本发明属于复合板材技术领域，具体涉及一种轻质高强阻燃可回收的碳纤三明治板及其制备方法。
背景技术：
聚碳酸酯（pc）是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，由于具有阻燃、高强、耐磨、耐热、抗冲击、抗氧化、易加工等优点，已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料，广泛应用于汽车、电子、包装、机械、医疗、休闲等多种领域。碳纤维是含碳量90%以上的纤维状碳素材料，比重不到钢的1/4，抗拉强度是钢的7-9倍，即使处于2000℃的高温惰性环境也不会降低强度，兼具质量轻、强度高、可设计性强、阻尼高、耐高温、耐腐蚀、耐冲击等优异特性。随着制品轻薄化的市场需求日益迫切，普通pc材料已无法完全满足制件的设计要求，需使用碳纤维增强使pc具有更高的刚性。
目前，板材已从传统的实木板扩展为多种不同材质，但仍存在一些缺陷，如金属类和石材类的板材质量较重、耐候性较差、制备工艺复杂、加工过程产生危害物质较多，竹木类的板材机械强度较低、耐候性和阻燃性较差。因此，构建一种简单实用的技术工艺来制备阻燃、质量轻、强度高且可调节的三明治板具有重要的意义和价值。全球日趋严峻的环境问题促使各企业对于绿色环保的要求愈发迫切，更为可回收板材的研发及应用提供了良好契机。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种轻质高强阻燃可回收的碳纤三明治板及其制备方法，该碳纤三明治板不仅具有阻燃、质量轻、强度高且可调节等显著优势，更重要的是其绿色环保可回收，在消费电子、土木建筑和厨房用具等领域具有良好的应用前景。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种轻质高强阻燃可回收的碳纤三明治板，其上下表面为碳纤维层，中间层为均匀开有若干通孔的热塑性树脂或热塑性弹性体，通孔中填充碳纤维丝并将上下表面与中间层复合在一起。具体制备方法步骤如下：
（1）在聚碳酸酯pc中加入碳纤维及助剂，并通过片材挤出机得到碳纤层；
（2）根据强度要求设置打孔密度，将接枝马来酸酐的聚丙烯pp或聚酯弹性体tpee板打通孔；
（3）将碳纤维丝填充到接枝马来酸酐的pp或tpee板上的通孔中，将碳纤层置于pp或tpee板的上下面；
（4）开启热压机，在温度80-150℃及压强0.5-1.5mpa的条件下成型，取出冷却至室温；
（5）按所需尺寸在精密裁板机中切割，得到碳纤三明治板。
本发明所述的一种轻质高强阻燃可回收的碳纤三明治板，所述三明治板的上下表面为碳纤维层，中间层为均匀开有若干通孔的热塑性树脂或热塑性弹性体，通孔中填充碳纤维丝并将上下表面与中间层复合在一起。
本发明所述的一种轻质高强阻燃可回收的碳纤三明治板，所述碳纤维层为碳纤/pc复合材料。
本发明所述的一种轻质高强阻燃可回收的碳纤三明治板，所述碳纤维层的碳纤含量为总重量的5%-30%，优选10%-20%。
本发明所述的一种轻质高强阻燃可回收的碳纤三明治板，所述中间层为热塑性树脂或热塑性弹性体，如接枝马来酸酐的聚丙烯pp或聚酯弹性体tpee。
本发明所述的一种轻质高强阻燃可回收的碳纤三明治板，所述助剂为阻燃剂、抗氧剂、润滑剂、增韧剂中的一种或多种按照任意配比组成。
本发明的有益效果是：
1、中间层采用热塑性树脂或热塑性弹性体，应用范围广；
2、中间层的通孔直径为1-5mm，其打孔密度根据强度要求设置，打孔密度大则通孔中填充的碳纤维量多、板体强度高；打孔密度小则通孔中填充的碳纤维量少、板体强度低，故该三明治板的强度可以调节；
3、通过在中间层的均匀通孔中填充碳纤维丝，上下表面的碳纤维层与中间层的热塑性树脂或热塑性弹性体在经过热压处理后可无缝隙融合为一体；
4、该三明治板可回收再利用，环保性强；
5、中间层为接枝马来酸酐的聚丙烯pp或聚酯弹性体tpee，可显著提高材料的相融性；
6、该三明治板具有阻燃、质量轻、耐老化、强度高且可调节等显著优势，在消费电子、土木建筑和厨房用具等领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述的碳纤三明治板结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解与实施，以下通过实施例进一步说明，但应当理解的是本发明的保护范围不受限于这些实施例。
实施例一：
（1）在100质量份的聚碳酸酯pc中加入15质量份的碳纤维、0.3质量份的阻燃剂px200、0.1质量份的抗氧剂1076、0.1质量份的润滑剂pets，混合均匀并通过片材挤出机得到碳纤层；
（2）根据强度要求设置打孔密度，将接枝马来酸酐的聚丙烯pp板打通孔；
（3）将碳纤维丝填充到接枝马来酸酐的pp板上的通孔中，将碳纤层置于pp板的上下面；
（4）开启热压机，在温度100℃及压强0.8mpa的条件下成型50s，取出冷却至室温；
（5）按所需尺寸在精密裁板机中切割，得到碳纤三明治板。
实施例二：
（1）在100质量份的聚碳酸酯pc中加入20质量份的碳纤维、0.2质量份的阻燃剂px200、0.2质量份的抗氧剂168、0.1质量份的增韧剂ptw，混合均匀并通过片材挤出机得到碳纤层；
（2）根据强度要求设置打孔密度，将接枝马来酸酐的聚酯弹性体tpee板打通孔；
（3）将碳纤维丝填充到接枝马来酸酐的tpee板上的通孔中，，将碳纤层置于tpee板的上下面；
（4）开启热压机，在温度120℃及压强1.1mpa的条件下成型30s，取出冷却至室温；
（5）按所需尺寸在精密裁板机中切割，得到碳纤三明治板。