片状模压料-预浸料混杂复合材料的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种片状模压料-预浸料混杂复合材料。片状模压料-预浸料混杂复合材料包括：第一片状模压料外层、第二片状模压料外层、以及设置于所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间的预浸料层。本实用新型能够在嵌入复杂零件同时有效防止制件翘曲，保持表面光洁并在刚度允许值范围内能够有效减小制件厚度实现轻量化，且发生撞击时能够有效防止飞溅，避免二次伤害。
【专利说明】
片状模压料-预浸料混杂复合材料
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种片状模压料-预浸料混杂复合材料，属于复合材料技术领域。
【背景技术】
[0002]片状模压料(Sheet Molding Compound,SMC)是用树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊，再浸渍短切纤维粗纱或纤维毡，并在上下两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来而形成。因SMC具有优越的电气性能，耐腐蚀性能，质轻及工程设计容易、制造灵活等优点，其机械性能可以与部分金属材料相媲美，因而广泛应用于运输车辆、建筑、电子/电气等行业中。
[0003]预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。
[0004]目前的SMC在模压成型时，由于热脱模后制品内外层冷却不均形成内应力，以及短切纤维的定向作用，容易使制件发生翘曲；同时为了保证刚度，需要将制件加厚，不但使制件重量增加，还增加了成本;此外，发生事故时SMC板体容易开裂破碎，容易造成二次伤害且不易修复。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供一种片状模压料-预浸料混杂复合材料，能够有效防止制件翘曲，同时在刚度允许值范围内能够有效减小制件厚度，且发生撞击时能够有效防止飞溅，避免二次伤害。
[0006]为实现上述目的，一方面，本实用新型提供一种片状模压料-预浸料混杂复合材料，包括:第一片状模压料外层、第二片状模压料外层、以及设置于所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间的预浸料层。
[0007]进一步地，所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间还设置片状模压料内层，且所述片状模压料内层、第一片状模压料外层和第二片状模压料外层的固化历程一致。
[0008]进一步地，所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间设置两层以上预浸料层，所述片状模压料内层设置于所述两层以上预浸料层的各层之间。
[0009]进一步地，所述第一片状模压料外层的短切纤维含量小于第二片状模压料外层的短切纤维含量。
[0010]进一步地，所述第二片状模压料外层内部镶嵌金属嵌件。
[0011]进一步地，所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层的厚度为小于5mm。
[0012]进一步地，所述预浸料层的厚度为小于5mm。
[0013]进一步地，还包括设置于所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间的功能材料层。
[0014]进一步地，所述功能材料层为具导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声和/或隔热性能的功能复合材料形成的层。
[0015]本实用新型通过含有连续纤维的预浸料补强含短切纤维的SMC，能够有效防止制件翅曲，提尚良品率；由于预浸料的强度远尚于SMC，在刚度允许值以内能够有效减少制品厚度，降低制品重量，实现轻量化;SMC与预浸料成型为一体可以避免离型时部分粘着，从而预防裂痕;连续纤维织物增强复合材料具有较大的刚性和抗变形能力，在承受撞击时会拱起从而吸收一部分撞击能量，具有一定缓冲作用，发生事故时，含有连续纤维的预浸料能够发挥安全性能，粘连碎片，防飞溅，避免二次伤害。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型一实施例中提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料截面图。
[0017]图2为本实用新型另一实施例中提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料截面图。
[0018]图3为本实用新型又一实施例中提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料截面图。
[0019]图4为本实用新型一实施例中提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料制造的卡车顶盖结构示意图。
[0020]图5为图4中A区域的放大图。
[0021]图6为本实用新型一实施例中提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料制造方法的示意图。
【具体实施方式】
[0022]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]本实用新型中，片状模压料(Sheet Molding Compound,SMC)是用树脂、增稠剂、弓丨发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂基体，再浸渍短切纤维粗纱或纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆而形成，在生产时首先去除薄膜，并将片状模压料裁剪叠合后放入模具中热压，就可以得到相应形状的制件。预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物。
[0024]本实用新型实施例中使用的术语“纤维”具有本领域技术人员已知的通常含义，可以包括一种或多种适用于复合材料补强的纤维材料。
[0025]其中，短切纤维的长度一般不超过50mm，可以采用颗粒、薄片、须状、单纤维、粗纤维或其组合的形式。连续纤维还可以采用束、片、板层等形式，其可以是单向、多维(例如二维或三维)、无纺、纺织、针织、缝合、缠绕、和编织中的任意结构，以及卷曲纤维薄毯、毡垫、和短切薄毡的结构。纺织纤维结构可以包含多种具有低于约1000丝、低于约3000丝、低于约6000丝、低于约12000丝、低于约24000丝、低于约48000丝、低于约56000丝、和低于约125000丝的纺织粗纤维。其中粗纤维可以通过十字粗纤维缝纫、经玮编织缝纫、或少量树脂如热塑性树脂而固定。
[0026]如果必要，SMC和预浸料中均可使用含有多种纤维的纤维组合物。纤维组合物的实施方案可以包括，但不限于，玻璃、碳、玄武岩、芳族聚酰胺、石英、高硅氧、聚乙烯、聚酯、聚对亚苯基苯并双恶唑(PBO )、硼、聚酰胺、石墨、碳化硅、氮化硅及其组合。
[0027]本实用新型实施例中使用的术语“基体”、“树脂”、和“基体树脂”具有本领域技术人员已知的通常含义，可以包括一种或多种包含热固性材料的化合物。实例可以包括，但不限于，不饱和聚酯化合物、乙烯基酯化合物、环氧化合物、酚醛化合物及其组合、以及其前驱体。
[0028]在此所述的基体可以另外包含添加剂。可以提供所述添加剂以影响基体的机械、流变学、电、光学、化学、和/或热性能的一个或多个。所述添加剂还可以包括与基体进行化学反应或不与基体反应的材料。添加剂可以是可溶性、不溶性或部分可溶性的任何组合。如果必要的话，所述添加剂的尺寸分布和几何学也可以不同。例如，添加剂的尺寸可以为纳米级尺度(约Inm-1OOnm)、微米级尺度(约10nm-1OOym)、和宏观尺度，大于约ΙΟΟμπι。在其它实例中，添加剂的几何构成可包括，但不限于，颗粒、薄片、棒、纤维等。在其它实例中，添加剂可以分布在基体的选择区域内(例如，邻近基体的表面或在层界面上)或者均匀分布或溶解在基体中。添加剂的实例可以包括，但不限于，有机或无机物质，如热塑性塑料、橡胶、纳米橡胶、热固性树脂、阻燃剂、紫外(UV)保护剂、增稠剂(例如Cabosil)，增强强度、粘度、损伤容限、韧性、抗裂性、耐磨性中的一个或多个的补强剂(例如橡胶、陶瓷、和/或玻璃)。
[0029]如图1所示，本实用新型一实施例提供一种片状模压料-预浸料混杂复合材料，包括:第一片状模压料外层1、第二片状模压料外层3、以及设置于所述第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层3之间的预浸料层2。
[0030]该实施例中，第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层3可使用相同或不同的片状模压料。例如第一片状模压料外层I使用环氧树脂基体，短切纤维为长度不超过50mm的碳纤维。第二片状模压料外层3使用不饱和聚酯基体，短切纤维为长度不超过50mm的碳纤维。该实施例中，第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层3中的短切纤维含量可根据实际需要进行选择，例如通常在10_60wt%的范围，优选在30%-45%。
[0031]该实施例中，预浸料层2、第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层3的厚度可根据需要进行选择。一般情况下，第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层3的厚度可为小于50mm，优选1-1Omm，更优选1mm。预浸料层2的厚度一般可为小于50mm，优选l_20mm，更优选2mm。
[0032]该片状模压料-预浸料混杂复合材料中，第一片状模压料外层1、第二片状模压料外层3以及预浸料层2各层之间成型为一体，避免离型时部分粘着，从而预防裂痕，有利于提高整体强度。
[0033]本实施例中提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料通过含有连续纤维的预浸料补强含短切纤维的SMC，能够有效防止制件翘曲，提高良品率；由于预浸料的强度远高于SMC，在刚度允许值以内能够有效减少制品厚度，降低制品重量，实现轻量化;连续纤维织物具有较大的刚性和抗变形能力，在承受撞击时会拱起从而吸收一部分撞击能量，具有一定缓冲作用，发生事故时，含有连续纤维的预浸料能够发挥安全性能，粘连碎片，防飞溅，避免二次伤害。
[0034]在另一实施例中，所述第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层3之间还设置片状模压料内层4。例如，如图2所示。所述第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层2之间的设置两层预浸料层3，所述片状模压料内层4设置于所述两层以上预浸料层3之间。
[0035]该实施例中，所述第一片状模压料外层1、第二片状模压料外层3和片状模压料内层4也可以根据需要使用不同材质的片状模压料。预浸料层2例如可使用环氧树脂基体，玻璃连续纤维作为强化纤维。
[0036]该实施例中，片状模压料内层4、第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层3中的短切纤维含量可根据实际需要进行选择，通常在10-60wt%的范围，优选30-45%。
[0037]实际应用中，第一片状模压料外层I可作为制件的外表面，第二片状模压料外层2可作为制件的内表面。为了保证制件外表面具有较高的光洁度(例如达到A级质量)，第一片状模压料外层I的短切纤维含量可小于第二片状模压料外层3的短切纤维含量。例如在本实施例中，第一片状模压料外层I的短切纤维含量为20%，第二片状模压料外层2的短切纤维含量为40%，这样既能够防止制件翘曲，提高良品率，同时能够保证外表面具有较好的光洁度。
[0038]该实施例中，作为制件的内表面的第二片状模压料外层3具有较强的造型能力，可嵌入复杂形状连接件。如图5所示，第二片状模压料外层3内部还可以进一步镶嵌金属嵌件
6。金属嵌件一般用于固定制件等，例如可为螺栓、螺帽或卡扣等零部件。
[0039]图3为本实用新型又一实施例提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料截面图。如图3所示，在图2所示实施例的基础上，本实施例提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料还包括设置于所述第一片状模压料外层I和第二片状模压料外层3之间的功能材料层5。
[0040]上述功能材料层5可使用具备导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声和/或隔热等功能的功能复合材料，可根据使用者需要进行设置，上述功能复合材料可按照现有技术中的常规方法形成层。
[0041 ]本实施例提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料在防止制件翘曲，提高良品率的前提下，还能够实现例如防火、透波等其他特性，进一步拓展了该片状模压料-预浸料混杂复合材料的适用范围。
[0042]图4为图1所示实施例中提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料制造的卡车顶盖结构示意图。图5为图4中A区域的放大图。如图4和图5所示，该卡车顶盖结构主体采用图1所示实施例中提供的片状模压料-预浸料混杂复合材料制造，内表面为第二片状模压料外层2，外表面为第一片状模压料外层I。
[0043]其中，第一片状模压料外层I的短切纤维含量可小于第二片状模压料外层3的短切纤维含量。有利于防止制件翘曲，提高良品率，同时能够保证外表面具有较好的光洁度。第二片状模压料外层2还镶嵌金属嵌件6，便于固定该卡车顶盖结构。
[0044]图6为图1所示实施例中片状模压料-预浸料混杂复合材料制造方法的示意图。如图6所示，该方法包括:将片状模压料和预浸料片材交替叠合于一定温度的模具中，合模保压，然后脱模获得所述片状模压料-预浸料混杂复合材料。成型温度和压力可参照现有技术中的方法。
[0045]例如，首先将模具升温至成型温度，一般在135-145°C之间，并将片状模压料和预浸料片材采用先大后小的顺序叠合或铺设在模具上，然后合模加压，脱模获得所述片状模压料-预浸料混杂复合材料。上述方法中，合模后根据材料选择升温速度、恒温温度和恒温时间，并保压。
[0046]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，包括:第一片状模压料外层、第二片状模压料外层、以及设置于所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间的预浸料层。2.根据权利要求1所述的片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间还设置片状模压料内层，且所述片状模压料内层、第一片状模压料外层和第二片状模压料外层的固化历程一致。3.根据权利要求2所述的片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间设置两层以上预浸料层，所述片状模压料内层设置于所述两层以上预浸料层的各层之间。4.根据权利要求1所述的片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，所述第一片状模压料外层的短切纤维含量小于第二片状模压料外层的短切纤维含量。5.根据权利要求4所述的片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，所述第二片状模压料外层内部镶嵌金属嵌件。6.根据权利要求1所述的片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层的厚度小于5mm。7.根据权利要求1所述的片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，所述预浸料层的厚度为小于5mm。8.根据权利要求1-7任一项所述的片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，还包括设置于所述第一片状模压料外层和第二片状模压料外层之间的功能材料层。9.根据权利要求8所述的片状模压料-预浸料混杂复合材料，其特征在于，所述功能材料层为具导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声和/或隔热性能的功能复合材料形成的层。
【文档编号】B32B17/06GK205522742SQ201620111976
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】甘民可, 蒙邦克, 王洋, 张博明
【申请人】北京博简复才技术咨询有限公司