 致，制得的板材的力學性能參照表1。
[0018] 將實施例1 -6中制得的板材與對比例1 -6中制得的板材，根據(jù)GB/T1449-2005纖維 增強塑料彎曲性能試驗方法，測得彎曲強度及彎曲模量參照表1;將實施例1-6中制得的板 材與對比例1-6中制得的板材，在80 °C條件下根據(jù)GB/T1449-2005纖維增強塑料彎曲性能 試驗方法，測試彎曲強度和彎曲模量參照表1。
由表1可明確看出，由于夾層和面層采用短纖維增強熱塑性樹脂片復合形成或連續(xù)纖 維增強熱塑性樹脂預浸片復合形成，且夾層和面層材質(zhì)不同，因此，通過短纖維增強熱塑性 樹脂材料與連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂材料的優(yōu)勢互補，可大幅提升板材的彎曲性能，避免 分層現(xiàn)象，有效延長板材的使用壽命。
【主權(quán)項】
1. 一種纖維增強熱塑性樹脂板材，包括板芯，板芯上下表面復合有面層，其特征在于： 所述面層由單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片熱復合形成，所述板芯由單層或多層連續(xù) 纖維增強熱塑性樹脂預浸片熱復合形成，或者所述面層由單層或多層連續(xù)纖維增強熱塑性 樹脂預浸片熱復合形成，所述板芯由單層或多層短纖維增強熱塑性樹脂片熱復合形成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，其特征在于:復合形成面層的 短纖維增強熱塑性樹脂片或連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的層數(shù)優(yōu)選2層到5層，復合形 成板芯的短纖維增強熱塑性樹脂片或連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的層數(shù)優(yōu)選2層到5 層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，其特征在于:所述短纖維 增強熱塑性樹脂片由長度不一致的短纖維以任意比例混合后和樹脂基體復合形成，或短纖 維增強熱塑性樹脂片由長度一致的短纖維和樹脂基體復合形成，所述短纖維長度0.1 rnrnSL < 150mm;所述連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片由連續(xù)纖維和樹脂基體復合形成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，其特征在于:所述形成面 層或夾層的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的鋪層方向為0° <θ<90°。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，其特征在于:基于短纖維增強 熱塑性樹脂片的總重量，短纖維的重量百分比為5wt%~95wt%，樹脂基體的重量百分比為 5wt%~95wt%;基于連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為 5wt%~95wt%，樹脂基體的重量百分比為5wt%~95wt%。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，其特征在于:所述樹脂基體中 還添加有助劑，所述助劑為偶聯(lián)劑、相容劑、抗氧劑、潤滑劑、色母填料中的一種或多種組 合。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，其特征在于:所述短纖維或連 續(xù)纖維均選自玻璃纖維、碳纖維、硼纖維或玄武巖纖維中的一種或多種組合;所述樹脂基體 為任意一種熱塑性樹脂或多種熱塑性樹脂以任意比例混合。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強熱塑性樹脂板材，其特征在于:所述面層的厚度 范圍為0.1 mm~20mm,板芯的厚度范圍為0.1 mm~20mm。
【文檔編號】B32B27/04GK105882076SQ201610249841
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】黃險波, 陳大華, 范欣愉, 雷震, 孫雅杰, 劉玲, 孟珊珊, 肖彥
【申請人】廣州金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司