一種預(yù)浸帶廢料制備的夾心型復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域，涉及一種利用預(yù)浸帶廢料制備的夾心型復(fù)合材料及其制備方法。該夾心復(fù)合材料，包括三層結(jié)構(gòu)，上、下表面層為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶，中間芯層為預(yù)浸帶碎料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將生產(chǎn)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶產(chǎn)生的邊角料進(jìn)行回收再利用，將預(yù)浸帶邊角料變廢為寶，提高了預(yù)浸帶的利用率，節(jié)約了資源，降低了成本。本發(fā)明的夾芯復(fù)合材料密度為1.25-1.5g/cm3，拉伸強(qiáng)度大于130MPa，拉伸模量大于7GPa，彎曲強(qiáng)度大于170MPa，彎曲模量大于9GPa，懸臂梁缺口沖擊大于100KJ/m2，復(fù)合板材強(qiáng)度高、模量高、韌性好，可應(yīng)用在建筑、交通等領(lǐng)域。
【專利說明】一種預(yù)浸帶廢料制備的夾心型復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域，涉及一種利用預(yù)浸帶廢料制備的夾心型復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在生產(chǎn)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶時(shí)，為了保證預(yù)浸帶收卷整齊，一般需要對預(yù)浸帶進(jìn)行裁邊處理，根據(jù)工藝的不同其邊部裁切量在3%-10%不等，而裁切下來的邊部預(yù)浸帶由于寬度較窄(在5mm-50mm不等)、厚度偏薄、浸潤不好等缺點(diǎn),一般當(dāng)做下腳料被丟棄在廢料倉庫中，這樣生產(chǎn)IOOkg預(yù)浸帶就要浪費(fèi)3kg-10kg原料,大大浪費(fèi)了原材料資源，同時(shí)也增加了生產(chǎn)成本和材料成本。隨著連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶的大力發(fā)展，其邊角料也會越來越多，如何更好的利用其邊角料也變得更加緊迫和更有現(xiàn)實(shí)環(huán)保意義。針對連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生邊角料這一情況，本文提出來一種有效的解決方案，利用預(yù)浸帶邊角料生產(chǎn)一種夾芯復(fù)合材料，該復(fù)合材料不僅強(qiáng)度高，模量高，韌性好，而且加工簡單，可以應(yīng)用在建筑、交通等領(lǐng)域。不僅將預(yù)浸帶邊角料變廢為寶，增加了產(chǎn)品的附加價(jià)值，而且提高了預(yù)浸帶的利用率，節(jié)約了資源，降低了成本.
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種夾心型復(fù)合材料及其制備方法，該夾芯型復(fù)合材料采用纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的邊角料。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種夾心復(fù)合材料，包括三層結(jié)構(gòu)，上、下表面層為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶，中間芯層為預(yù)浸帶碎料。
[0006]所述的上、下表面層分別含有2-6層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶，每層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶的厚度為0.18~0.3mm。
[0007]所述的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶中連續(xù)纖維為玻璃纖維或碳纖維，熱塑性樹脂為聚丙烯或聚酰胺6 ;其中預(yù)浸帶纖維質(zhì)量含量為45%~65%。
[0008]所述的預(yù)浸帶碎料為生產(chǎn)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎而成，預(yù)浸帶碎料中的纖維為玻璃纖維或碳纖維，纖維質(zhì)量含量為20%~65% ;熱塑性樹脂為聚丙烯或聚酰胺6。
[0009]所述的預(yù)浸帶碎料的長度為50~100mm，寬度為5~50臟，厚度為0.1~θ.3mm。
[0010]一種上述夾心復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0011](I)粉碎
[0012]利用裁切機(jī)將生產(chǎn)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎成長50~100mm,寬5~50mm的預(yù)浸帶碎片；
[0013](2)鋪裝
[0014] 先將2飛層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶鋪放到3~6mm厚的方形?？蛑?，再在預(yù)浸帶上面均勻鋪放同基材的預(yù)浸帶碎料，最后再在預(yù)浸帶碎料上面鋪放2飛層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶；
[0015](3)壓板
[0016]預(yù)浸帶和預(yù)浸帶碎料都鋪放好后，將方形模框放進(jìn)平板硫化機(jī)里進(jìn)行熱壓，熱壓后再進(jìn)冷壓機(jī)進(jìn)行冷壓，冷壓完后即可制成預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板。
[0017]所述的步驟(2)中預(yù)浸帶碎料的鋪放厚度為方形?？蚝穸葴p去鋪放的預(yù)浸帶厚度，每毫米厚度預(yù)浸帶碎料的鋪放量為1.3^1.5kg/m2。
[0018]所述的步驟(3)中熱壓壓力為2~6MPa，熱壓溫度為19(T270 °C，熱壓時(shí)間為30(T1000s ;冷壓壓力為2~5MPa，冷壓時(shí)間為60(Tl200s ；
[0019]所述的步驟(3)中制成的預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板厚度與所用方形模框厚度一致，為 3_6mm。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
[0021]1.本發(fā)明將生產(chǎn)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶產(chǎn)生的邊角料進(jìn)行回收再利用，將預(yù)浸帶邊角料變廢為寶，提高了預(yù)浸帶的利用率，節(jié)約了資源，降低了成本。
[0022]2.本發(fā)明利用預(yù)浸帶邊角料生產(chǎn)的夾芯復(fù)合材料密度在1.25-1.5g/cm3之間，拉伸強(qiáng)度大于130MPa,拉伸模量大于7GPa,彎曲強(qiáng)度大于170MPa,彎曲模量大于9GPa,懸臂梁缺口沖擊大于100KJ/m2，復(fù)合板材強(qiáng)度高、模量高、韌性好，可以應(yīng)用在建筑、交通等領(lǐng)域，具有廣闊的市場 前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中三層夾芯結(jié)構(gòu)的連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中方形?？蚴疽鈭D。
[0025]附圖標(biāo)注:
[0026]I為連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶、
[0027]2為廢預(yù)浸帶碎料板；
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]如圖1所示，一種連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶夾芯玻纖增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶碎料板型復(fù)合材料，包括三層結(jié)構(gòu)，上、下表面層1，3為連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯基預(yù)浸帶，中間芯層2為預(yù)浸帶碎料。
[0031]其中上、下表面層1，3的連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯基預(yù)浸帶玻纖質(zhì)量含量為45%，厚度為0.3mm ;芯層的預(yù)浸帶碎料為生產(chǎn)連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯基預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎而成，其長度為5(T100mm，寬度為5~50mm，玻纖質(zhì)量含量在20%~45%，厚度在0.1~0.3mm ；
[0032]連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶夾芯玻纖增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶碎料板型復(fù)合材料采用如下工藝步驟:
[0033]( I)粉碎[0034]利用裁切機(jī)將生產(chǎn)連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎成長50~100mm,寬5~50mm的預(yù)浸帶碎片；
[0035](2)鋪裝
[0036]先將2層連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶鋪放到長*寬*厚為1000*1000*3mm的方形?？蚶?如圖2所示)，按每毫米厚度預(yù)浸帶碎料的鋪放量為1.3kg/m2來算的話，?？蚝穸葴p去預(yù)浸帶厚度后為1.8mm,這樣一共在預(yù)浸帶上面均勻鋪放2.34kg同基材的預(yù)浸帶碎料，最后再在預(yù)浸帶碎料上面鋪放2層連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶；
[0037](3)壓板
[0038]預(yù)浸帶和預(yù)浸帶碎料都鋪放好后，將方形?？蚍胚M(jìn)平板硫化機(jī)，在190°C、2MPa的條件下熱壓300s，然后再在2MPa的條件下冷壓600s即可制成3mm厚的聚丙烯預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板；
[0039]將實(shí)施例1所壓連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板按照國標(biāo)進(jìn)行了性能測試，性能測試結(jié)果見表1。
[0040]實(shí)施例2
[0041]如圖1所示，一種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶夾芯碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶碎料板型復(fù)合材料，包括三層結(jié)構(gòu)，上、下表面層1，3為連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶，中間芯層2為預(yù)浸帶碎料。
[0042]其中上、下表面層1，3的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶碳纖維質(zhì)量含量為65%，厚度為0.18mm ;中間芯層2的預(yù)浸帶碎料為生產(chǎn)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎而成，其長度為5(T100mm，寬度為5~50mm，碳纖維質(zhì)量含量在20%飛5%，厚度在
0.1^0.18mm ;
[0043]連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶夾芯碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶碎料板型復(fù)合材料采用如下工藝步驟:
[0044]( I)粉碎
[0045]利用裁切機(jī)將生產(chǎn)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎成長50~100mm,寬5~50mm的預(yù)浸帶碎片；
[0046](2)鋪裝
[0047]先將6層連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶鋪放到長*寬*厚為1000*1000*6mm的方形?？蚶铮疵亢撩缀穸阮A(yù)浸帶碎料的鋪放量為1.5kg/m2來算的話，模框厚度減去預(yù)浸帶厚度后為3.84mm，這樣一共在預(yù)浸帶上面均勻鋪放5.76kg同基材的預(yù)浸帶碎料，最后再在預(yù)浸帶碎料上面鋪放6層連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶；
[0048](3)壓板
[0049]預(yù)浸帶和預(yù)浸帶碎料都鋪放好后，將方形模框放進(jìn)平板硫化機(jī)，在270°C、6MPa的條件下熱壓1000s，然后再在5MPa的條件下冷壓1200s即可制成6mm厚的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板；
[0050]將實(shí)施例2所壓連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板按照國標(biāo)進(jìn)行了性能測試，性能測試結(jié)果見表1。
[0051]實(shí)施例3
[0052]如圖1所示，一種連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶夾芯玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶碎料板型復(fù)合材料:包括三層結(jié)構(gòu)，上、下表面層1，3為連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶，中間芯層2為預(yù)浸帶碎料。
[0053]其中上、下表面層1，3的連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶玻纖質(zhì)量含量為55%，厚度為0.24mm ;預(yù)浸帶碎料為生產(chǎn)連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎而成，其長度為5(T100mm，寬度為5~50mm，玻纖質(zhì)量含量在20%~55%，厚度在0.1-θ.24mm ；
[0054]連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶夾芯玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶碎料板型復(fù)合材料采用如下工藝步驟:
[0055]( I)粉碎
[0056]利用裁切機(jī)將生產(chǎn)連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎成長50~IOOmm,寬5~50mm的預(yù)浸帶碎片；
[0057](2)鋪裝
[0058]先將4層連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶鋪放到長*寬*厚為1000*1000*4mm的方形?？蚶?，按每毫米厚度預(yù)浸帶碎料的鋪放量為1.4kg/m2來算的話，模框厚度減去預(yù)浸帶厚度后為2.08mm，這樣一共在預(yù)浸帶上面均勻鋪放2.912kg同基材的預(yù)浸帶碎料，最后再在預(yù)浸帶碎料上面鋪放4層連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶；
[0059](3)壓板
[0060]預(yù)浸帶和預(yù)浸帶碎料都鋪放好后，將方形模框放進(jìn)平板硫化機(jī)，在240°C、4MPa的條件下熱壓700s，然后再在3MPa的條件下冷壓900s即可制成4mm厚的連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板；
[0061]將實(shí)施例3所壓連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚酰胺6預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板按照國標(biāo)進(jìn)行了性能測試，性能測試結(jié)果見表1。
[0062]表1實(shí)施例f 3的性能測試結(jié)果
[0063]
【權(quán)利要求】
1.一種夾心復(fù)合材料，其特征在于:包括三層結(jié)構(gòu)，上、下表面層為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶，中間芯層為預(yù)浸帶碎料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾心復(fù)合材料，其特征在于:所述的上、下表面層分別含有2-6層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶，每層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶的厚度為 0.18~0.3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾心復(fù)合材料，其特征在于:所述的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶中連續(xù)纖維為玻璃纖維或碳纖維，熱塑性樹脂為聚丙烯或聚酰胺6 ;其中連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶中預(yù)浸帶纖維的質(zhì)量含量為45%~65%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾心復(fù)合材料，其特征在于:所述的預(yù)浸帶碎料為生產(chǎn)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎而成，預(yù)浸帶碎料中的纖維為玻璃纖維或碳纖維，纖維質(zhì)量含量為20%~65% ;熱塑性樹脂為聚丙烯或聚酰胺6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾心復(fù)合材料，其特征在于:所述的預(yù)浸帶碎料的長度為50~IOOmm,寬度為5~50mm,厚度為0.1~0.3mm。
6.—種上述權(quán)利要求1-5中任一所述的夾心復(fù)合材料的制備方法,其特征在于:包括如下步驟: (1)粉碎 利用裁切機(jī)將生產(chǎn)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶時(shí)產(chǎn)生的邊角料粉碎成長50~100mm,寬5~50mm的預(yù)浸帶碎片； (2)鋪裝 先將2飛層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶鋪放到3飛_厚方形?？蚶?，再在預(yù)浸帶上面均勻鋪放同基材的預(yù)浸帶碎料，最后再在預(yù)浸帶碎料上面鋪放2飛層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基預(yù)浸帶； (3)壓板 預(yù)浸帶和預(yù)浸帶碎料都鋪放好后，將方形?？蚍胚M(jìn)平板硫化機(jī)里進(jìn)行熱壓，熱壓后再進(jìn)冷壓機(jī)進(jìn)行冷壓，冷壓完后即可制成預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中每毫米厚度預(yù)浸帶碎料的鋪放量為1.3^1.5kg/m2。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)中熱壓壓力為2~6MPa，熱壓溫度為19(T270°C，熱壓時(shí)間為30(T1000s ;冷壓壓力為2~5MPa，冷壓時(shí)間為600~1200s。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)中制成的預(yù)浸帶夾芯廢預(yù)浸帶碎料板厚度為3-6mm。
【文檔編號】B32B23/04GK103963391SQ201310032807
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月29日
【發(fā)明者】楊桂生, 曹凱 申請人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司