一种复合板及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料领域，具体而言，涉及一种复合板及其制备方法。

背景技术：

近年来随着材料工程技术的突飞猛进，纺织结构增强复合材料因其比强度高、比刚度大和抗冲击性好等优点而受到越来越多的关注，应用领域不断扩大，从原先的军事应用逐渐扩展到民用、交通、工业、航空航天、体育和娱乐等多个产业用领域，并在各个领域中扩展更深入。

目前，随着增强体材料的不断深入研究，已经由连续纤维织造而成的厚重平纹织物，逐步发展到高强度模纤维加工而成的非织造增强材料、用三维立体织造的加工方法形成的三维织物等，然而，由于利用厚重平纹织物加工二维层合板，具有工艺简单、应用范围广、成本低等优势，所以目前应用于各个行业的主流纺织结构增强复合材料还是以二维织物为主。

但是，目前，普遍的二维织物的纵向和横向变形能力较差，使其在很多领域的应用受到了一定的限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种复合板，该复合板结构稳定、机械性能优良，抵抗变形能力强，具有很好的市场应用前景。

本发明的另一目的在于提供一种复合板的制备方法，该方法制备工艺简单，并且可显著改善所得复合材料的的机械力学性能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。

本发明提出一种复合板的制备方法，其包括：采用长丝股线制备广角布；对广角布进行多层铺设，并进行层密封固定连接，使得铺设的多层广角布构成复合板的增强层；铺设多层广角布过程中，对多层广角布进行旋转错位布置，使得相邻两层的广角布的经线具有夹角度数不等于零的夹角。

本发明还提出了一种复合板，该复合板是通过上述的复合板的制备方法制备所得。

本发明实施例的复合板及其制备方法的有益效果是：本发明提供的复合板的制备方法通过采用多层广角布作为复合板的增强层，提升了复合板的机械力学性能；通过将多层广角布进行错位旋转布置，进一步加强了复合板的结构稳定性和机械性能，尤其是对于复合板的抗变形能力具有很大的促进作用。因此，本发明实施例提供的复合板的制备方法不但具有制备工艺简单的优点，而且制备出来的复合板结构稳定性强，机械力学性能优异，并且还具有很强的抵抗变形能力，其作为产业用二维复合板具有很好的市场应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的多层广角布加工成为复合板的结构示意图；

图2为本发明实施例1中提供复合板的侧棱的层状结构示意图；

图3为本发明实施例1中提供复合板的广角布在不同层上的经线布置排列方式示意图；

图4为本发明实施例2中提供复合板的侧棱的层状结构示意图；

图5为本发明实施例2中提供复合板的广角布在不同层上的经线布置排列方式示意图；

图6为本发明实施例3中提供复合板的侧棱的层状结构示意图；

图7为本发明实施例3中提供复合板的广角布在不同层上的经线布置排列方式示意图。

图标：100-复合板；200-复合板；300-复合板；110-储液桶；120-多层广角布；140-封塑模；142-三通管道；144-四通管道；150-负压抽吸装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。另外，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面对本发明实施例的复合板及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供的复合板的制备方法，其包括：

s1、采用长丝股线制备广角布。

具体地，广角布采用高性能纤维长丝广角布，该广角布的原材料选自碳纤维、芳纶和高模量聚乙烯纤维中的至少一种长丝股线，并且在制备广角布的过程中，长丝股线的线密度设计为35-60tex×2，优选地设计为40-56tex×2。

进一步地，在广角布加工过程中，需要对幅宽和经纬密进行一定的控制，尤其是经纬密度。本发明实施例当中，控制经纬密为150-180根/10cm。需要说明的是，经纬密度表示的是织物密度，其中，经向是织物的长度方向，与织物的幅宽垂直，纬向是织物的宽度方向，与幅宽平行。

本发明实施例当中，之所以将广角布的经纬密度进行限制，是因为经纬密度的大小直接影响复合板表面增强层的外观，手感，强力，抗折性，透气性和耐磨性等物理机械指标，一般来讲，同样的织物广角布，经纬密度越高质量越好，但是，在本实施例当中，经纬密度过高又会影响到广角布的产品成本和生产效率，因此，对于广角布的生产加工，经纬度过高或过低都不利于其制备过程的实施，只有将其经纬密度控制在150-180根/10cm，才能在保证广角布质量要求的基础上，合理控制好加工成本和加工效率。

s2、对广角布进行多层铺设，使得铺设的多层广角布构成复合板的增强层。需要说明的是，铺设多层广角布过程中，对多层广角布进行旋转错位布置，使得相邻两层的广角布的经线具有夹角度数不等于零的夹角。

进一步地，多层广角布的铺设过程中，优选地，选用以下的方式进行：

以铺设在基体表面的第一层广角布的经纱方向为基准方向，并以第一层广角布对角线的中心为旋转点，按照顺时针转过30度后作为第二层广角布中经纱的铺层方向，然后按顺时针方向旋转60度以后作为第三层广角布中经纱的铺层反向，按顺时针方向转过90度以后作为第四层广角布中经纱的铺层方向，按顺时针方向转过120度以后作为第五层广角布中经纱的铺层方向，按顺时针方向转过150度以后作为第六层广角布中经纱的铺层方向，按顺时针方向转过180度以后作为第七层广角布中经纱的铺层方向，按顺时针方向转过210度以后作为第八层广角布中经纱的铺层方向，按顺时针方向转过240度以后作为第九层广角布中经纱的铺层方向，按顺时针方向转过270度以后作为第十层广角布中经纱的铺层方向，按顺时针方向转过300度以后作为第十一层广角布中经纱的铺层方向，按顺时针方向转过330度以后作为第十二层广角布中经纱的铺层方向，即十二层一个循环。

需要说明的是，之所以按照上述的方式对多层广角布进行层铺设，主要是为了保证铺层的均匀性，使得增强层在不同方向上的性能都达到一个较为均衡的稳定状态，从而表现出良好的各向同性性能，保证了增强层的强度增强效果。

另外，还需要说明的是，在其它实施例当中，并不仅限于上述介绍的实施例一种排布铺设方式，其中铺设的旋转方向既可以是顺时针，也可以是逆时针；每次旋转的角度也不限于上述实施例介绍的30度间隔，其只要在0-30度均可，如25度、20度、15度、10度和5度等。

进一步地，在铺设多层广角布的过程中，采用树脂传递模塑法将多层广角布进行固化连接。需要说明的是，本发明提供的实施例当中，树脂传递模塑法是经过改进的一种树脂传递塑模法，即对多层广角布进行固化连接时采用三通管作为树脂入口，采用四通管作为负压空气抽吸口。

具体地，请参照图1，多层广角布120完全被封塑模140密封后，只留下树脂入口和空气抽气口，为避免宽幅多层广角布120中由于树脂入口少而导致树脂基体在其内部分布不均匀的现象，树脂流通管道采用三通管道142，即就是树脂从储液桶110流出后分成两路冲入完全封闭中的多层广角布120中，充塞入口的位置要保证在两端对称的位置，在出口处为了保证树脂在多层广角布120中被负压气流抽吸的均匀性和高效的抽吸空气作用，在树脂流通管道对应的另一端即空气抽吸口采用四通管道144，三通管道142分别连通多层广角布120的层间隙，且分别处于两端与中间位置，汇合后再通过四通管道144的出口管道连通负压抽吸装置150。

需要说明的是，在进行固化连接之前和之后均进行了抽真空操作。其中，在固化连接之前抽真空的时间为18-22分钟，而之所以进行在固化连接之前进行抽真空操作，是为了让铺设的多层广角布120层面之间所含空气尽可能的去除干净，进而提升固化连接的前期预处理效果；在固化连接之后抽真空的时间为25-35分钟，而之所以进行在固化连接之后进行抽真空操作，是为了通过负压抽吸装置150将存在于层连接之间树脂中含有的空气尽可能的进行排除，以提高最终增强层层与层之间的固化连接效果，从而使得增强层及其复合板具有更好的机械性能。

本发明实施例还提供了一种复合板，其是通过上述实施例提供的复合板的制备方法制备所得。需要说明的是，复合板的增强层是由多层广角布旋转交错铺设而成，即相邻两层的广角布的经线具有夹角度数不等于零的夹角。需要强调的是，通过将多层广角布进行错位旋转布置，使得复合板的结果稳定性和机械性能得到了很大的提高，尤其是对于复合板的抗变形能力具有质的提升。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供的复合板的制备方法，其是通过以下方式进行制备的：

以芳纶长丝股线原料加工成广角布，其中，芳纶长丝线密度规格为56tex×2，经纬密为176根/10cm，广角布规格幅宽大1.8m左右，截取长度为3.5m。

在基体上铺设多层截取好的广角布，使其在表面形成一层增强层。具体地，先铺设第一层，并以第一层广角布经纱作为基准方向，顺时针旋转30度作为第二层广角布经纱的排列方向(铺在第一层之上)，以第二层广角布经纱作为基准方向顺时针旋转30度作为第三层广角布经纱的排列方向(铺在第二层之上)，以此类推，铺四层、第五层、……第二十四层，获得二维增强层的复合材料，修剪成3m×3m，并置于涂好脱模剂的光滑平板上，用封塑模进行密封，复合材料的一端连通三通管同侧的两端(对应靠近复合材料的位置)，三通管远离复合材料的另一端连接树脂桶，通过树脂桶为三通管不断输入树脂；对应的四通管靠近复合材料的三个端口连通铺层增强材料，四通管的远离复合材料的一个端口与真空吸收装置。

复合板制备前先封闭三通管连接树脂桶的一端，启动真空吸收装置，抽真空20分钟，同时将乙烯基树脂、过氧化甲乙酮促进剂、环氧酸钴引发剂按照100：1.0：0.5的比例进行配比后，充分搅拌并静置8分钟左右，打开三通管连接树脂桶，树脂流体在负压作用下将会通过三通管分成两路进入封塑模密封的空间内，由于另一端有三个负压吸口，因此树脂流体能均匀的保持相同的流速流过整个增强材料内部，当树脂基本充塞增强材料内部后，及时再次封闭三通管，真空吸收装置继续保持工作30分钟，然后密封真空吸收装置的一端，放置24小时后使芳纶长丝广角布基增强乙烯基树脂二维层复合板完全固化，即可得到成品的复合板。

本实施例提供了一种复合板100，请参照图2，其是通过本实施例提供的复合板的制备方法制备所得，其中，复合板100增强层中多层的广角布旋转错位布置，如图3所示，相邻两层的广角布经线的夹角度数为30度。

实施例2

本实施例提供的复合板的制备方法，其是通过以下方式进行制备的：

以芳纶长丝股线原料加工成广角布，其中，芳纶长丝线密度规格为48tex×2，经纬密为180根/10cm，广角布规格幅宽大约为1.8m左右，截取长度为3.5m。

在基体上铺设多层截取好的广角布，使其在表面形成一层增强层。具体地，先铺设第一层，并以第一层广角布经纱作为基准方向，顺时针旋转20度作为第二层广角布经纱的排列方向(铺在第一层之上)，以第二层广角布经纱作为基准方向顺时针旋转20度作为第三层广角布经纱的排列方向(铺在第二层之上)，以此类推，铺四层、第五层、……第三十六层，获得二维增强层的复合材料，修剪成3m×3m，并置于涂好脱模剂的光滑平板上，用封塑模进行密封，复合材料的一端连通三通管同侧的两端(对应靠近复合材料的位置)，三通管远离复合材料的另一端连接树脂桶，通过树脂桶为三通管不断输入树脂；对应的四通管靠近复合材料的三个端口连通铺层增强材料，四通管的远离复合材料的一个端口与真空吸收装置。

复合板制备前先封闭三通管连接树脂桶的一端，启动真空吸收装置，抽真空22分钟，同时将乙烯基树脂、过氧化甲乙酮促进剂、环氧酸钴引发剂按照100：1.0：0.5的比例进行配比后，充分搅拌并静置8分钟左右，打开三通管连接树脂桶，树脂流体在负压作用下将会通过三通管分成两路进入封塑模密封的空间内，由于另一端有三个负压吸口，因此树脂流体能均匀的保持相同的流速流过整个增强材料内部，当树脂基本充塞增强材料内部后，及时再次封闭三通管，真空吸收装置继续保持工作35分钟，然后密封真空吸收装置的一端，放置24小时后使芳纶长丝广角布基增强乙烯基树脂二维层复合板完全固化，即可得到成品的复合板。

本实施例提供了一种复合板200，请参照图4，其是通过本实施例提供的复合板的制备方法制备所得，其中，复合板200增强层中多层的广角布旋转错位布置，如图5所示，相邻两层的广角布经线的夹角度数为20度。

实施例3

本实施例提供的复合板的制备方法，其是通过以下方式进行制备的：

以芳纶长丝股线原料加工成广角布，其中，芳纶长丝线密度规格为40tex×2，经纬密为150根/10cm，广角布规格幅宽大约为1.8m左右，截取长度为3.5m。

在基体上铺设多层截取好的广角布，使其在表面形成一层增强层。具体地，先铺设第一层，并以第一层广角布经纱作为基准方向，顺时针旋转10度作为第二层广角布经纱的排列方向(铺在第一层之上)，以第二层广角布经纱作为基准方向顺时针旋转10度作为第三层广角布经纱的排列方向(铺在第二层之上)，以此类推，铺四层、第五层、……第三十六层，获得二维增强层的复合材料，修剪成3m×3m，并置于涂好脱模剂的光滑平板上，用封塑模进行密封，复合材料的一端连通三通管同侧的两端(对应靠近复合材料的位置)，三通管远离复合材料的另一端连接树脂桶，通过树脂桶为三通管不断输入树脂；对应的四通管靠近复合材料的三个端口连通铺层增强材料，四通管的远离复合材料的一个端口与真空吸收装置。

复合板制备前先封闭三通管连接树脂桶的一端，启动真空吸收装置，抽真空18分钟，同时将乙烯基树脂、过氧化甲乙酮促进剂、环氧酸钴引发剂按照100：1.0：0.5的比例进行配比后，充分搅拌并静置8分钟左右，打开三通管连接树脂桶，树脂流体在负压作用下将会通过三通管分成两路进入封塑模密封的空间内，由于另一端有三个负压吸口，因此树脂流体能均匀的保持相同的流速流过整个增强材料内部，当树脂基本充塞增强材料内部后，及时再次封闭三通管，真空吸收装置继续保持工作25分钟，然后密封真空吸收装置的一端，放置24小时后使芳纶长丝广角布基增强乙烯基树脂二维层复合板完全固化，即可得到成品的复合板。

本实施例提供了一种复合板300，请参照图6，其是通过本实施例提供的复合板的制备方法制备所得，其中，复合板300增强层中多层的广角布旋转错位布置，如图7所示，相邻两层的广角布经线的夹角度数为10度。

综上所述，本发明提供的复合板的制备方法，通过采用多层广角布作为复合板的增强层，提升了复合板的机械力学性能；通过将多层广角布进行错位旋转布置，进一步加强了复合板的结构稳定性和机械性能，尤其是对于复合板的抗变形能力具有很大的促进作用；通过采用改进后的树脂传递模塑法将多层广角布进行固化连接，使得增强层的增强效果更加更佳，进一步的提升了复合板的整体机械性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。