一种高刚性复合材料厚板的制作方法

本实用新型涉及一种高刚性复合材料厚板。

背景技术：

热塑性复合材料板因具有质量轻、强度高的性能，因此具有较广的应用范围，以运输行业为例，如新能源货车，质量轻且强度高的热塑性复合材料的厢板能够大幅延长新能源货车的续航能力及车厢的抗冲击性能，目前货车的车厢的厢板常采用热塑性复合材料蜂窝板，虽然热塑性复合材料蜂窝板的模量较高，但是由于蜂窝芯疏松孔结构的特点，虽然可大幅降低板材重量，但是在安装零部件时，如安装框架、型材、锁扣、把手等金属受力结构件时，连接受力处容易凹陷、漏水、抱钉力小，尤其针对车厢的门板，因其抱钉力小、板材轻、厚度不够而导致刚性不足，因此，在频繁开合且冲撞门板时，容易因其金属件脱落、连接孔扩大、门板松散等问题。

中国专利201610103703.6公开了一种纤维增强建筑模板及其制备方法，其纤维增强建筑模板包括木质的板芯，板芯上下表面分别连接有由连续纤维增强热塑性预浸料片层复合形成的面层，面层与板芯之间还通过粘接层连接为一体，粘接层为无纺布，面层、板芯以及粘接层通过热压复合为一体，该种纤维增强建筑模板虽然有较高的静曲强度、静曲模量及质轻的优点，但是因其采用木质板芯，在将此种模板应用在运输行业中时，因将其置于日晒雨淋的环境中，容易致使木质板芯吸收较多水分，从而导致模板整体的弯曲强度、面层的剥离强度大幅下降，同时还会导致模板的抱钉力大幅降低，致使安装在其上的金属部件容易脱落；根据公开文件内的制备方法的叙述可知，板芯的制备、面层的制备以及板芯与面层的复合是分开进行的，加工过程不连续，需要人工的介入干涉，因此加工效率低，不适合大批量生产；另外，因面层、粘接层以及板芯的复合采用传统的热压直接复合成型，因此，粘接层与面层及板芯的连接仅仅是表面与表面结合，对于需要高刚性的厚板来说，在长期使用过程中，面层与板芯容易分层而剥离，剥离强度低，因此，上述公开文件中的制备方法不适用于制备厚度较大且刚性要求较高的板材的制备；此外，由于上述公开文件中的板芯制备时需要采用大量胶黏剂，因此成板味道较大，不环保。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种吸水率低且吸水后仍能保持高弯曲强度、高剥离强度及高抱钉力的高刚性复合材料厚板。

本实用新型所述的一种高刚性复合材料厚板，包括板芯，板芯的上下表面分别连接有面层，所述板芯的材质为经发泡剂发泡成型的热塑性树脂，所述面层包括胶粘介质层、补强层以及保护层，在胶粘介质层的一表面上连接补强层，在补强层的表面上连接保护层，将胶粘介质层的另一面与板芯的对应面复合为一体，所述补强层由单层或多层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层铺设形成，所述胶粘介质层的材质为多孔透气材料，所述胶粘介质层面对补强层的一面部分嵌入补强层中的连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层内，所述胶粘介质层面对板芯的一面部分嵌入板芯内。

本实用新型所述的一种高刚性复合材料厚板，因为采用发泡成型的热塑性树脂制作板芯，其吸水率非常低，因此，不仅可使厚板保持轻量化，还能使这种硬质实心厚板具有更高的刚性，以保证金属部件的连接，确保有较高的抱钉力，避免金属部件的脱落，此外，通过硬质实心板芯与含有连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层的面层结合，仍然能够保证厚板具有高强度、高模量以及高的抗冲击性能；由于热塑性树脂能够充分渗入由多孔透气材料制得的胶粘介质层内，从而使胶粘介质层部分嵌入对应面的连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层内及部分嵌入对应面的板芯内，使胶粘介质层与连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层及板芯之间形成交织重合结构，实现物理机械的锁紧，比紧靠分子力粘接的强度要大很多，从而使面层与板芯的粘结强度大幅提升，大幅加强了面层与板芯之间的剥离强度，与厚板的高刚性配合，足以有效避免面层内部以及面层与板芯之间的分层现象，另外，由于板芯和面层的制作都摒弃了使用胶黏剂连接，因此成型板材的气味小、更加环保。

附图说明

图1为本实用新型高刚性复合材料厚板结构示意图。

图2为本实用新型的加工流程图。

具体实施方式

一种高刚性复合材料厚板，如图1和图2所示，包括板芯1，板芯1的上下表面分别连接有面层，所述板芯1的材质为经发泡剂发泡成型的热塑性树脂，所述面层包括胶粘介质层2、补强层3以及保护层4，在胶粘介质层2的一表面上连接补强层3，在补强层3的表面上连接保护层4，将胶粘介质层2的另一面与板芯1的对应面复合为一体，所述补强层3由单层或多层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层铺设形成，所述胶粘介质层2的材质为多孔透气材料，所述胶粘介质层2面对补强层3的一面部分嵌入补强层3中的连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层内，所述胶粘介质层2面对板芯的一面部分嵌入板芯1内。

所述保护层4为薄膜、复合膜或者复合基布等，保护层4的材质选自EVA、PE、PP、PET、PA、铝箔中的一种或多种组合，可使板材成型板材具有较高的抗老化性、耐磨性、耐热性以及耐腐蚀性等优良性能，大幅延长了板材的使用寿命。

所述补强层3的厚度为0.3mm~1mm，如0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm等，面密度为150g/m²~1500 g/m²，如150 g/m²、200 g/m²、250 g/m²、300 g/m²、350 g/m²、400 g/m²、450 g/m²、500 g/m²、550 g/m²、600 g/m²、650 g/m²、700 g/m²、750 g/m²、800 g/m²、850 g/m²、900 g/m²、950 g/m²、1000 g/m²、1100 g/m²、1200 g/m²、1300 g/m²、1400 g/m²或1500 g/m²等。

所述补强层3由两层至四层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层复合而成，所述连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层由单向连续纤维和热塑性树脂基体复合而成，补强层3由多层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层复合而成时，相邻的连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层的铺设角度不同，当补强层3由两层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层复合而成时，铺设角度为0°/90°或者90°/0°等，当补强层3由三层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层复合而成时，铺设角度为0°/90°/0°或者90°/0°/90°等，当补强层3由四层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层复合而成时，铺设角度为0°/90°/90°/0°或者90°/0°/0°/90°等，实际生产中并不限定于上述铺设角度，相邻的连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层的铺设角度根据实际需要而设定，只需对称层的铺设角度一致即可，以保证在同一方向上的强度，基于单层连续纤维增强热塑性树脂预浸片片层的总重量，连续纤维的重量百分比为40wt%~80wt%，如40 wt%、45 wt%、50 wt%、55 wt%、60 wt%、65 wt%、70 wt%、75 wt%、80 wt%等，优选55wt%~65wt%，热塑性树脂基体的重量百分比为20wt%~60wt%，如20 wt%、30 wt%、35 wt%、40 wt%、45 wt%、50 wt%、55 wt%、60 wt%等，优选35wt%~45wt%。

所述连续纤维的材质选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维中的一种或多种组合，连续纤维的直径为5μm~20μm，如5μm、8μm、10μm、14μm、16μm、18μm、20μm等。所述热塑性树脂基体选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯回收料、聚丙烯回收料、聚酰胺回收料中的一种或多种组合。

所述胶粘介质层2的为无纺布或绵纸等，所述无纺布的材质选自PET、PA、黏胶纤维中的一种或多种组合，无纺布的类型为针刺无纺布、水刺无纺布或热轧纺粘无纺布。所述胶粘介质层的面密度为30 g/m²＜α≤50 g/m²，如30 g/m²、31 g/m²、35 g/m²、37 g/m²、40 g/m²、42 g/m²、44 g/m²、47 g/m²、48 g/m²或50 g/m²等，优选α=40 g/m²，此面密度范围内的胶粘介质层的孔状结构的数量合适，可使胶粘介质层2与连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层及板芯1具有有效的嵌入深度，保证胶粘介质层2与二者连接的更为牢靠，而一旦胶粘介质层2的面密度小于以上范围或大于以上范围时，则会导致抗剥离强度大幅下降。

所述板芯1的材质选自聚乙烯、聚乙烯回收料、聚乙烯复合材料、聚丙烯、聚丙烯回收料、聚丙烯复合材料中的一种或多种组合；所述板芯的体积密度为0.4 g/cm³~1.2 g/cm³，如0.4 g/cm³、0.5 g/cm³、0.6 g/cm³、0.7 g/cm³、0.8 g/cm³、0.9 g/cm³、1 g/cm³、1.1 g/cm³、1.2 g/cm³等，不仅使板芯1具有较轻的质量，还能有效保证由该板芯1形成的厚板的刚性及抱钉力。

所述发泡剂为偶氮类化合物（如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸钡）、N-亚硝基化合物（如N, N’-二共硝基五亚甲基四胺）或酰肼类化合物等；发泡助剂选自碱金属氧化物（如氧化锌）、有机酸或无机酸盐（如硬质酸镉）、多元醇、有机硅化合物中的一种或多种组合。

所述胶粘介质层2的熔点≥补强层3中的热塑性树脂基体的熔点≥板芯1中的热塑性树脂的熔点，避免加热时损坏胶粘介质层。