一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，當(dāng)面層為單層或多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片時(shí)，板芯為單層或多層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片，而當(dāng)面層為單層或多層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片時(shí)，板芯則是連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片，從而避免了單純使用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片出現(xiàn)的板材成型難度大、彎曲性能低、易分層的問(wèn)題，同時(shí)，也避免了單純使用短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片出現(xiàn)的板材拉伸性能等力學(xué)性能差、受熱易變形、易出現(xiàn)板材翹曲的問(wèn)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(xué)性能優(yōu)良。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種纖維増強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及汽車(chē)用材料領(lǐng)域，特別涉及一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，復(fù)合板材在生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，現(xiàn)有的復(fù)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(qiáng)熱塑性樹(shù)脂材料或者短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂材料，通過(guò)熱壓將板芯與面層復(fù)合為一體， 由于連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)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(qiáng)熱塑性樹(shù)脂材料制成的板材拉伸性能等力學(xué)性能差，熱穩(wěn)定性低，易 于出現(xiàn)板材翹曲等問(wèn)題，因此，當(dāng)板材的面層單純使用上述兩種材料中的一種時(shí)，板材整體 力學(xué)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(xué)性能高、不會(huì)分層且熱穩(wěn)定性好的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂 板材，延長(zhǎng)板材的使用壽命。
[0004] 本發(fā)明所述的一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，包括板芯，板芯上下表面復(fù)合有面 層，所述面層由單層或多層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片熱復(fù)合形成，所述板芯由單層或多層 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片熱復(fù)合形成，或者所述面層由單層或多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱 塑性樹(shù)脂預(yù)浸片熱復(fù)合形成，所述板芯由單層或多層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片熱復(fù)合形 成。
[0005] 本發(fā)明所述的一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，當(dāng)面層為單層或多層連續(xù)纖維增強(qiáng) 熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片時(shí)，板芯為單層或多層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片，而當(dāng)面層為單層或多 層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片時(shí)，板芯則是連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片，從而避免了單 純使用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片出現(xiàn)的板材成型難度大、彎曲性能低、易分層的問(wèn) 題，同時(shí)，也避免了單純使用短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片出現(xiàn)的板材拉伸性能等力學(xué)性能差、 受熱易變形、易出現(xiàn)板材翹曲的問(wèn)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(xué)性能優(yōu)良，而由于結(jié)合 了連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片與短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片的優(yōu)勢(shì)，有效保證了該板材 具有優(yōu)良的力學(xué)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(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，大幅延長(zhǎng)了板材的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007] -種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，包括板芯，板芯上下表面復(fù)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(qiáng)熱 塑性樹(shù)脂片熱復(fù)合形成，所述板芯由單層或多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片熱復(fù)合形 成，或者所述面層由單層或多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片熱復(fù)合形成，所述板芯由 單層或多層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片熱復(fù)合形成;復(fù)合形成面層的短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂 片或連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的層數(shù)優(yōu)選2層到5層，復(fù)合形成板芯的短纖維增強(qiáng)熱 塑性樹(shù)脂片或連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的層數(shù)優(yōu)選2層到5層;所述短纖維增強(qiáng)熱塑 性樹(shù)脂片由長(zhǎng)度不一致的短纖維以任意比例混合后和樹(shù)脂基體復(fù)合形成，或短纖維增強(qiáng)熱 塑性樹(shù)脂片由長(zhǎng)度一致的短纖維和樹(shù)脂基體復(fù)合形成，所述短纖維長(zhǎng)度〇.lmm<L<150mm; 所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片由連續(xù)纖維和樹(shù)脂基體復(fù)合形成，所述連續(xù)纖維增強(qiáng) 熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的鋪層方向?yàn)?°<9<90°;基于短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片的總重量，短 纖維的重量百分比為5wt%~95wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為5wt%~95wt% ;基于連續(xù)纖維增 強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為5wt%~95wt%，樹(shù)脂基體的重量百 分比為5wt%~95wt%;所述樹(shù)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(rùn) 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(shù)脂基體可以是任意一種熱塑性樹(shù)脂或多種 熱塑性樹(shù)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(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片鋪設(shè)形成面層， 或?qū)螌踊蚨鄬舆B續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片按角度鋪設(shè)形成面層；（2)板芯制備:將單 層或多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片按角度鋪設(shè)形成板芯，或?qū)螌踊蚨鄬佣汤w維增 強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片鋪設(shè)形成板芯；（3)板材的制備:將短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片鋪設(shè)形成的面 層、連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片鋪設(shè)形成的板芯復(fù)合形成板材;或?qū)⑦B續(xù)纖維增強(qiáng)熱 塑性樹(shù)脂預(yù)浸片鋪設(shè)形成的面層、短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片鋪設(shè)形成的板芯熱復(fù)合形成板 材;面層、板芯熱復(fù)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(shè)。
[0009]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方 式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。
[0010] 實(shí)施例1 本實(shí)施例中，板芯由單層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片形成，板芯厚度為〇.3mm，基 于連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為70wt%，樹(shù)脂基體的 重量百分比為30wt%，所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的鋪層方向0=0°;面層由五層短 纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片復(fù)合形成，面層厚度為15mm，基于短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片的總重 量，短纖維的重量百分比為30wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為70wt%;面層中短纖維的長(zhǎng)度不 一致，由長(zhǎng)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(shù)脂基體均選用聚丙烯，由上述制備方 法制成板材，經(jīng)測(cè)試，其力學(xué)性能如表1所示。
[0011] 實(shí)施例2 本實(shí)施例中，板芯由兩層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片形成，板芯厚度為2mm，基于短纖維 增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片的總重量，短纖維的重量百分比為65wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為 35wt%;板芯中短纖維的長(zhǎng)度一致，均為50mm;面層由四層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片 復(fù)合形成，面層厚度為12_，基于連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的總重量，連續(xù)纖維的重 量百分比為40wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為60wt%，所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片 的鋪層方向0°/30°/45°/90° ;其余內(nèi)容與實(shí)施例一相同。
[0012] 實(shí)施例3 本實(shí)施例中，板芯由四層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片形成，板芯厚度為l〇mm，基于短纖維 增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片的總重量，短纖維的重量百分比為45wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為 55wt%;面層由兩層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片復(fù)合形成，面層厚度為3mm，基于連續(xù)纖 維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為55wt%，樹(shù)脂基體的重量百分 比為45wt%，所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的鋪層方向0°/90°;板芯中短纖維的長(zhǎng)度 不一致，由長(zhǎng)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(shí)施例一相同。
[0013] 實(shí)施例4 本實(shí)施例中，板芯由五層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片形成，板芯厚度為15mm，基于 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為40wt%，樹(shù)脂基體的重 量百分比為60wt%，所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的鋪層方向0°/30°/45°/60°/90° ; 面層由一層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片復(fù)合形成，面層厚度為〇.6_，基于短纖維增強(qiáng)熱塑性 樹(shù)脂片的總重量，短纖維的重量百分比為70wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為30wt%;面層中短 纖維的長(zhǎng)度不一致，由長(zhǎng)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(shí)施例1相同。
[0014] 實(shí)施例5 本實(shí)施例中，板芯由三層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片形成，板芯厚度為6mm，基于 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為45wt%，樹(shù)脂基體的重 量百分比為55wt%，所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的鋪層方向0°/45°/90°;面層由三 層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片復(fù)合形成，面層厚度為8mm，基于短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片的總 重量，短纖維的重量百分比為 60wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為4〇wt%;面層中短纖維的長(zhǎng)度 不一致，由長(zhǎng)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(shí)施例1相同。
[0015] 實(shí)施例6 本實(shí)施例中，板芯由三層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片形成，板芯厚度為6mm，基于短纖維 增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片的總重量，短纖維的重量百分比為55wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為 45wt%;面層由三層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片復(fù)合形成，面層厚度為8mm，基于連續(xù)纖 維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為55wt%，樹(shù)脂基體的重量百分 比為45wt%，所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的鋪層方向0°/90°/45°;板芯中短纖維的 長(zhǎng)度不一致，由長(zhǎng)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(shí)施例一相同。
[0016] 對(duì)比例卜3 對(duì)比例1-3分別與實(shí)施例1-3相對(duì)應(yīng)，對(duì)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(duì)比例1中板芯采用膠合板，對(duì)比例2中板芯采用木塑板，對(duì)比例3中板芯采 用刨花板，對(duì)比例1-3中面層為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片復(fù)合形成，其余內(nèi)容與對(duì)應(yīng) 實(shí)施例中一致，制得的板材的力學(xué)性能參照表1。
[0017] 對(duì)比例4-6 對(duì)比例4-6分別與實(shí)施例4-6相對(duì)應(yīng)，對(duì)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(duì)比例4中板芯為膠合板，對(duì)比例5中板芯為木塑板，對(duì)比例6中板芯為刨花 板，對(duì)比例4-6中面層為短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片復(fù)合形成，其余內(nèi)容與對(duì)應(yīng)實(shí)施例中一 致，制得的板材的力學(xué)性能參照表1。
[0018] 將實(shí)施例1 -6中制得的板材與對(duì)比例1 -6中制得的板材，根據(jù)GB/T1449-2005纖維 增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法，測(cè)得彎曲強(qiáng)度及彎曲模量參照表1;將實(shí)施例1-6中制得的板 材與對(duì)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(qiáng)塑料彎曲性能 試驗(yàn)方法，測(cè)試彎曲強(qiáng)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(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片復(fù)合形成或連續(xù)纖 維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片復(fù)合形成，且?jiàn)A層和面層材質(zhì)不同，因此，通過(guò)短纖維增強(qiáng)熱塑性 樹(shù)脂材料與連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可大幅提升板材的彎曲性能，避免 分層現(xiàn)象，有效延長(zhǎng)板材的使用壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，包括板芯，板芯上下表面復(fù)合有面層，其特征在于： 所述面層由單層或多層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片熱復(fù)合形成，所述板芯由單層或多層連續(xù) 纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片熱復(fù)合形成，或者所述面層由單層或多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性 樹(shù)脂預(yù)浸片熱復(fù)合形成，所述板芯由單層或多層短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片熱復(fù)合形成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，其特征在于:復(fù)合形成面層的 短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片或連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的層數(shù)優(yōu)選2層到5層，復(fù)合形 成板芯的短纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片或連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)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(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，其特征在于:所述短纖維 增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片由長(zhǎng)度不一致的短纖維以任意比例混合后和樹(shù)脂基體復(fù)合形成，或短纖 維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂片由長(zhǎng)度一致的短纖維和樹(shù)脂基體復(fù)合形成，所述短纖維長(zhǎng)度0.1 rnrnSL < 150mm;所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片由連續(xù)纖維和樹(shù)脂基體復(fù)合形成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)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(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的鋪層方向?yàn)?° <θ<90°。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，其特征在于:基于短纖維增強(qiáng) 熱塑性樹(shù)脂片的總重量，短纖維的重量百分比為5wt%~95wt%，樹(shù)脂基體的重量百分比為 5wt%~95wt%;基于連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸片的總重量，連續(xù)纖維的重量百分比為 5wt%~95wt%，樹(shù)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(qiáng)熱塑性樹(shù)脂板材，其特征在于:所述樹(shù)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(rùn)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(qiáng)熱塑性樹(shù)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(shù)脂基體 為任意一種熱塑性樹(shù)脂或多種熱塑性樹(shù)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(qiáng)熱塑性樹(shù)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(hào)】B32B27/04GK105882076SQ201610249841
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】黃險(xiǎn)波, 陳大華, 范欣愉, 雷震, 孫雅杰, 劉玲, 孟珊珊, 肖彥
【申請(qǐng)人】廣州金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司