夹层结构复合材料及其制备方法与流程

文档序号:11082655阅读:981来源:国知局

本发明涉及复合材料制备技术领域,具体涉及一种夹层结构复合材料及其制备方法。



背景技术:

注射成型技术是生产非连续纤维增强复合材料的主要方法之一,原料一般选择短切、长纤维增强热塑性复合材料粒料(LFT)或团状模塑料(BMC),其主要工艺原理是将物料从料斗中加入料筒,物料在螺杆驱动下向前输送并压实,同时受到加热和剪切作用,逐渐发生塑化、熔融和均匀混合,最后物料在高压、高速下通过喷嘴注射到模具型腔内,固化冷却定型后得到制品。注射成型工艺历史悠久,应用广泛,其主要优点是成型周期短、耗能小、产品精度高,可成型形状复杂及带有嵌件的制品,一模可同时生产多个产品,故生产效率高。缺点是不能生产连续纤维增强复合材料。

夹层结构的性能主要取决于面板(蒙皮)的性能和面板之间的间距,面板的间距越大,几何惯性距越大,进而弯曲刚度就越大。夹层结构的面板一般为玻纤/碳纤复合材料;芯材承受的应力相对较小,因此可选择轻质材料以减轻构件的质量。对于面板,主要考虑的是材料的强度和刚度,但是对于芯材,主要目的是最大幅度地减轻质量,在上、下面板之间保持一定距离的同时,需要承受一定的压力和剪切应力,以维持面板的稳定。常用的芯材有蜂窝、泡沫塑料和轻木等。蜂窝材料无论是铝蜂窝、Nomex蜂窝还是聚合物蜂窝具有难以3D成型加工的特点,也受限于产品厚度和中间胶层的性能。而轻木作为夹芯材料跟蜂窝材料一样需要中间胶层,增加不可靠性的风险也难以3D成型加工。聚合物泡沫如PVC、PS、PUR、SAN、PEI、PMI和PPSU等泡沫热变形温度都在250℃以下,大部分低于200℃,抗压强度多低于5MPa,在与热塑性纤维增强复合材料热压结合时会发生变形。另外聚合物泡沫的3d成型过程复杂,难以满足夹层结构复合材料多元化的设计要求。典型的三种芯材的夹层结构也存在抗压强度低的缺点,如聚合物泡沫抗压强度小于10MPa,轻木抗压强度小于15MPa,难以满足高抗压强度需求的轻量化结构领域中。



技术实现要素:

基于此,本发明提供一种夹层结构复合材料,产品强度和刚度高,且密度低,重量轻,抗压强度高,实现了轻量化、纤薄化;且可以3D成型。

本发明还提供上述夹层结构复合材料的制备方法。

为了实现本发明的目的,本发明采用以下技术方案:

一种夹层结构复合材料,其包括:两层连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层以及夹在两层所述连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层之间的非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层;所述的连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层的树脂基体熔合在一起。

本发明还公开了以下技术方案:

一种夹层结构复合材料的制备方法,其包括如下步骤:

提供热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维,以及连续纤维增强热塑性复合材料片材、成型治具、成型模具和注塑模具;

将所述的热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维进行混合,然后切粒,得到非连续纤维增强热塑性塑料颗粒;

将所述连续纤维增强热塑性复合材料片材利用真空吸盘放入成型治具中,通过机械手将所述成型治具置于两个红外加热器之间,所述红外加热器将所述连续纤维增强热塑性复合材料片材快速加热至热成型温度,然后移动所述成型治具与复合片材至所述成型模具中,取出所述成型治具,合上所述成型模具,预设时间后,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材成型为预设形状,得到连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮;

将两块所述连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮进行预热,然后分别嵌入到所述注塑模具的两个模面处,再将所述非连续纤维增强热塑性塑料颗粒注射于两块连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮之间,形成非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层,注塑后连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层的树脂基体熔合在一起,形成所述夹层结构复合材料。

在其中一些实施例中,所述步骤:提供热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维中,所述的热塑性塑料35-75份、空心玻璃微珠5-40份、相容剂3-5份、偶联剂0.5-1.5份、、抗氧剂0.01-1份、润滑剂0.3-1份、非连续纤维0.01-50份。

在其中一些实施例中,所述热塑性塑料为PP、PE、PC、PA、TPU、PA6、PA66、PA12、PPS、PI、PEI、PEEK、PC/ABS、PET、POM、PBT、SAN、PLA、ABS、PS、PMMA、PVC、PPO、PPSU、PES、PSU中的一种;所述非连续纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、硼纤维、亚麻纤维、PBO纤维、PBI纤维、PBT纤维中的一种;所述非连续纤维增强热塑性塑料颗粒中所述非连续纤维的长度为0.1mm-50mm。

在其中一些实施例中,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材的增强相为连续玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、硼纤维、亚麻纤维、PBO纤维、PBI纤维、PBT纤维单向布、编织布中的一种或者多种;所述连续纤维增强热塑性复合材料的树脂基体为PP、PE、PC、PA、TPU、PA6、PA66、PA12、PPS、PI、PEI、PEEK、PC/ABS、PET、POM、PBT、SAN、PLA、ABS、PS、PMMA、PVC、PPO、PPSU、PES、PSU中的一种;所述连续纤维增强热塑性复合材料片材的厚度为0.1mm-0.5mm,所述连续纤维的体积含量为25%-75%。

在其中一些实施例中,所述的相容剂为无定型苯乙烯-丁二烯共聚物、接枝型马来酸酐接枝苯乙烯/乙烯/苯乙烯嵌段共聚物、嵌段型丁苯共聚物、苯乙烯三段嵌段共合物弹性体中的一种或几种的组合;所述的偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、有机铬络合物偶联剂和其他类型偶联剂中的一种或几种的组合;所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硅酮、石蜡或硬脂酸锌中的一种或几种的组合;所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成的复合抗氧化剂,其中受阻酚类抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇脂和1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸,所述的亚磷酸酯类抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯。

在其中一些实施例中,所述红外加热器的温度设定为200℃-450℃,通过控制所述红外加热器与连续纤维增强热塑性复合材料片材的距离及红外辐照的时间使得连续纤维增强热塑性复合材料片材迅速达到热成型温度,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材的成型温度为100℃-380℃。

在其中一些实施例中,所述成型模具为热压成型模和冲切模一体的成型模具,所述成型模具的上下模具有热流道,所述热流道与模温机相连,所述成型模具的上下模温度为30℃-110℃,成型压力为0.2MPa-5Mpa,成型时间为1-30s。

在其中一些实施例中,所述注塑模具与急热急冷的模温机相连,以进行冷热恒温或者切换,所述,注塑模具的温度为25℃-180℃,注塑压力为80MPa-250MPa,注塑充模时间为0.5s-5s,保压时间为5s-120s,注塑温度为150℃-400℃。

本发明所述的夹层结构复合材料的制备方法,在注塑的塑料粒料中添加空心玻璃微珠降低密度作为中间芯材,利用注塑高温高压的特点将连续纤维增强热塑性复合材料的树脂基体和注塑塑料的树脂基体熔合制成整体的夹层结构,把注塑成型技术与夹层结构设计有效结合起来,发挥连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层高强度高模量可以承受较大的弯曲载荷的作用,同时利用注塑成型工艺高效、低成本、设计灵活,非连续纤维增强热塑性塑料粒料性能、密度、收缩率可调控等优势,制备的夹层结构复合材料产品具有高强度、刚度的特点,同时降低密度,减轻结构重量,为实现轻量化、纤薄化提供了创新的技术途径。可用来生产机械零件、电器材料、汽车配件、建材产品和家电外壳等;且采用该方法以及材料除了可以制备平板结构也可以制备3D结构的夹层复合材料,抗压强度相比于传统三种芯材的夹层结构复合材料更强,适用范围更广。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。

本发明所述的夹层结构复合材料的制备方法,其包括如下步骤:

提供热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维,以及连续纤维增强热塑性复合材料片材、成型治具、成型模具和注塑模具;

将所述的热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维进行混合,然后切粒,得到非连续纤维增强热塑性塑料颗粒;

将所述连续纤维增强热塑性复合材料片材利用真空吸盘放入成型治具中,通过机械手将所述成型治具置于两个红外加热器之间,所述红外加热器将所述连续纤维增强热塑性复合材料片材快速加热至热成型温度,然后移动所述成型治具与复合片材至所述成型模具中,取出所述成型治具,合上所述成型模具,预设时间后,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材成型为预设形状,得到连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮;

将两块所述连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮进行预热,然后分别嵌入到所述注塑模具的两个模面处,再将所述非连续纤维增强热塑性塑料颗粒注射于两块连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮之间,形成非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层,注塑后连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层的树脂基体熔合在一起,形成所述夹层结构复合材料。

在其中一些实施例中,所述步骤:提供热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维中,所述的热塑性塑料35-75份、空心玻璃微珠5-40份、相容剂3-5份、偶联剂0.5-1.5份、抗氧剂0.01-1份、润滑剂0.3-1份、非连续纤维0.01-50份。

其中,所述空心玻璃微珠的粒径范围为10μm~180μm,中位粒径为45μm-80μm,真密度为0.3g/cm3~0.6g/cm3,抗压强度20MPa-125Mpa。

其中,所述热塑性塑料为PP、PE、PC、PA、TPU、PA6、PA66、PA12、PPS、PI、PEI、PEEK、PC/ABS、PET、POM、PBT、SAN、PLA、ABS、PS、PMMA、PVC、PPO、PPSU、PES、PSU中的一种。

其中,所述非连续纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、硼纤维、亚麻纤维、PBO纤维、PBI纤维、PBT纤维中的一种。

其中,所述非连续纤维增强热塑性塑料颗粒中所述非连续纤维的长度为0.1mm-50mm。

其中,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材的增强相为连续玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、硼纤维、亚麻纤维、PBO纤维、PBI纤维、PBT纤维单向布、编织布中的一种或者多种;所述连续纤维增强热塑性复合材料片材的树脂基体为PP、PE、PC、PA、TPU、PA6、PA66、PA12、PPS、PI、PEI、PEEK、PC/ABS、PET、POM、PBT、SAN、PLA、ABS、PS、PMMA、PVC、PPO、PPSU、PES、PSU中的一种。

其中,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材的厚度为0.1mm-0.5mm,所述连续纤维的体积含量为25%-75%。

其中,所述的相容剂为无定型苯乙烯-丁二烯共聚物、接枝型马来酸酐接枝苯乙烯/乙烯/苯乙烯嵌段共聚物、嵌段型丁苯共聚物、苯乙烯三段嵌段共合物弹性体中的一种或几种的组合;所述的偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、有机铬络合物偶联剂和其他类型偶联剂中的一种或几种的组合;所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硅酮、石蜡或硬脂酸锌中的一种或几种的组合;所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成的复合抗氧化剂,其中受阻酚类抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇脂(抗氧剂1076)和1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(抗氧剂3114),所述的亚磷酸酯类抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、双(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂618)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)。

其中,所述红外加热器的温度设定为200℃-450℃,通过控制所述红外加热器与连续纤维增强热塑性复合材料片材的距离及红外辐照的时间使得连续纤维增强热塑性复合材料片材迅速达到热成型温度,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材的成型温度为100℃-380℃。

其中,所述成型模具为热压成型模和冲切模一体的成型模具,所述成型模具的上下模具有热流道,所述热流道与模温机相连,所述成型模具的上下模温度为30℃-110℃,成型压力为0.2MPa-5Mpa,成型时间为1-30s。

其中,所述注塑模具与急热急冷的模温机相连,以进行冷热恒温或者切换,所述,注塑模具的温度为25℃-180℃,注塑压力为80MPa-250MPa,注塑充模时间为0.5s-5s,保压时间为5s-120s,注塑温度为150℃-400℃。

采用上述方法制成的夹层结构复合材料,其包括:两层连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层以及夹在两层所述连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层之间的非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层。连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层的树脂基体熔合在一起。

本发明具有如下显著的有益效果:

1、作为芯材,密度、抗压强度、剪切强度还有耐温性能是关键,无论是蜂窝、泡沫塑料和轻木都难以达到自由调配的程度。成型过程中也容易出现变形的问题,本发明利用材料和工艺的特性,通过调节原料中纤维含量和空心玻璃微珠含量来调控非连续纤维增强热塑性塑料粒料的力学性能、密度、收缩率等满足不同夹层结构材料设计的需求。同时通过调节模具温度和连续纤维增强热塑性复合材料的预热温度等解决不同材料在成型过程中收缩变形、开裂等的问题。具有设计自由,灵活多变的特性。

2、一般成型薄片材时需要一个热压成型模具,一个冲切模具,本发明创造性地利用恒温设置,热压成型后模具不会因为升温形成热涨后影响冲切的精度,实现连续生产的同时也起到节省模具及相关开发费用的作用。

3、通过调节注塑过程中注塑温度、压力、充膜时间和保压时间使连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层的树脂基体熔合在一起,可以省掉中间胶层消除界面分离的风险,同时连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层再熔化可以达到光滑的表面效果,如果使用的是连续纤维编织布,可以实现平纹、斜纹和缎纹等3d透明漂亮外观。

本发明发挥连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层高强度高模量可以承受较大的弯曲载荷的作用,同时利用注塑成型工艺高效、低成本、设计灵活的优势,制备出一种新型的、产品尺寸结构稳定的夹层结构复合材料,产品具有高强度和刚度的同时降低密度,减轻结构重量,为实现轻量化、纤薄化提供了创新的技术途径。典型的三种芯材的夹层结构存在抗压强度低的劣势,难以满足高抗压强度需求的轻量化结构领域中。新制备出来的夹层结构部件抗压强度明显高于其他夹层结构材料,而且可以通过选材大幅度提高抗压强度,可以应用于高要求的新领域。

4、本发明采用连续纤维增强热塑性复合材料和非连续纤维增强热塑性塑料,如两种材料中塑料基体和增强纤维类型都一致,可以整体回收利用,这个是其他夹层结构材料所不具备有的优势。可循环利用更绿色、环保、低碳。

下面将通过实施例来进一步说明本发明的技术方案:

实施例一

夹层结构复合材料的制备方法,其包括如下步骤:

提供热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维,以及连续纤维增强热塑性复合材料片材、成型治具、成型模具和注塑模具,其中重量比例如下:热塑性塑料为聚碳酸酯(PC)60份、空心玻璃微珠15份、相容剂为马来酸酐接枝苯乙烯/乙烯/苯乙烯嵌段共聚物3份、硅烷偶联剂(KH550)0.5份、抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168按1:1混合共0.2份;润滑剂为硅酮母粒(ST-LS100)0.5份和玻璃纤维20份。玻璃纤维的长度为0.7mm。空心玻璃微珠的粒径范围为10μm~180μm,中位粒径D50为60μm,真密度为0.45g/cm3,抗压强度为50MPa。

将聚碳酸酯(PC)、空心玻璃微珠、马来酸酐接枝苯乙烯/乙烯/苯乙烯嵌段共聚物、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂和玻璃纤维混合,然后切粒,得到高性能非连续纤维增强热塑性塑料颗粒。

将连续纤维增强热塑性复合材料片材利用真空吸盘吸紧后放入成型治具中,通过机械手将成型治具置于两个红外加热器之间,将红外加热器的温度设定至300℃,连续纤维增强热塑性复合材料片材快速加热至热成型温度即100℃-380℃,经过3s后,连续纤维增强热塑性复合材料片材达到热成型温度230℃,然后移动连续纤维增强热塑性复合材料片材与成型治具至成型模具中,取出成型治具,合上成型模具,成型模具为热压成型模和冲切模一体的成型模具,温度为40℃,合模时冲切掉多余飞边,压力为2MPa,5s后,连续纤维增强热塑性复合材料片材成型为预设形状,得到连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮。其中,通过控制红外加热器与连续纤维增强热塑性复合材料片材的距离及红外辐照的时间使得连续纤维增强热塑性复合材料片材迅速达到热成型温度。成型模具为热压成型模和冲切模一体的成型模具,成型模具的上下模具有热流道,热流道与模温机相连达到温度恒定、一致,成型模具的上下模温度为30℃-110℃。

本实施例采用的连续纤维增强热塑性复合材料片材为市售,bond laminates公司的 dynalite 210型号,厚度为0.25mm,树脂基体为聚碳酸酯、增强纤维为玻璃纤维、纤维的体积含量为44%。

将两块成型后的连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮进行预热,预热后分别嵌入到注塑模具的两个模面处,再将非连续纤维增强热塑性塑料颗粒注射于两块连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮之间,形成非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层,注塑后连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层的树脂基体熔合在一起,形成所述的夹层结构复合材料。其中,预热是将连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮置于110℃烘箱中预热,注塑模具的温度为100℃,注塑压力为180MPa,注塑充模时间为3s,保压时间为50s,注塑温度为280℃。

其制备的夹层结构复合材料,包括:两层连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层以及夹在两层所述连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层之间的非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层。其中,连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层的树脂基体熔合在一起。

实施例二

本实施例所述的夹层结构复合材料的制备方法,与实施例一不同的是:

高性能非连续纤维增强热塑性塑料由如下重量比例的组分制成:

热塑性塑料为PA35份、空心玻璃微珠5份、相容剂为嵌段型丁苯共聚物、苯乙烯三段嵌段共合物弹性体以1:1组合而成3份、铝酸酯偶联剂1份、抗氧剂为抗氧剂1076与抗氧剂168按2:3混合共0.7份、润滑剂为石蜡与硬脂酸锌1:2混合共0.3份和碳纤维0.01份。碳纤维纤维的长度为1mm。本实施例中空心玻璃微珠的粒径范围为10μm~180μm,中位粒径D50为45μm,真密度为0.3g/cm3,抗压强度为20Mpa。

将热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维进行混合,然后切粒,得到非连续纤维增强热塑性塑料颗粒。

将连续纤维增强热塑性复合材料片材利用真空吸盘放入成型治具中,通过机械手置于两个红外加热器之间将所述连续纤维增强热塑性复合材料片材快速加热至热成型温度,红外加热器温度设定为250℃,经过3s后,连续纤维增强热塑性复合材料片材达到热成型温度200℃,移动治具与复合片材至成型模具中,移开治具进行另一个生产周期,合上成型模具,成型模具为热压成型模和冲切模一体的成型模具,温度为40℃,合模时冲切掉多余飞边,压力为2MPa,预设时间5s后,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材成型为预设形状,得到连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮。

本实施例采用的连续纤维增强热塑性复合材料片材为市售,bond laminates公司的 anti-ballistic 300型号,厚度为0.25mm,树脂基体为PA、增强纤维为芳纶纤维、纤维的体积含量为75%。

将两块成型后的连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮进行预热,预热后分别嵌入到注塑模具的两个模面处,再将非连续纤维增强热塑性塑料颗粒注射于两块连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮之间,形成非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层,注塑后连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层的树脂基体熔合在一起,形成所述夹层结构复合材料。其中,预热是将连续纤维增强热塑性复合材料置于80℃烘箱中预热,注塑模具的温度为70℃,注塑模具的压力为170MPa,注塑充模时间为2s,保压时间为10s,注塑温度为230℃。

其制备的夹层结构复合材料,包括:两层连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层以及夹在两层所述连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层之间的非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层。其中,连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层的树脂基体熔合在一起。

实施例三

本实施例所述的夹层结构复合材料的制备方法,与实施例一不同的是:

高性能非连续纤维增强热塑性塑料由如下重量比例的组分制成:

热塑性塑料为PPS75份、空心玻璃微珠30份、相容剂为嵌段型丁苯共聚物5份、有机铬络合物偶联剂1.5份、抗氧剂为抗氧剂3114与抗氧剂618按1:3混合共1份、润滑剂为硬脂酸钙1份和硼纤维50份。硼纤维的长度为50mm。空心玻璃微珠的粒径范围为10μm~180μm,中位粒径为80μm,真密度为0.6g/cm3,抗压强度125MPa。其中连续纤维增强热塑性复合材料的厚度为0.5mm,连续纤维的体积含量为45%。

将热塑性塑料、空心玻璃微珠、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和非连续纤维进行混合,然后切粒,得到非连续纤维增强热塑性塑料颗粒。

将连续纤维增强热塑性复合材料片材利用真空吸盘放入成型治具中,通过机械手置于两个红外加热器之间将所述连续纤维增强热塑性复合材料片材快速加热至热成型温度,红外加热器温度设定为400℃,经过15s后,连续纤维增强热塑性复合材料片材达到热成型温度310℃,移动治具与复合片材至成型模具中,移开治具进行另一个生产周期,合上成型模具,成型模具为热压成型模和冲切模一体的成型模具,温度为80℃,合模时冲切掉多余飞边,压力为5MPa,5s后,所述连续纤维增强热塑性复合材料片材成型为预设形状,得到连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮。

本实施例采用的连续纤维增强热塑性复合材料片材为市售,bond laminates公司的 dynalite 107型号,厚度为0.5mm,树脂基体为PPS,增强纤维为玻璃纤维、纤维的体积含量为45%。

将两块成型后的连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮进行预热,预热后分别嵌入到注塑模具的两个模面处,再将非连续纤维增强热塑性塑料颗粒注射于两块连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮之间,形成非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层,注塑后连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料夹芯层的树脂基体熔合在一起,形成所述夹层结构复合材料。其中,预热是将连续纤维增强热塑性复合材料置于80℃烘箱中预热,注塑模具的温度为180℃,注塑压力为250MPa,注塑充模时间为5s,保压时间为120s,注塑温度为380℃。

其制备的夹层结构复合材料,包括:两层连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层以及夹在两层所述连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层之间的非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层。其中,连续纤维增强热塑性复合材料蒙皮层的树脂基体与非连续纤维增强热塑性塑料注塑夹芯层的树脂基体熔合在一起。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1