[发明专利]混合增强形态的复合玻纤材料及其制备的安全鞋头

说明书

技术领域

本发明主要涉及玻璃纤维复合材料领域。

背景技术

在特殊场合，人们所穿的鞋需要添置一具有较高机械强度的鞋头，以保护行走过程中脚前端的安全。目前安全鞋头采用金属鞋头，但金属鞋头较重，且与鞋面层结合不好。因此有采用复合材料制成安全鞋头。如使用玻纤方格布增强的复合材料，但玻纤方格布价格昂贵，因此性价比低难以被市场接受。即使采用玻璃纤维方格布，但是有各层玻璃纤维方格布之间缺少纤维连接，因此复合材料的抗剪切强度和抗弯性能低，使得鞋头可承受的冲压力较小。另外，由于方格布存在许多经纬交织点，同时树脂粘度较大，交织点难以被树脂浸润，裸露的玻璃纤维耐磨和耐折强度低。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种混合增强形态的复合玻纤材料及其制备的安全鞋头，其抗剪切和抗弯折强度大，且成本低。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种混合增强形态的复合玻纤材料，由多层玻纤方格布和玻纤编织物经过浸润热固性树脂后，然后通过半固化并压合形成；其中所述热固性树脂中混合有短切玻璃纤维。

所述玻纤方格布和玻纤编织物的层与层之间通过玻璃纤维缝纫线缝合成一体。 

所述玻纤方格布、玻纤编织物、玻璃纤维缝纫线和短切玻璃纤维的重量之和占复合玻纤材料总重量的50～70%。。

所述玻纤方格布和玻纤编织物的相邻两层之间的经度线具有一个角度。

所述玻纤方格布和玻纤编织物的相邻两层之间的经度线具有相等的角度，该角度为30°或45°。

热固性树脂中短切玻璃纤维的重量含量为3～10%。

所述玻纤方格布、玻纤编织物、玻璃纤维缝纫线和短切玻璃纤维均为E玻璃纤维。

本发明另一目的是提供了一种上述复合玻纤材料制成制备的安全鞋头，将多层玻纤方格布和玻纤编织物经过含有短切玻璃纤维的热固性树脂浸润后，经过半固化处理和裁剪后叠合在一起，然后通过玻璃纤维缝纫线将每层缝合成一体，并在模具中加热、加压形成安全鞋头。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的复合材料引入玻纤编织物降低复合材料成本的同时，在每层玻璃纤维织物表面引入了短切玻璃纤维，使得在铺叠时增强了层间的结合力；同时利用玻纤缝纫线对多层玻纤编织物进行缝制形成三维复合结构，提高了复合材料的抗剪切强度和抗拉强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明的混合增强形态的复合玻纤材料通过在玻纤方格布层以及玻纤编织物层的表面引入短切玻璃纤维同时通过玻纤缝纫线进行缝制，从而使得在多层叠压时短切纤维分布在层间形成三维分布提高了应力传递，减少复合材料受外力作用时的应力集中，同时三维分布方式提高了层间的抗剪切强度。另外玻纤编织物部分代替玻纤方格布可以降低材料的成本。

在环氧树脂溶液中加入规格为2～3mm的短切玻璃纤维，加入量为5%，并进行适当搅拌。然后将E玻纤方格布和E玻纤编织物在上述混合溶液中进行预浸渍，烘干使其达到初步固化（达B阶段），保证玻纤被树脂完全浸润，不存在交织白点和气泡，然后用塑料薄膜包覆待用。然后对上述含有E短切玻璃纤维的预浸渍织物进行裁剪、铺叠，再用玻纤缝纫线缝制成一体的三维结构。并放置到鞋头专用模具中，加压加热生产得到抗剪切性能更高的安全鞋头。在生产过程中玻纤方格布、玻纤编织物、玻璃纤维缝纫线和短切玻璃纤维都属于玻纤增强材料，它们在复合材料中的比重控制在50～70%为佳。另外在进行铺叠时，将E玻纤方格布和E玻纤编织物采用交替出现，且后一层相对前一层的经度线错开45°，使得层与层之间经纬线呈交错混杂方式从而可以提高复合材料的抗拉和抗剪切强度。