以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、lft作夾芯的復(fù)合板材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及纖維增強(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，具體是以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材。
【背景技術(shù)】
[0002]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(kāi)始取代熱固性復(fù)合材料(FRP)。
[0003]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(kāi)發(fā)
[0004]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(shù)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)和浸透，尤其GF布眾多經(jīng)瑋交織點(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(shuō)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。
[0005]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(kāi)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(lái)講，其市場(chǎng)用量非?？捎^，我國(guó)歷來(lái)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(lái)國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的建筑塑料模板主要采用廢塑料回收造粒+純塑料+填充料一一擠壓成型制備。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，而本實(shí)用新型是最佳選擇。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于:根據(jù)世界GFRTP發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)建設(shè)需求，本實(shí)用新型采取連續(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。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型，采用如下技術(shù)方案:
[0008]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(wú)瑋帶編織物組成的薄片層和LFT夾芯層。
[0009]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、LFT夾芯層任意疊加。
[0010]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。
[0011]進(jìn)一步，所述薄片層采用連續(xù)纖維無(wú)捻粗紗和熱塑性塑料制成。
[0012]進(jìn)一步，所述連續(xù)纖維無(wú)捻粗紗中的連續(xù)纖維為GF或其它有機(jī)、無(wú)機(jī)纖維中的一種或多種纖維混雜。
[0013]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。
[0014]進(jìn)一步，所述GFRTP薄片和LFT采用同種塑料制成。
[0015]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016]1、本實(shí)用新型的玻璃纖維無(wú)瑋帶充分被塑料浸潤(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。
[0017]2、本實(shí)用新型的復(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(shuō)明】
[0018]本實(shí)用新型將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
[0019]圖1是本實(shí)用新型的復(fù)合板材結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型的兩面層復(fù)合板材截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型的兩夾芯體復(fù)合板材截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型的LFT料?？v向截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本實(shí)用新型的LFT料粒橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中所示:I一薄片層，2—夾芯層，3—玻璃纖維，4一塑料。
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0026]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(wú)瑋帶編織物組成的薄片層I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I采用連續(xù)纖維無(wú)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(wú)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。
[0027]其中，如本實(shí)用新型的兩面層復(fù)合板材截面結(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。
[0028]其中，如本實(shí)用新型的兩夾芯體復(fù)合板材截面結(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。
[0029]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:
[0030]步驟SI，采用連續(xù)纖維無(wú)捻粗紗和熱塑性塑料經(jīng)擠拉成型制備成GFRTP無(wú)瑋帶，其中，連續(xù)纖維無(wú)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(wú)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?15 μ m，紗支數(shù)200?600Tex，制備GFRTP無(wú)瑋帶時(shí)，連續(xù)纖維預(yù)熱100— 130°C，無(wú)瑋帶規(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(wú)瑋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H20。
[0031]步驟S2，將步驟SI中的GFRTP無(wú)瑋帶經(jīng)編織機(jī)制成無(wú)瑋帶編織物，經(jīng)壓機(jī)加熱壓制成無(wú)瑋帶編織物形態(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(mén)預(yù)熱=180—200°C, T壓=60—80°C, t=l一2min。
[0032]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F=1 — 40 N/根和預(yù)熱100— 1300C，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；
[0033]其中，對(duì)于PP，擠拉機(jī)的擠出機(jī)頭溫度設(shè)置為T(mén)機(jī)頭=230—300°C，T辦卩水=50 °C，擠拉速度 V=5—6 m/min。
[0034]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Tr熱=230— 250°C，模溫T模=80— 100°C，模壓時(shí)間t=2 — 3min，板材厚度可為2?30_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。
[0035]通過(guò)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。
[0036]以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材，其特征在于:包括由連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料無(wú)瑋帶編織物組成的薄片層和LFT夾芯層，所述薄片層設(shè)置在LFT夾芯層的單表面或雙表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材，其特征在于:所述薄片層、LFT夾芯層均至少設(shè)置為一層或多層薄片層、LFT夾芯層任意疊加。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材，其特征在于: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。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及以連續(xù)纖維表層增強(qiáng)、LFT作夾芯的復(fù)合板材，將連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（GFRTP）無(wú)緯帶編織物組成的薄片層和LFT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。本實(shí)用新型的復(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，且其具有高力學(xué)性能和較高性價(jià)比。
【IPC分類】B32B27/04, B32B27/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204869907
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520345776
【發(fā)明人】陸志宏
【申請(qǐng)人】句容市百事特復(fù)合材料有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日